公差与配合(安瑞科).ppt

2014年5月,安瑞科空压机厂职工培训材料（一）,公差配合与测量技术,安徽蚌埠机电技师学院,李立宪,互换性及标准化的基本含义,课题一 绪论,互换性的概念,概念：同一规格的一批零部件，任取其一，不经任何挑选和修配就能装在机器上，并能满足其使用功能要求的特性叫做互换性。举例：机器上的螺钉、灯泡，自行车、缝纫机、钟表上的零部件。机械制造业中的互换性通常包括几何参数和力学性能的互换性的互换，本课程仅讨论几何参数的互换性。,互换性的分类,分类：互换性按其互换程度分为完全互换和不完全互换。定义：完全互换装配时不需挑选和修配。不完全互换装配时允许挑选、调整和修配。应用：零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在同一厂制造和装配时，可采用不完全互换。,互换性的意义,设计方面：可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品的多样化。制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造，及实现加工过程和装配过程机械化、自动化。使用维修方面：减少了机器的使用和维修的时间和费用，提高了机器的使用价值。,标准和标准化的引入,要使具有互换性的产品几何参数完全一致，是不可能，也是不必要的。在此情况下，要使同种产品具有互换性，只能使其几何参数、功能参数充分近似。其近似程度可按产品质量要求的不同而不同。允许零件几何参数的变动量称为公差。现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细和协作多。为使社会生产有序地进行，必须通过标准化使产品规格品种简化，使分散的、局部的生产环节相互协调和统一。,标准的概念,标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。标准的范围极广，种类繁多，涉及到人类生活的各个方面。本课程研究的公差标准、检测器具和方法标准，大多属于国家基础标准。,标准的分类,标准按不同的级别颁发。我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制定国家标准，代号为GB，对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求，可制定行业标准，如机械标准（JB）等；对没有国家标准和行业标准而又需要在某个范围内统一的技术要求，可制定地方标准或企业标准，它们的代号分别用DB、QB表示。,国际标准化组织（ISO）,在国际上，为了促进世界各国在技术上的统一，成立了国际标准化组织（简称ISO）和国际电工委员会（简称IEC），由这两个组织负责制定和颁发国际标准。我国于1978年恢复参加ISO组织后。陆续修订了自己的标准。修订的原则是，在立足我国生产实际的基础上向ISO靠拢，以利于加强我国在国际上的技术交流和产品互换。,标准化,定义：标准化是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程，包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准，以后还要修订标准等等。标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。意义：标准化是组织现代化生产的重要手段，是实现互换性的必要前提，是国家现代化水平的重要标志之一。它对人类进步和科学技术发展起着巨大的推动作用。,优先数和优先数系的引入,在机械设计中，常常需要确定很多参数，而这些参数往往不是孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关的参数传播。例如，螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。由于数值如此不断关联、不断传播，所以，机械产品中的各种技术参数不能随意确定。为使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数选择一开始就纳入标准化轨道，必须对各种技术参数的数值作出统一规定。优先数和优先数系国家标准（GB32180）就是其中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数尽可能采用它。,优先数和优先数系,GB32180中规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了五个系列，它们分别用系列符号R5、R10、R20、R40和R80表示，其中前四个系列作为基本系列，R80为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。各系列的公比为；R5的公比：q51.60；R10的公比：q101.25；R20的分比：q201.12；R40的公比：q401.06；R80的公比：q801.03。,优先数和优先数系的特点,优先数系的五个系列中任一个项值均为优先数。按公比计算得到的优先数的理论值，除10的整数幂外，都是无理数，工程技术上不能直接应用。实际应用的都是经过圆整后的近似值。根据圆整的精确程度，可分为：（1）计算值：取五位有效数字，供精确计算用。（2）常用值：即经常使用的通常所称的优先数，取三位有效数字。国家标准规定的优先数系分档合理，疏密均匀，有广泛的适用性，简单易记，便于使用。常见的量值，如长度、直径、转速及功率等分级，基本上都是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的有关标准里，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列等，基本上采用优先数系。（见书中P4表1-1）,几何量的检测,完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包含检验与测量。检验是确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格性判断，而不必得出被测量的具体数值；测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数值的过程。意义：检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产生不合格品的原因，及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。检测是机械制造的“眼睛”。产品质量的提高，除设计和加工精度的提高外，往往更有赖于检测精度的提高。所以，合理地确定公差与正确进行检测，是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。,机械精度设计概述,一般来说，在机械产品的设计过程中，需要进行以下三方面的分析计算：（1）运动分析与计算。根据机器或机构应实现的运动，由运动学原理，确定机器或机构的合理的传动系统，选择合适的机构或元件，以保证实现预定的动作，满足机器或机构的运动方面的要求。（2）强度的分析与计算。根据强度、刚度等方面的要求，决定各个零件的合理的基本尺寸，进行合理的结构设计，使其在工作时能承受规定的负荷，达到强度和刚度方面的要求。（3）几何精度的分析与计算。零件基本尺寸确定后，还需要进行精度计算，以决定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数和公差。本书主要讨论的是几何精度的分析与计算。,精度设计原则,互换性原则：机械零件几何参数的互换性是指同种零件在几何参数方面能够彼此互相替换的性能。经济性原则：工艺性、合理的精度要求、合理选材、合理的调整环节、提高寿命。匹配性原则：根据机器或位置中各部分各环节对机械精度影响程度的不同，对各部分各环节提出不同的精度要求和恰当的精度分配，做到恰到好处，这就是精度匹配原则。最优化原则：探求并确定各组成零、部件精度处于最佳协调时的集合体。例如探求并确定先进工艺，优质材料等。,课题二、基本几何量精度,线性尺寸精度,线性尺寸精度（公差与配合国家标准）,GB/T1800.2-1998的标准规定了有关线性尺寸精度标准的主要内容：标准公差基本偏差公差代号优先、常用和一般公差带基孔制、基轴制常用、优先配合的选用线性尺寸的一般公差 GO,标准公差系列,标准公差IT（ISO Tolerance）：是国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差值。它等于公差等级系数和公差单位的乘积。公差单位i：计算公差的基本单位。与基本尺寸呈一定的线性关系。i=0.45D+0.001D公差等级系数a：确定公差等级的参数。见书表2-1。根据公差等级不同，国标规定标准公差分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。从IT01到IT18，等级依次降低，而相应的标准公差值依次增大。基本尺寸分段：为减少标准公差的数目，简化公差表格以利生产，国标对基本尺寸进行了分段，见表2-3。在标准公差和基本偏差的计算公式中，基本尺寸一律以所属尺寸段的几何平均值来计算。按几何平均值计算出的公差值经尾数化整，即得出标准公差值。见表2-4。,标准公差计算举例,基本尺寸为20mm，求IT6、IT7的公差值。解：基本尺寸20mm，属于1830mm，则D=1830=23.24mm 公差单位i=0.45D+0.001D=1.31m 查表2-1 IT6=10i IT7=16i 即IT6=10 1.31m=13.1m13 m IT7=16 1.31m=20.96 m 21 m,标准公差的特点,IT6可读作：标准公差6级或简称6级公差。同一基本尺寸的孔与轴，其标准公差数值大小应随公差等级的高低而不同。公差等级，公差值，见表2-4。同一公差等级的孔与轴，随着基本尺寸大小的不同应规定不同的标准公差值。公差是加工误差的允许值，同一等级的公差具有相同的加工难易程度。总之，标准公差的数值，一与公差等级有关，二为基本尺寸的函数。Home,基本偏差系列,基本偏差：确定零件公差带相对于零线位置的极限偏差。它是公差带位置标准化的唯一指标。除JS和js外，均指靠近零线的偏差。与公差等级无关。基本偏差代号：用拉丁字母表示。大写表示孔，小写表示轴。在26个字母中除去易与其它混淆的I、L、O、Q、W，再加上七个用两个字母表示的代号（CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC），共有28个代号，即孔和轴各有28个基本偏差。其中JS和js相对于零线完全对称。对于轴：ah的基本偏差为上偏差es，其绝对值依次减小，jzc的基本偏差为下偏差ei，其绝对值依次增大。对于孔：AH的基本偏差为下偏差EI，其绝对值依次减小，JZC的基本偏差为上偏差ES，其绝对值依次增大。H为基准孔，基本偏差为下偏差，值为零；h为基准轴，基本偏差为上偏差，值为零。,标准公差系列,标准公差IT（ISO Tolerance）：是国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差值。它等于公差等级系数和公差单位的乘积。公差单位i：计算公差的基本单位。与基本尺寸呈一定的线性关系。i=0.45D+0.001D公差等级系数a：确定公差等级的参数。见书表2-1。根据公差等级不同，国标规定标准公差分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。从IT01到IT18，等级依次降低，而相应的标准公差值依次增大。基本尺寸分段：为减少标准公差的数目，简化公差表格以利生产，国标对基本尺寸进行了分段，见表2-3。在标准公差和基本偏差的计算公式中，基本尺寸一律以所属尺寸段的几何平均值来计算。按几何平均值计算出的公差值经尾数化整，即得出标准公差值。见表2-4。,标准公差计算举例,基本尺寸为20mm，求IT6、IT7的公差值。解：基本尺寸20mm，属于1830mm，则D=1830=23.24mm 公差单位i=0.45D+0.001D=1.31m 查表2-1 IT6=10i IT7=16i 即IT6=10 1.31m=13.1m13 m IT7=16 1.31m=20.96 m 21 m,基本偏差值,轴的基本偏差：是根据科学实验和生产实践的需要确定的，其计算公式见表2-6，其值已经标准化列表2-7。孔的基本偏差：基本尺寸500mm时，孔的基本偏差是从偏差从轴的基本偏差换算而来。换算规则为：通用规则：用同一字母表示的孔、轴基本偏差的绝对值相等，符号相反。即：ES=-ei EI=-es应用：AH，IT IT8的K、M、N和IT IT7的P ZC。特殊规则：用同一字母表示孔、轴基本偏差时，孔基本偏差和轴的基本偏差符号相反，而绝对值相差一个值。即：ES=-ei+应用：IT IT8的K、M、N和IT IT7的P ZC。,安瑞科空压机厂职工培训材料（一）,26,尺寸偏差的基本计算,国标列出的孔、轴基本偏差数值见表2-7和表2-8。其另一偏差根据孔、轴的基本偏差和标准公差按以下关系计算：EI=ES-IT ES=EI+IT ei=es-IT es=ei+IT举例：确定 25H7/p6，25P7/h6孔与轴的极限偏差。,尺寸偏差计算举例,确定 25H7/p6，25P7/h6孔与轴的极限偏差。解：查表2-4得 IT6=13m IT7=21m 查表2-7，轴的基本偏差为下偏差，ei=+22 m 轴的上偏差es=ei+IT6=35 m 基准孔H7的下偏差为0 则轴的上偏差为ES=+21 m Home,公差带代号,公差带的代号由基本偏差代号与公差等级代号组成，如H7、h6、M8、d9等等。在图样上标注尺寸公差时，可以标注极限偏差，（上偏差放在基本尺寸的右上角，下偏差放在基本尺寸的右下角，例）；如：、，也可以标注尺寸公差带代号，如：50H7、50f6或者两者都标注50H7（）、50f6（）。HOME,+0.025,0,-0.025,-0.041,优先、常用和一般公差带,标准公差系列中的任一公差与基本偏差系列中任一偏差组合，即可得到不同大小和位置的公差带。在基本尺寸500mm内组成种孔的公差带和种轴的公差带。如果将这些孔轴公差带在生产实际中都投入使用，显然是不经济的，而且也不必要的。为了简化公差带种类，减少与之相适应的定值刀、量具和工艺装备的品种和规格，对基本尺寸至500mm的孔、轴规定了优先、常用和一般用途公差带。书中表2-11和表2-12分别是轴和孔的一般用途公差带（轴119种，孔105种），其中方框内为常用公差带（轴59种，孔44种），带圆圈的为优先公差带（轴孔各有13种）。设计时应优先使优先公差带，其次才使用常用公差带，再其次才考虑使用一般用途公差带。,HOME,配合代号,标准规定，配合代号由相互配合的孔和轴的公差带以分数的形式组成，孔的公差带为分子，轴的公差带为分母。例如：40H8/f7，80K7/h6。基准孔和基准轴与各种非基准件配合时，得到各种不同性质的配合，如：AH和ah与基准件配合，形成间隙配合；JN和jn与基准件配合，基本上形成过渡配合，PZC和pzc与基准件配合，基本上形成过盈配合。原则上，任意一对孔、轴公差带都可以构成配合，为了简化公差配合的种类，减少定值刀、量具和工艺装备的品种及规格，国家标准在尺寸500mm的范围内，规定了基孔制和基轴制的优先（基孔制、基轴制各13种）和常用配合（基孔制59种，基轴制47种）。,常用尺寸段配合特点,公差设计时，尺寸500mm的常用尺寸段配合，应按优先、常用和一般公差带和配合的顺序，选用合适的公差带和配合。标准推荐的优先、常用配合满足工艺等价原则：当孔的标准公差大于IT8时，与同级基准孔相配合，如：H9/h9，H10/d10；当孔的标准公差小于IT8时，与高一级的基准轴相配合，如：H7/m6，H6/k5；当孔的标准公差等于IT8，可与同级配合也可与高一级轴配合。如：H8/m7，H8/h8。,其它尺寸段配合特点,大尺寸段（基本尺寸5003150mm）：标准规定了常用轴公差带41种，孔公差带31种，没有推荐配合，规定一般采用基孔制的同级配合。根据零件制造特点和生产实际情况，可采用配制配合。先按互换性生产选取配合；再选取较难加工的那个零件作为先加工件（多数情况下是孔），给它一个容易达到的公差；最后再根据所选的配合公差确定配制件（多数情况下是轴）的公差。“配制公差”的代号为MF。小尺寸段（尺寸至18mm）：主要适用于仪器仪表和钟表工业，国标规定了163种轴公差带和145种孔公差带，标准未指明选用次序，也未推荐配合。由于小尺寸段轴比孔难加工，所以基轴制用的较多。配合公差等级也更为复杂。,练习,下列配合属于哪种基准制的哪种配合，确定其配合的极限间隙（过盈）和配合公差。并画出其公差带图。50H8/f7，30K7/h6，30H7/p6,0,0,0,+,+,+,-,-,-,50,30,30,+0.039,-0.025,-0.050,+0.006,+0.021,+0.035,+0.022,-0.015,-0.013,线性尺寸的一般公差的含义,图样上未曾注出的尺寸称为未注公差尺寸。在车间一般加工条件下、机床设备一般加工能力可保证的公差。它代表经济加工精度。主要用于较低精度的非配合尺寸，可不检验。能简化制图，节省图样设计时间。,线性尺寸的一般公差的国标规定,1804国家标准规定了线性尺寸一般公差（未注公差）的规范。线性尺寸的一般公差规定了四个公差等级：精密级(f)、中等级(m)、和粗糙级(c)和最粗级(v)。线性尺寸的极限偏差数值、倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值见书中P40表25和26。在图样上标注线性尺寸的一般公差，只需要在图样或技术文件中用国标号和公差等级代号标注即可。例如按产品精密程度和车间普通加工经济精度选用标准中规定的m（中等）级时，可表示为：GB/T 1804m这表明图样上凡是未注公差的线性尺寸（包括倒圆半径尺寸及倒角尺寸）均按m（中等）级加工和验收。Home,角度尺寸精度的基本概念,机械零件中的角度尺寸多为圆锥或棱体所形成。角度尺寸的概念与线性尺寸相似，也有基本角度()、实际角度(a)、最大极限角度max和最小极限角度min等术语。角度尺寸和线性尺寸相似，也用角度尺寸的极限偏差和角度尺寸的公差来表达其精度要求。角度公差AT是实际角度的允许变动量。角度公差等于最大极限角度max和最小极限角度min之差，即 AT=maxmin,角度尺寸公差,11334国家标准规定的角度公差数值列于书P161表9-4中。角度公差分为个公差等级，依精度从高至低的顺序排列为AT1、AT2、AT12 角度公差可以用角度单位表示，也可以用长度单位表示。当以微弧度(urad)或度、分、秒等角度单位表示时，角度公差代号为ATa；当以微米等长度单位表示时，角度公差的代号为ATD。ATa与ATD的换算关系为：ATD=ATaL10-3 式中ATD的单位为um，ATa的单位为mm，L的单位为mm。角度公差带可以对零线按单向或双向配置。单向配置时，一个极限偏差为零，另一个极限偏差为正或负角度公差；双向配置时，可以是对称的公差带，极限偏差为ATa/2或ATD/2，也可以是不对称的。,角度尺寸的一般公差,如同线性尺寸一样，角度尺寸也有一般公差（未注公差）。角度尺寸一般公差适用于图样上标出角度数值的角度和通常不需要标出角度数值的角度，如90角。如果某要素的功能要求允许采用比一般公差更大的公差时，则应该在相应的角度尺寸旁直接标注其角度极限偏差。角度尺寸一般公差的极限偏差数值按角度短边长度确定，其公差等级分为中等级（m）、粗糙级（c）和最粗级（v）三级。GB11335规定的角度尺寸未注公差的极限偏差数值表可查阅有关标准。角度尺寸的一般公差的公差等级应在图样或技术文件上用标准号和公差等级符号表示。例如采用中等级（m）时，表示为 GB 11335m,课题二、基本几何量精度,基本几何精度概念及精度设计,基本几何量精度（一）,几何量包括长度、角度、几何形状、相互位置和表面粗糙度等几何参数。几何量精度是指这些几何参数的精度。几何量精度设计的主要任务是要使机械产品能够满足几何参数互换性的要求。本次课主要论述几何量的基本概念，有关几何量精度的基本术语和定义，长度即线性尺寸精度。简述角度尺寸精度。,有关几何量精度的基本术语和定义,孔和轴尺寸：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸、实体尺寸偏差与公差尺寸公差带图加工误差与公差的关系合格性判定原则,GO,孔和轴,在满足互换性的配合中，孔和轴具有广泛的含义，即：孔指圆柱形内表面及其它内表面中，由单一尺寸确定的部分，其尺寸由D表示；轴指圆柱形的外表面及其它外表面中由单一尺寸确定的部分，其尺寸由d 表示。即：孔为包容面，轴为被包容面。如图所示。,d1,D 1,D 2,Home,有关尺寸的概念（一）,尺寸：用特定单位表示长度值的数字。基本尺寸：由设计给定的尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。实际尺寸：通过测量所得的尺寸。包含测量误差，且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。用Da、da表示。极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值。两者中大的称为最大极限尺寸，小的称为最小极限尺寸。孔和轴的最大、最小极限尺寸分别为 Dmax、dmax和Dmin、dmin表示。,有关尺寸的概念（二）,作用尺寸 孔的作用尺寸Dm：在配合的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸；Dm=Da-t形 轴的作用尺寸dm：在配合的全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸。,内接的最大理想轴,外接的最小理想孔,实际孔,实际轴,孔的作用尺寸,轴的作用尺寸,dm=da+t形,有关尺寸的概念（三）,最大实体尺寸（MMS）：对应于孔或轴的最大材料量（实体大小）的那个极限尺寸，即：轴的最大极限尺寸dmax；孔的最小极限尺寸Dmin。最小实体尺寸（LMS）：对应于孔或轴的最小材料量（实体大小）的那个极限尺寸，即：轴的最小极限尺寸dmin；孔的最大极限尺寸Dmax。,Home,偏差与公差,偏差：某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。包括实际偏差和极限偏差。极限偏差又分上偏差（ES、es）和下偏差（EI、ei）。ES=Dmax-D es=dmax-d EI=Dmin-D ei=dmin-d公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。孔、轴的公差分别用Th和Ts表示。Th=Dmax-Dmin=ES-EI Ts=dmax-dmin=es-ei,公差与极限偏差的比较,两者区别：从数值上看：极限偏差是代数值，正、负或零值是有意义的；而公差是允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零（零值意味着加工误差不存在，是不可能的）。实际计算时由于最大极限尺寸大于最小极限尺寸，故可省略绝对值符号。从作用上看：极限偏差用于控制实际偏差，是判断完工零件是否合格的根据，而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。从工艺上看：对某一具体零件，公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低，它是制定加工工艺的主要依据，而极限偏差则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据。两者联系：公差是上、下偏差之代数差的绝对值，所以确定了两极限偏差也就确定了公差。,Home,尺寸公差带图,由于公差与偏差的数值相差较大，不便用同一比例表示，故采用公差带图。零线：表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差，零线以上为正，以下为负。尺寸公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。基本偏差：标准中表列的，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。一般为靠近零线的那个极限偏差。标准公差：标准中表列的，用确定公差带大小的任一公差。,孔,轴,0,基本尺寸,ES,EI,es,ei,Th,T s,+,-,尺寸公差带图（举例）,画出基本尺寸为 50，最大极限尺寸为 50.025、最小极限尺寸为 50 mm的孔与最大极限尺寸为 49.975、最小极限尺寸为 49.959mm的轴的公差带图。,0,+,-,50,孔,轴,+0.025,-0.025,-0.041,Home,加工误差与公差的关系,工件在加工过程中，由于工艺系统误差的影响，使加工后的零件的几何参数与与理想值不相符合，其差别称为加工误差。其中包括：尺寸误差：实际尺寸与理想尺寸之差。几何形状误差：宏观几何形状误差（形状误差，由工艺系统误差所造成）、微观几何形状误差（表面粗糙度，刀具在工件上留下的波峰和波长）、表面波度误差（加工过程中振动引起的）。位置误差：各要素之间实际相对位置与理想位置的差值。加工误差是不可避免的，其误差值在一定范围内变化是允许的，加工后的零件的误差只要不超过零件的公差，零件是合格的。所以，公差是设计给定的，用于限制加工误差的；误差则是加工过程中产生的。,Home,合格性判定原则极限尺寸判断原则,工件除线性尺寸误差外，还存在形状误差，为正确地判断工件尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断原则，即泰勒原则。其内容为：孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸，任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。DmDmin，DaDmax dmdmax，dadmin,Home,课题二、基本几何量精度,配合及配合制,配合与配合制,配合的概念配合的种类配合公差配合制,配合的概念,基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。在前面我们学过有关尺寸、偏差和公差的有关术语和定义，为清楚表示各术语间关系，可作公差与配合示意图。简化它们的关系，即可作公差带图。,D（d）,Dmax,Dmin,dmin,dmax,ES,EI,TD,Td,es,ei,零线,孔,轴,配合的类别,通过公差带图，我们能清楚地看到孔、轴公差带之间的关系。根据其公带位置不同，可分为三种类型：间隙配合、过盈配合和过渡配合。,0,+,-,基本尺寸,孔,轴,孔,轴,孔,轴,间隙配合,具有间隙（包括最小间隙为零）的配合称为间隙配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。其特征值是最大间隙X max和最小间隙X min。孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max表示。X max=D max-dmin=ES-ei 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用X min表示。X min=D min-d max=EI-es实际生产中，平均间隙更能体现其配合性质。X av=（X max+X min）/2,孔,Xmax,Xmin,0,+,-,轴,过盈配合,具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下。其特征值是最大过盈Y max和最小过盈Y min。孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max表示。Y max=D min-d max=EI-es孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最小过盈，用Y min表示。Y min=D max-dmin=ES-ei实际生产中，平均过盈更能体现其配合性质。Y av=（Y max+Y min）/2,轴,0,+,-,Ymax,Ymin,孔,过渡配合,可能具有间隙也可能具有过盈的配合称为过渡配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互重叠。其特征值是最大间隙X max和最大过盈Y max。孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max表示。X max=D max-dmin=ES-ei 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max表示。Y max=D min-d max=EI-es 实际生产中，其平均松紧程度可能表示为平均间隙，也可能表示为平均过盈。即：X av（或Y av）=（X max+Y max）/2,孔,轴,0,+,-,Xmax,Ymax,配合公差,配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度，是评定配合质量的一个重要的综合指标。在数值上，它是一个没有正、负号，也不能为零的绝对值。它的数值用公式表示为：对于间隙配合 Tf=XmaxXmin 对于过盈配合 Tf=YminYmax 对于过渡配合 Tf=XmaxYmax 将最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴极限尺寸或极限偏差换算后代入上式，则得三类配合的配合公差的共同公式为：Tf=Th+Ts,有关计算,计算:孔 mm与轴 mm 孔 mm与轴 mm 孔 mm与轴 mm 配合的极限间隙或极限过盈、配合公差并画出公差带图，说明配合类别。,0,0,0,+,+,+,-,-,-,50,50,50,+0.025,-0.025,-0.041,+0.025,+0.059,+0.043,+0.025,+0.018,+0.002,计算,解：（1）最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.041)=+0.066 mm最小间隙 Xmin=EI-es=0-(-0.025)=+0.025 mm 配合公差 T f=XmaxXmin=+0.066-(+0.025)=0.041 mm(2)最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.059)=-0.059mm最小过盈 Ymin=ES-ei=+0.025-(+0.043)=-0.018mm配合公差 T f=YminYmax=-0.018-(-0.059)=0.041 mm(3)最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(+0.002)=+0.023 mm 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.018)=-0.018 mm 配合公差 Tf=XmaxYmax=+0.023-(-0.018)=0.041 mm,配合制,改变孔和轴的公差带位置可以得到很多配合，为便于现代大生产，简化标准，标准对配合规定了两种配合制：基孔制和基轴制。基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种配合的一种制度。基孔制中的孔为基准孔，其下偏差为零。,0,+,-,基本尺寸,孔,轴,轴,轴,轴,轴,轴,轴,间隙配合,过渡配合,过盈配合,过渡或过盈,轴,配合制（续）,基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种制度。基轴制中的轴为基准轴，其上偏差为零。,0,+,-,轴,孔,孔,孔,孔,孔,孔,孔,间隙配合,过渡配合,过盈配合,过渡或过盈,孔,课题二、（续）,表面粗糙度,基本概念,零件表面的形貌可分为三种情况：(1)表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般小于 50。属于微观几何形状误差。(2)表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于501000的不平程度称为波纹度。会引起零件运转时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的目前表面波纹度还没有制定国家标准。国际标准化组织第57技术委员会正在制定表面波纹度有关国际标准。(3)形状误差：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于1000的不平程度属于形状误差。,表面粗糙度对零件性能的影响,影响零件的耐磨性。影响配合性质的稳定性。影响零件的疲劳强度。影响零件的抗腐蚀性。影响零件的密封性。对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。,表面粗糙度的基本术语（一）,取样长度l：评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表面粗糙度的大小相适应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，一般在一个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷。（标准见书P108 表5-1。）评定长度 ln：为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或多个取样长度。表面不均匀的表面，宜选用较长的评定长度。评定长度一般按5个取样长度来确定。,表面粗糙度的基本术语（二）,评定表面粗糙度的基准线：评定表面粗糙度的一段参考线。有以下两种：轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓上各点至一条该线的距离平方和为最小。即：轮廓算术平均中线m：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线。即：F1+F3+F2n-1=F2+F4+F2n,表面粗糙度的评定参数（一）,国家标准GB3505-83和GB/T1031-95中规定了6个评定参数，其中有关高度特性的参数3个，间距特性的参数有2个，形状特性参数有1个，其中高度参数是主要的。（1）轮廓算术平均偏差a在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即,表面粗糙度评定参数（二）,（2）微观不平度十点高度z在取样长度内个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。,表面粗糙度评定参数（三）,（3）轮廓最大高度y在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。Ry=ypmax+yvmax,表面粗糙度（评定参数）的选择,评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：当表面过于粗糙（Ra6.3m）或过于光滑（Ra 0.025 m）时，可选用Rz，因为此范围便于选择用于测量Rz的仪器测量。当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用Ry值。,表面粗糙度（参数值）的选择,表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。一般原则：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷的表面要小；配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。常用表面粗糙度值与所适应的零件表面见P112表5-6、5-7。,参数值的选用方法,可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为T，尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照以下对应关系：若T0.6 IT，则Ra0.05 IT；Rz 0.2 IT T0.4 IT，则Ra0.025 IT；Rz 0.1 IT T0.25 IT，则Ra0.012 IT；Rz 0.05 IT T0.25 IT，则Ra0.15 T；Rz 0.6 T,表面粗糙度的符号,在图样上表示表面粗糙度的符号有三种：a为基本符号，表示表面可以用任何方法获得；b表示表面是用去除材料的方法获得的；c表示表面是用不去除材料的方法获得的。a b c,表面粗糙度的代号,a1、a2 处为粗糙度高度参数的允许值（m）；b处标注加工方法、镀涂或其它表面处理；c处标出取样长度（mm）；d标出加工纹理方向符号；e处标出加工余量（mm）；f处标出间距参数值（mm）或轮廓支承长度率。,表面粗糙度的标注,标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面。高度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参数值，“Ra”本身可以省略；当选用Rz或Ry时，参数和参数值都应标出；当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%时，应在图中标注上限值和下限值，当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值或最小值。取样长度：如按国标选用，则可省略标注；表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向符号见P116表5-10。,标注举例,表面度的测量,比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。常用于测量Rz为0.560m。干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测量Rz和Ry值。印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。,基本几何量精度（续）,公差原则,公差原则的定义,定义：处理尺寸公差和形位公差关系的规定。分类：,一、有关定义、符号,局部实际尺寸（Da、da）：实际要素的任意正截面上，两对应点间的距离。体外（体内）作用尺寸最大（小）实体状态（MMC、LMC）最大（小）实体尺寸（MMS、LMS）边界、最大（小）实体边界最大（小）实体实效状态（MMVC、LMVC）最大（小）实体实效边界最大（小）实体实效尺寸（MMVS、LMVS）,体外,体内,体内,Da,da,体外作用尺寸,在被测要素的给定长度上，与实际内表面（孔）体外相接的最大理想面，或与实际外表面（轴）体外相接的最小理想面的直径或宽度，称为体外作用尺寸，即通常所称作用尺寸。,图例,50,-0.025,-0.050,B,A1,A2,A3,A4,0.012,局部实际尺寸和单一要素的体外作用尺寸,关联要素的体外作用尺寸,是局部实际尺寸与位置误差综合的结果。是指结合面全长上，与实际孔内接（或与实际轴外接）的最大（或最小）的理想轴（或孔）的尺寸。而该理想轴（或孔）必须与基准要素保持图样上给定的功能关系。,A1,A2,A3,B,G基准平面,90,10,-0.028,-0.013,G,0.01 G,关联体外作用尺寸,图例,体内作用尺寸,在被测要素的给定长度上，与实际内表面（孔）体内相接的最小理想面，或与实际外表面（轴）体内相接的最大理想面的直径或宽