圆锥的公差配合及检测.ppt

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1、互换性与技术测量,四川大学制造学院,第八章-圆锥的公差配合及检测,第五版教材,主要内容,第八章 圆锥的公差配合及检测 第一节 圆锥的锥度与锥角 第二节 圆锥公差 第三节 圆锥配合 第四节 锥度的测量,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,学 习 指 导,本章学习的目的是掌握圆锥结合的特点、基本功能要求和配合的形成方法，为合理选用圆锥的公差与配合，进行圆锥尺寸精度设计打下基础。学习要求是掌握圆锥结合的特点及锥度与锥角、圆锥公差中的术语定义；掌握圆锥公差项目及给定方法；掌握圆锥配合的形成方法以及结构型圆锥配合的确定方法。了解位移型圆锥配合的确定方法。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性

2、与技术测量,概述,锥度在机器结构中应用广泛。圆锥配合是各种机械常用的联结和配合型式。圆锥结合具有较高的同轴度、配合自锁性好、密封性好、间隙和过盈可以调整、能传递一定扭矩、传动副简单可靠、装拆方便等优点。锥度公差的标准化，是提高产品质量，保证零、部件的互换性不可缺少的环节。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,概述,旧的圆锥结合国家标准：GB 157-1989：锥度与锥角系列GB 11334-1989：圆锥公差GB 12360-1990：圆锥配合GB 11852-1989：圆锥量规公差与技术条件圆锥结合最新国家标准：GB/T 157-2001：产品几何量技术规范(GPS)圆锥的锥度与

3、角度系列GB/T 11334-2005：圆锥公差GB/T 12360-2005：圆锥配合GB/T 11852-2003：圆锥量规公差与技术条件,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,圆锥及圆锥结合图例,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,圆锥结合的特点：间隙或过盈可以调整。通过内、外圆锥面的轴向位移，可以调整间隙或过盈来满足不同的工作要求；能补偿磨损，延长使用寿命；但在圆柱配合中，间隙、过盈的大小不能调整。对中性好，即易保证配合的同轴度要求。由于间隙可以调整，因而可以消除间隙，实现内外圆锥轴线的对中（内外圆锥在轴向力的作用下自动对中，以保证内外圆锥体的轴线具有较高精度的同

4、轴度）。容易拆卸，且经多次拆装不降低同轴度。而圆柱间隙配合中，孔与轴的轴线不重合。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,概述,圆锥结合的特点：圆锥结合具有较好的自锁性和密封性。内外圆锥表面成对研磨，虽无互换性，但配合起来具有良好的自锁性和密封性（有过盈，钻头锥炳与主轴联接）。不足之处：圆锥配合结构复杂，影响互换性的参数比较多，加工和检验都比较困难，不适合于孔轴轴向相对位置要求较高的场合。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.1 锥度与锥角,1.圆锥表面：与轴线成一定角度，且一端相交与轴线的一根直线(母线)，围绕着该轴线旋转形成的表面。2.圆锥：由圆锥表面与一定尺寸所

5、限定的几何体。外圆锥是外表面为圆锥表面的几何体；内圆锥是内表面为圆锥表面的几何体。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.1.1 常用术语及定义,3.圆锥角：在通过圆锥轴线的截面内两条素线间的夹角称为圆锥角。圆锥角的代号为，斜角（圆锥角之半）的代号为/2。,8.1 锥度与锥角,4.圆锥直径：圆锥在垂直于轴线截面上的直径。常用圆锥直径有：最大圆锥直径D、最小圆锥直径d和给定截面圆锥直径dx。5.圆锥长度L：最大圆锥直径D与最小圆锥直径d之间的轴向距离。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.1.1 常用术语及定义,6.锥度C：两个垂直圆锥轴线截面的圆锥直径差与该两截面

6、间的轴向距离之比称为锥度。常用比例或分式表示。,8.1 锥度与锥角,镀角与锥度系列：为减少加工圆锥形体零件所用专用刀具（定值刀）、量具种类与规格而采用国家标准的形式进行规定。一般用途：GB/T 157-2001规定21种（见表8-1），其中第一系列优先选用，第二系列为第一系列不满足时选用。适用于一般机械零件中的光滑圆锥表面。国标GB/T 157-2001规定了特殊用途圆锥的锥度与锥角系列（见表8-2），它通常只适用于表中说明栏所规定的应用范围。特殊用途的莫氏锥度在工具行业中应用极广。其有关参数、尺寸及公差在国标GB/T 1443-1985中专门规定。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术

7、测量,8.1.2 锥度与锥角系列,锥度与锥角系列：,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,一般用途圆锥的锥度与锥角（摘自GB/T 157-2001）,锥度与锥角系列：,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,一般用途圆锥的锥度与锥角(续)（摘自GB/T 157-2001）,锥度与锥角的应用：,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,锥度与锥角的应用(续)：,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2 圆锥公差,国准GB/T 11334-2005圆锥公差，适用于锥角C=1:31:500，圆锥长度L=6630的光滑圆锥工件。1.公称圆锥：设计给定的理想形状的圆

8、锥。公称圆锥可以用两种方式确定：,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.1 圆锥公差的术语及定义,给定两个公称圆锥直径和一个公称圆锥长度（D、d、L）；给定一个公称圆锥直径(D、d、dx)、公称圆锥长度L、公称圆锥角（或公称锥度C）。,8.2 圆锥公差,2.极限圆锥：实际圆锥允许变动的界限。分为最大、最小极限圆锥。极限圆锥与公称圆锥共轴且圆锥角相等，直径分别为上极限直径和下极限直径的两个圆锥。在垂直圆锥轴线的任一截面上，这两个圆锥的直径差都相等。合格的实际圆锥必须在两个极限圆锥限定的空间区域内。3.圆锥直径公差TD：圆锥直径的允许变动量。其数值等于允许的上极限圆锥直径与下极限

9、圆锥直径之差：TD=Dmax Dmin=dmax dmin,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.1 圆锥公差的术语及定义,8.2 圆锥公差,4.圆锥直径公差区（带）：两个极限圆锥所限定的区域。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.1 圆锥公差的术语及定义,8.2 圆锥公差,5.圆锥角公差AT(AT或ATD)：圆锥角的允许变动量。AT=(maxmin),第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.1 圆锥公差的术语及定义,圆锥角公差另一种表示形式：,AtD-长度单位微米。,AtD=AtL10-3,At-角度单位微弧度；,6.圆锥角公差区(带)：

10、两个极限圆锥角所限定的区域。,8.2 圆锥公差,7.给定截面圆锥直径公差TDS：在垂直于圆锥轴线的给定截面内，圆锥直径允许的变动量。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.1 圆锥公差的术语及定义,x,dx,A,A,A-A,TDS/2,给定截面圆锥直径公差区,8.给定截面圆锥直径公差区：在给定的圆锥截面内，由两个同心圆所限定的区域。,8.2 圆锥公差,9.圆锥的形状公差TF：圆锥形状公差TF包含两种：圆锥素线直线度公差：在圆锥轴向平面内，允许实际素线形状的最大变动量。其公差区(带)是在给定截面上，距离为公差值TF的两条平行直线间的区域；截面圆度公差：在圆锥轴线法向截面上，允许

11、截面形状的最大变动量。其公差区(带)是半径差为公差值TF的两同心圆间的区域。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.1 圆锥公差的术语及定义,8.2 圆锥公差,一、圆锥公差项目为了满足圆锥联结功能和使用要求，国家标准GB/T 11334-2005圆锥公差规定了四项公差项目：圆锥直径公差TD 圆锥角公差AT 圆锥形状公差TF 给定截面圆锥直径公差TDS,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.2 圆锥公差值和给定方法,8.2 圆锥公差,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.2 圆锥公差值和给定方法,图例：圆锥直径公差TD及圆锥直径公差区,第8章

12、 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,极限圆锥与圆锥公差区,8.2 圆锥公差,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.2 圆锥公差值和给定方法,图例：圆锥角公差AT及其公差区,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,极限圆锥角与圆锥角公差区,图例：圆锥角公差AT及其公差区,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,圆锥角的极限偏差,8.2 圆锥公差,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.2 圆锥公差值和给定方法,图例：给定截面圆锥直径公差TDS及其公差区,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,给定截面圆锥直径公差与公差区,8.2 圆

13、锥公差,二、圆锥公差给定方法对一个具体的圆锥零件，并不都需要给定上述四项公差，而是按圆锥零件的功能要求和工艺特点选取公差项目。我国国家标准规定了两种圆锥公差的给定方法：给定圆锥的公称圆锥角（或锥度C）和圆锥直径公差TD。由TD确定两个极限圆锥。同时给出给定截面圆锥直径公差TDS和圆锥角公差AT。TDS仅控制该给定截面圆锥直径公差。TDS和AT分别规定公差并需要分别满足。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.2 圆锥公差值和给定方法,8.2 圆锥公差,方法一：给出圆锥的理论正确圆锥角（或锥度C）和圆锥直径公差TD，由TD确定两个极限圆锥，所给出的圆锥直径公差具有综合性。,第8

14、章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.2 圆锥公差值和给定方法,图例：圆锥公差给定方法一标注,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,圆锥公差给定方法方法一（包容要求）标注,8.2 圆锥公差,方法二：同时给出给定截面圆锥直径公TDS和圆锥角公差。并分别满足要求。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.2.2 圆锥公差值和给定方法,8.3 圆锥配合,GB/T 12360-2005圆锥配合适用于锥度C=1：31：500，圆锥长度L=6630mm；圆锥直径D500mm的光滑圆锥的配合。圆锥配合是由相同尺寸（公称圆锥直径、公称圆锥角或公称锥度）的内、外圆锥形成配合，

15、公差带数值按大径D确定，其间隙或过盈在垂直于轴线方向上形成，与锥角大小无关。根据内、外锥相对于轴线位置的不同，可以获得间隙、过渡或过盈配合等不同配合性质的配合。按内、外圆锥相对位置的确定方法可分成二种：1）结构型圆锥配合 2）位移型圆锥配合,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.3.1 圆锥配合的特征,8.3 圆锥配合,结构型圆锥配合：用适当的结构，使内、外圆锥保持固定的相对轴向位置，以圆锥直径公差区相对位置形成不同配合。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.3.1 圆锥配合的特征,由轴肩接触确定最终位置,由结构尺寸确定最终位置,8.3 圆锥配合,位移型圆锥配合：

16、调整内、外圆锥相对轴向位置的方法获得不同配合。（用于间隙或过盈配合，不用于过渡配合）,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.3.1 圆锥配合的特征,作一定轴向位移确定轴向位置,施加一定装配力确定轴向位置,8.3 圆锥配合,结构型圆锥配合的性质与圆柱体配合相同，是由内外圆锥直径公差带相对位置决定。故下述术语主要对位移型圆锥配合适用。实际初始位置Pa：不施加轴向力时，相互结合的内、外实际圆锥的表面接触时的轴向位置。极限初始位置（P1，P2）：实际初始位置允许变动的两个界限。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.3.2 圆锥配合的术语及定义,合格的内、外圆锥相接触时，P

17、a一定位于P1和P2之间。,8.3 圆锥配合,3）初始位置公差Tp：实际初始位置的变动量。它实际是P1P2的距离。4）终止位置pf：相互结合的内、外圆锥，为得到要求配合性质（间隙或过盈）所规定的相对轴向位置。pf由给定的轴向位移值或轴向装配力来达到。5）轴向位移Ea：内圆锥或外圆锥，从初始位置Pa到终止位置pf轴向移动的距离（决定间隙或过盈大小）。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.3.2 圆锥配合的术语及定义,8.3 圆锥配合,6）极限轴向位移（Ea max，Ea min）：轴向距离允许变动的界限。即Ea的允许变动界限：最大轴向位移Ea max是使圆锥配合得到最大间隙Xma

18、x或最大过盈Xmax时，内或外圆锥到达终止位置的轴向位移最小轴向位移Ea min是使圆锥配合得到最小间隙Ymin或最小过盈Ymin时，内或外圆锥到达终止位置的轴向位移,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.3.2 圆锥配合的术语及定义,7）轴向位移公差TE：轴向位移时允许变动量。它等于最大、最小轴向位移之差。,轴向位移公差反映了配合松紧的变化情况，它的给定取决于配合精度的要求。,8.3 圆锥配合,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.3.2 圆锥配合的术语及定义,-实际初始位置；-最小过盈位置；-最大过盈位置,Pa,Ea max,TE,Ymax/2,Ymin/2,E

19、a min,8.3 圆锥配合,8）极限圆锥直径配合量TDf：圆锥配合在配合直径上允许的间隙或过盈的变动量。（等同圆柱轴孔配合的“配合公差”）：对于结构型圆锥配合：圆锥直径间隙配合量：TDf=Xmax-Xmin 圆锥直径过盈配合量：TDf=Ymin-Ymax 圆锥直径过渡配合量：TDf=Xmax-YDmax 圆锥直径配合量：TDf=TDi+TDe 对于位移型圆锥配合 圆锥直径间隙配合量：TDf=Xmax-Xmin=TE X C 圆锥直径过盈配合量：TDf=Ymin-Ymax=TE X C,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.3.2 圆锥配合的术语及定义,8.3 圆锥配合,第8章

20、圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.3.3 圆锥配合的确定结构型圆锥配合,8.3 圆锥配合,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.3.3 圆锥配合的确定位移型圆锥配合,例题：圆锥配合,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,例题：圆锥配合基本直径D=100，c=1:50，要求形成H8/u7相同配合性质，计算轴向位移？由GB18011999知，100 H8/u7为基孔制过盈配合。,+0-,H8,u7,54m,124m,159m,例题：圆锥配合,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,例题：圆锥配合基本直径D=100，c=1:50，要求形成H8/u7相同配合性

21、质，计算轴向位移？,内圆锥标注,外圆锥标注,1:15,T,T,内、外圆锥的标注,8.4 锥度的测量,一.用圆锥量规测量 大批量生产条件下，圆锥的检验多用圆锥量规。圆锥量规用来检验实际内、外圆锥工件的锥度和直径偏差。检验内圆锥用圆锥塞规，检验外圆锥用圆锥环规，如右图所示。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,圆锥量规图示,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,8.4 锥度的测量,二.用平台测量-间接测量法 通过平板、量块、正弦规、指示计和滚柱（或钢球）等常用计量器具组合，测量锥度或角度有关的尺寸，按几何关系换算出被测的锥度或角度。下页图示是用正弦规测量锥度。下页图所示是用正

22、弦规测量外圆锥锥度。测量前先按公式h=Lsin（式中为公称圆锥角；L为正弦规两圆柱中心距）计算并组合量块组，然后按图所示进行测量。工件锥度偏差C=(h ah b)/L 式中h a、h b分别为指示表在a、b两点的读数，L为a、b两点间距离。,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,锥度的测量-正弦尺测量圆锥量规,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,锥度的测量-用钢球测量内锥角,第8章 圆锥的公差配合及检测,互换性与技术测量,Sin=,本 章 小 结,1.圆锥结合的特点 圆锥结合具有较高的同轴度，自锁性好，密封性好，间隙和过盈可以调整等优点。2.主要术语 圆锥结合的主要术语有

23、：圆锥角、圆锥直径（最大圆锥直径D、最小圆锥直径d）、锥度C、公称圆锥、实际圆锥、实际圆锥直径、极限圆锥、极限圆锥直径。3.圆锥公差 圆锥公差（GB/T113342005）规定了四项圆锥公差及两种圆锥公差给定方法。,互换性与技术测量,第8章 圆锥的公差配合及检测,本 章 小 结,4.圆锥配合 圆锥配合的种类分为三种，分别是间隙配合、过盈配合、紧密配合（也称过渡配合）。圆锥配合有别于圆柱配合的主要特点是：通过内、外圆锥相对轴向位置调整间隙或过盈，可得到不同配合性质的配合。圆锥配合时，按确定内、外圆锥相对位置的方法的不同，可分为结构型圆锥配合和位移型圆锥配合。了解和掌握它们的特点及配合的确定。5.圆锥的检测方法有量规检验法和间接测量法。,互换性与技术测量,第8章 圆锥的公差配合及检测,