材料性能及其加工第12章尺寸公差与配合.ppt
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1、第12章尺寸公差与配合,本章知识点先导案例第一节 基本术语及定义第二节 标准公差与基本偏差系列第三节 优先和常用配合第四节 尺寸公差与配合的使用知识扩展先导案例解决本章小结思考题,本章知识点,1.掌握公差与配合的基本术语及定义。2.掌握尺寸公差与配合的选用方法。3.了解优先和常用配合公差带。,返回,先导案例,观察图片中三组孔和轴有什么不同,各有什么特点?,返回,第一节 基本术语及定义,一、基本术语和定义1.孔和轴孔:通常指圆柱形内表面及其他内表面中(由两平行平面或切平面形成的包容面),由单一尺寸确定的部分。轴:通常指圆柱形外表面及其他外表面中(由两平行平面或切平面形成的包容面),由单一尺寸确定
2、的部分。图12-1所示的各表面,如D1,D2,D3和D4各尺寸确定的各组平行平面或切平面所形成的包容面都称为孔;如d1,d2,d3和d4各尺寸确定的圆柱形外表面和各组平行平面或切平面所形成的被包容面都称为轴。因而孔、轴分别具有包容和被包容的功能。,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,如果两个平行平面或切平面既不能形成包容面,也不能形成被包容面,则它们既不是孔也不是轴。如图12-1中由L1L2和L3各尺寸确定的各组平行平面和切平面。2.有关尺寸的术语1)尺寸用特定单位表示长度值的数值。如直径、长度、宽度、高度、中心距等。在机械制造中,常用mm,um作为特定单位。2)基本尺寸设计给定的尺寸标称值
3、称为基本尺寸,一般要符合标准尺寸系列。孔用D表示,轴用d表示。3)实际尺寸,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。由于存在测量器具、方式、人员和环境等因数造成的测量误差,所以实际尺寸并非尺寸的真值,且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。孔用Da表示,轴用da表示。4)极限尺寸一个孔或轴允许的两个极端尺寸。其中较大的一个称为最大极限尺寸,较小的一个称为最小极限尺寸。孔分别用Dmax,和Dmm表示,轴分别用dmax和dmin表示。在一般情况下,完工零件的合格条件是实际尺寸均不得超出最大和最小极限尺寸。表达式为,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义
4、,对于孔对于轴 5)最大实体状态和最大实体尺寸孔或轴具有允许的材料量为最多时的状态称为最大实体状态(MMC)。在最大实体状态下的极限尺寸称为最大实体尺寸(MMS)。6)最小实体状态和最小实体尺寸孔或轴具有允许的材料量为最少时的状态称为最小实体状态(LMC)。在最小实体状态下的极限尺寸称为最小实体尺寸(LMS)。,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,最大和最小实体状态都是设计规定的合格零件的材料量所具有的材料量的两个极限状态,如图12-2所示。3.有关偏差和公差的术语1)偏差偏差是某一尺寸(实际尺寸、极限尺寸等)减其基本尺寸所得的代数差。实际偏差:实际尺寸减去其基本尺寸所得到的代数差。
5、孔的实际偏差 轴的实际偏差 极限偏差:即极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。它包含上偏差和下偏差。,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为上偏差。以公式表示为孔的上偏差轴的上偏差 最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差。以公式表示为孔的下偏差轴的下偏差完工零件尺寸合格性的条件也常用偏差的关系表示为对于孔对于轴,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,极限偏差与极限尺寸的关系如图12-3所示。2)尺寸公差(简称公差)指最大极限尺寸与最小极限尺寸之差,或上偏差与下偏差之差,以公式表示为孔的公差轴的公差3)尺寸公差带以基本尺寸为零线,以适当
6、的比例画出两极限偏差,以表示尺寸允许变动的界限,即范围,称为公差带图。如图12-4所示。,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,二、有关配合的术语和定义1.配合基本尺寸相同,相互结合的孔、轴公差带之间的关系称为配合,如图12-5所示。这种关系决定结合零件间松紧程度。2.配合的种类1)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,如图12-6所示。表示间隙配合松紧程度的特征值是最大极限间隙Xmax和最小极限间隙Xmin,其值可用下式计算,即,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,上一页,下一页,返回,实际生产中,平均间隙更能体现其配合性
7、质,其值为,2)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,如图12-7所示。,第一节 基本术语及定义,表示过盈配合松紧程度的特征值是最大极限过盈Ymax和最小极限过盈Ymin,其值可用下式计算:实际生产中,平均过盈更能体现其配合性质:,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,3)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,如图12-8所示。表示过盈配合松紧程度的特征值是最大极限间隙Xmax和最大极限过盈Ymax,其值可用下式计算:实际生产中,过渡配合的平均松紧程度可能表示为平均间l潦,也可能
8、表示为平均过盈。,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,3.配合公差配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。它是评定配合质量的一个重要的综合指标,用代号Tf表示。对于间隙配合 对于过盈配合 对于过渡配合同时配合公差又可表示为,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,4.配合公差带图配合公差的特性也可用配合公差带来表示。配合公差带的图示方法如图12-9所示。左边为间隙配合,中间为过渡配合,右边为过盈配合。5.基准制配合制是同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度,亦称为基准制。国家标准对配合的组成规定了两种配合制度,即基孔制和基轴制配合。1)基孔制基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差的
9、轴的公差带形成各种配合的一种制度,如图12-10(a)所示。基孔制,上一页,下一页,返回,第一节 基本术语及定义,配合中的孔称为基准孔,代号为H,是基孔制配合中的基准件。轴为非基准件。标准规定,基准孔下偏差(EI)为基本偏差,其数值为零。上偏差(ES)为正值,即其公差带偏置在零线上侧。2)基轴制基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度,如图12-10(b)所示。基轴制配合中的轴称为基准轴,代号为h,是基轴制配合中的基准件。孔为非基准件。标准规定,基准轴上偏差es为基本偏差,其数值为零。下偏差ei为负值,即其公差带偏置在零线下侧。,上一页,返回,第二节 标准公差
10、与基本偏差系列,一、标准公差标准公差是国家标准规定的用以确定公差带大小的任一公差值。标准公差数值由公差等级和基本尺寸决定,见表12-1所列。在基本尺寸至500 mm内规定了ITO1,ITO,IT1,、IT18共20个等级,精度依次降低。IT表示国际公差,数字表示公差等级代号。如IT7表示标准公差7级或7级标准公差。二、基本偏差及其代号基本偏差是用来确定公差带相对零线的位置的。不同位置的公差带与基准件将形成不同的配合。基本偏差的数量将决定配合种类的数量。为了满足各种不同松紧程度的配合需要,,下一页,返回,第二节 标准公差与基本偏差系列,上一页,下一页,返回,同时尽量减少配合种类,以利互换,国家标
11、准对孔和轴分别规定了28种基本偏差,价别用拉丁字母表示,其中,孔用大写字母表示,轴用小写字母表示。28种基本偏差代号,由26个拉丁字母中去掉了5个易与其他参数相混淆的字母I,L,O,Q,W,剩下的21个字母加上7个双写字CD,EF,FG,ZA,ZB,ZC,JS组成。这28种基本偏差代号反映了28种公差带的位置,构成了基本偏差系列,如图12-11所示。孔的基本偏差中,AG的基本偏差是下偏差EI(正值);H的基本偏差EI=0,是基准孔;JZC的基本偏差是上偏差ES(除J和K外,其余皆为负值);JS的基本偏差是 ES=+IT/2或EI=-IT/2。,第二节 标准公差与基本偏差系列,轴的基本偏差中,a
12、g的基本偏差是上偏差es(负值);h的基本偏差es=0,是基准轴;Jzc的基本偏差是下偏差ei(除J外,其余皆为正值);Js的基本偏差为es=+IT/2或ei=-IT/20基本偏差系列图中仅绘出了公差带的一端,未绘出公差带的另一端,它取决于公差大小。因此,任何一个公差带代号都由基本偏差代号和公差等级数联合表示,如H7,h6,G8,r7等。基本偏差是公差带位置标准化的唯一参数,除去JS和js以及J,j,K,k,和N以外,原则上基本偏差和公差等级无关。三、轴的基本偏差,上一页,下一页,返回,第二节 标准公差与基本偏差系列,轴的基本偏差计算公式如表12-2所列。它是以基孔制配合为基础来考虑的,ah用
13、于间隙配合,基本偏差的绝对值等于最小间隙,其中a,b,c用于大间隙和热动配合,考虑发热月彭胀的影响,采用与直径成正比关系的公式计算(其中c适用于直径大于40mm时)。d,e,f主要用于旋转运动,为了保证良好的液体摩擦,最小间隙应与直径成平方根关系,但考虑到表面粗糙度的影响,间隙应适当减小,故d,e,f的计算公式是按此要求确定的。g主要用于滑动和半液体摩擦,或用于定位配合,间隙要小,所以,直径的指数有所减小。基本偏差cd,ef,fg的绝对值,分别按c与d,e与f,屿g绝对值的几何平均值确定,适用于尺寸较小的旋转运动件。jn与基准孔形成过渡配合,其基本偏差为下偏差ei,数值基本,上一页,下一页,返
14、回,第二节 标准公差与基本偏差系列,上根据经验与统计的方法确定。Pzc与基准孔形成过盈配合,其基本偏差为下偏差ei,数值大小按与一定等级的孔相配合所要求的最小过盈而定。最小过盈系数的系列符合优先数系,规律性较好,便于应用。在实际工作中,轴的基本偏差数值不必用公式计算,为方便使用,计算结果的数值己列成表,如表12-3所列,使用时可直接查表。当轴的基本偏差确定后,另一个极限偏差可根据轴的基本偏差数值和标准公差值按下列关系计算,即,上一页,下一页,返回,第二节 标准公差与基本偏差系列,四、孔的基本偏差数值孔的基本偏差数值是由相同字母轴的基本偏差,在相应的公差等级的基础上通过换算得到。换算的原则是:基
15、本偏差字母代号同名的孔和轴,分别构成的基轴制与基孔制的配合,在相应公差等级的条件下,其配合的性质必须相同,即具有相同的极限间隙或极限过盈,这种配合称为同名配合。如H9/f9与F9/h9,H7/p6与P7/h6。由于孔比轴加工困难,因此,国家标准规定,为使孔和轴在加工工艺上等价,在较高精度等级的配合中,孔比轴的公差等级低一级。在较低精度等级的配合中,孔与轴采用相同的公差等级。在孔与轴的基本偏差换算中,有以下两种规则。,上一页,下一页,返回,第二节 标准公差与基本偏差系列,1.通用规则用同一字母表示的孔、轴基本偏差的绝对值相等,而符号相反。孔的基本偏差是轴的基本偏差相对于零线的倒影(反射关系),如
16、图12-12所示。对于孔2.特殊规则当孔、轴基本偏差代号对应时,孔的基本偏差ES和轴的基本偏差ei符号相反,而绝对值相差一个值,即,上一页,下一页,返回,第二节 标准公差与基本偏差系列,此式适用于3mm基本尺寸500mm,标准公差 IT8的JN和标准公差IT7的PZC。用上述公式计算出孔的基本偏差按一定规则化整,编制出孔的基本偏差数值表,如表12-4所列。实际使用时,可直接查此表,不必计算。孔的另一个极限偏差可根据下列公式计算,即,上一页,下一页,返回,第二节 标准公差与基本偏差系列,例12-1试用查表法确定20H7/p6和20P7/h6的孔和轴的极限偏差,绘制公差与配合图解,计算两个配合的极
17、限过盈。解:(1)查表确定孔和轴的标准公差。查表12-1得:IT6=13m,IT7=21m。(2)查表确定轴的基本偏差。查表12-3得:h的基本偏差es=0,P的基本偏差ei=+22m。(3)查表确定孔的基本偏差。,上一页,下一页,返回,第二节 标准公差与基本偏差系列,(3)查表确定孔的基本偏差。查表12-4得:H的基本偏差EI=0,P的基本偏差ES=一22+=(-22+8)=-14m或者孔的基本偏差由相同字母轴的基本偏差换算求得:H的基本偏差EI=-es=0,P的基本偏差ES=-ei+-22+(IT7-IT6)=-22(21-13)=一14(m)。(4)计算轴的另一个极限偏差。h6的另一个极
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- 材料 性能 及其 加工 12 尺寸 公差 配合
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