(第3章圆柱体公差配合及其标准化)机械精度设计与检测

第三章圆柱体公差配合及其标准化一、公差与配合的基本概念本章主要内容二、公差与配合的有关国家标准化构成三、公差与配合的应用重点要求掌握典型术语的定义；掌握标准的特点及正确查表标注；掌握公差常用配合的选择与应用3.1概述：圆柱结合的使用要求圆柱结合（包括平行平面的结合）是机械产品中应用最广泛的一种结合形式。根据不同的使用要求，可分为以下三类：◆用作相对运动副：保证有配合间隙◆用作固定连接：保证有一定的过盈◆用作定位可拆卸连接3.2.1孔和轴的定义轴——通常是指圆柱形外表面；也包括非圆柱形外表面。孔——通常是指圆柱形内表面；也包括非圆柱形内表面。孔:为包容面，轴:为被包容面目的：扩大标准应用范围。3.2基本术语与定义3.2.2、有关尺寸的定义与术语1、尺寸是用特定单位（mm)表示线性尺寸值的值。包括直径、长度、宽度、高度、中心距等。２、基本尺寸设计确定的尺寸；是设计者根据使用要求，通过计算或根据经验决定的。相配合的孔、轴基本尺寸相同，孔、轴（D、d）应尽量按标准选取3、极限尺寸允许尺寸变化的两个界限值。它以基本尺寸为基数来确定。最大极限尺寸：允许的最大尺寸。最小极限尺寸：允许的最小尺寸。代号：孔（Dmax、Dmin）轴（dmax、dmin）4、实际尺寸通过测量所得的尺寸,孔、轴分别用Da与da表示。由于存在测量误差，实际尺寸并非被测尺寸的真值。dadadadadada图2--5实际尺寸实际尺寸尺寸合格条件（1）：Dmin≤Da≤Dmaxdmin≤da≤dmax5、最大实体尺寸(MMS)(maximummaterialsize）最大实体状态（MMC）(maximummaterialcondition）：-孔或轴允许的材料量为最多时的状态最大实体尺寸：在最大实体状态下的极限尺寸孔：DM——Dmin轴：dM——dmax6、最小实体尺寸（LMS）（leastmaterialsize）最小实体状态(LMC）(leastmaterialcondition)：-孔或轴允许的材料量为最少时的状态最小实体尺寸：在最小实体状态下的极限尺寸孔：DL——Dmax轴：dL——dmin3.2.3、偏差与公差可为正值、负值或零极限偏差:极限尺寸（最大最小尺寸）与基本尺寸之差。孔轴上偏差ES=Dmax－Des=dmax－d下偏差EI=Dmin－Dei=dmin－d实际偏差：实际尺寸与基本尺寸之差。Ea=Da－Dea=da－d偏差:某尺寸与基本尺寸的代数差。合格尺寸的实际偏差必须在上下偏差之间。尺寸合格条件：孔：EI≤Ea≤ES轴：ei≤ea≤es2、尺寸公差（公差T）允许尺寸的变动量。孔公差：TD＝|Dmax－Dmin|＝|ES－EI|轴公差：Td＝|dmax－dmin|＝|es－ei|为绝对值3、公差与偏差的区别偏差表示实际尺寸与基本尺寸偏离的程度加工时调整机床刀具与零件相对位置的依据其值为代数差（可为正值、负值或零）公差反映一批零件实际尺寸的离散程度反映加工精度的高低其值为绝对值4、尺寸公差带图公差带：由上下偏差所表示的区域。公差带图反映了尺寸、偏差、公差的关系；零线：确定偏差位置的一条基准线；标注基本尺寸线、基本尺寸值和符号“＋、0、－”。注意在公差带图上，必须注上基本尺寸和偏差值！3.2.4、有关配合的术语1、配合基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系，反映孔和轴之间的松紧程度2、间隙或过盈(孔的尺寸)-(轴的尺寸)≥0间隙“X”≤0过盈“Y”轴基本尺寸0+-孔轴孔孔轴3、配合的类别1）间隙配合:具有间隙或间隙为零时的配合。特点：孔的公差带在轴公差带之上。（包括Xmin＝0）XmaxXminESesei+0_φ20最大间隙：Xmax=Dmax－dmin=ES－ei最小间隙：Xmin=Dmin－dmax=EI－es平均间隙：Xav=(Xmax+Xmin)/2φ20ESei+0_Xmin=0Xav2）过盈配合：具有过盈或过盈量为零的配合。特点：孔的公差带在轴公差带之下。（包括Ymin＝0）YminYmax最小过盈：Ymin=Dmax－dmin=ES－ei最大过盈：Ymax=Dmin－dmax=EI－es平均过盈：Yav=(Ymax+Ymin)/2φ20ES=eies+0_EIYmin=0ESesei+0_φ20EIYav3）过渡配合:可能具有间隙或过盈的配合。特点：孔的公差带与轴公差带相互交叠。ESesei+0_φ30XmaxYmax最大间隙：Xmax=Dmax－dmin=ES－ei最大过盈：Ymax=Dmin－dmax=EI－es平均过盈（间隙）：Yav(Xav)=(Xmax+Ymax)/2YavESesei+0_φ30配合公差带图:可直观地表达孔、轴的配合性质，即配合松紧及其变动情况横坐标(零线)是确定间隙或过盈的一条基准直线纵坐标值:表示极限间隙或极限过盈的数值。横坐标上为正值，表示间隙；下为负值，表示过盈。两个极限值之间区域的宽度为配合公差。配合公差反映配合精度标准化标准化基本偏差EI基本偏差es＋0－标准公差标准公差基本偏差指靠近零线或位于零线的极限偏差。公差带的两个要素公差带的大小公差带的位置标准公差极限偏差基本偏差下面讨论这两个要素的标准化标准公差等级：国家标准规定的公差等级共20个，代号为：IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18高低目的是满足不同行业、不同精度的产品要求一般应用普遍的是：IT12~IT5；粗加工可达IT12~IT11；一般精加工可达IT8~IT7（精车IT6，精磨外圆IT5）；精密加工（研磨、珩磨、等）可达IT5~IT3。标准公差值是如何确定的？3.3公差带大小的标准化标准公差数值表表3-2标准公差：IT（ISOTolerance）：是国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差值。公差用于控制加工误差，所以公差的计算由加工误差试验统计规律得来经验公式：ITaiaf(D)3.3公差带大小的标准化3.3.1、标准公差值的确定方法标准公差等级与标准公差因子的乘积。二、标准公差因子及其计算式的确定标准公差因子是计算标准公差的基本单位，它是通过对不同尺寸的零件加工后产生的加工误差的统计分析发现的。标准公差因子i与零件尺寸的关系如图所示:在常用尺寸段（≤500mm)内,呈立方抛物线关系当尺寸较大时，接近线性关系标准公差因子：0.0042.1()IDmD等于基本尺寸所属尺寸分段的首尾两尺寸的几何平均值，单位mm。其中：D的单位为mmI的单位为µm12mDDDi=0.45(D)1/3+0.001D式中D取为平均尺寸：三、标准公差的计算及a值的确定公差等级公式公差等级公式公差等级公式IT010.3+0.08DIT610iIT13250iIT00.5+0.12DIT716iIT14400iIT10.8+0.2DIT825iIT15640iIT2（IT1）(IT5/IT1)1/4IT940iIT161000iIT3（IT1）(IT5/IT1)1/2IT1064iIT171600iIT4（IT1）(IT5/IT1)3/4IT11100iIT182500iIT57iIT12160iIT5～IT18标准公差计算公式：IT=a·ia——公差等级系数（反映精度的高低）1、标准公差的计算公式2、尺寸分段分段目的：简化公差数值表分段原则：先密后疏i的计算采用段内首尾的几何平均值。12080Dj==97.98例如：80－120尺寸段i＝2.173610102173217322ITi..m30450001i.D.D若基本尺寸为90，IT6=？3.4.1、基本偏差系列基本偏差——国家标准规定的用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，是指靠近零线的极限偏差。1．基本偏差的代号孔、轴基本偏差各有28种，用英文字母表示。孔用大写字母，轴用小写字母。孔：A、B…Z去掉：I,L,O,Q,W增加：CD,EF,FG,JS,ZA,ZB,ZC轴：a、b…z去掉：i,l,o,q,w增加：cd,ef,fg,js,za,zb,zc3.4、公差带位置的标准化孔的基本偏差系列A~H:为下偏差EIJ~ZC:为上偏差ESH:EI=0JS:偏差对称于零线0EIESESJSJ0eiesei0eiesei轴的基本偏差系列a~h:为上偏差esj~zc:为下偏差eih:es=0js:偏差对称于零线0eieseijsj孔轴2、配合制配合制也称基准制；为简化配合国家规定有：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。其中孔为基准孔，其下偏差为零。代号为“H”。0+-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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。其中轴为基准轴，其上偏差为零。代号“h”。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3.4.2、轴的基本偏差的计算轴的基本偏差：由表3-3经验公式算出，其数值见表3-4。基轴制：定义轴的上偏差ei为零。41.05.5d这些经验公式是以基孔制为依据，根据设计要求、生产实践和科学实验，经统计分析得到的。例如:f的计算公式：k的计算公式：36.0d3.4.3、孔的基本偏差的计算孔的基本偏差由同名配合的轴的基本偏差换算而得。换算的前提是：基孔制配合与同名的基轴制配合的配合性质必须相同。(按表3-4计算）例如：H9/f9F9/h9H6/r5R6/h5H7/f6F7/h6由于孔比轴难加工，故对高精度的孔轴配合，即公差等级较高时，孔通常比轴低一个公差等级。通用规则特殊规则EI＝－es适合A—HES＝－ei适合J－ZC低公差等级ES＝－ei+△△＝ITn-ITn-1适合J－ZC高公差等级根据以上换算规则，得出孔的基本偏差的计算公式为以下两条规则：◆特殊规则基本尺寸3至500mm，≤IT8的J、K、M、N以及≤IT7的P~ZC具体数值见表3-5(P41)。3、孔、轴另一偏差的计算孔、轴另一偏差(上偏差或下偏差）根据孔、轴基本偏差和选用的标准公差计算对于孔：A至HES＝EI＋ITJ至ZCEI＝ES－IT对于轴：a至hei=es-ITj至zces=ei+IT本节结束一、公差带的代号公差带代号:由基本偏差代号和公差等级组合而成例如：H7、F8，m7、t6公差带代号在零件图上的标注025.00025.007H5050025.0041.0025.0041.06f50503.5公差带与配合的优化20等级和28种基本偏差，导致标准公差带的数量：20X28＝560种二、优先、常用、一般公差带一般用：116种常用：59种优先用：13种表3-6轴的优先、常用、一般公差带P51一般用：105种常用：44种优先用：13种表3-7孔的优先、常用、一般公差带P51三、配合代号及优先配合公差带代号:由基本偏差和公差等级代号组合而成例如：H7、F8，m7、t6公差带代号标注在零件图上配合代号:由孔和轴的公差带组合用分数形式表示例如：Φ50φ50H7/f6；φ50G7/h6。配合代号标注在装配图上。f6H71、配合代号2.5光滑轴孔配合hH基孔制a－h：间隙配合js－n：过渡配合p－zc：过盈配合基轴制A－H：间隙配合JS－N：过渡配合P－ZC：过盈配合指出下列配合的种类6750gH6750hS6750hM9950dD基轴制A－H：间隙配合JS－N：过渡配合P－ZC：过盈配合基孔制a－h：间隙配合js－n：过渡配合p－zc：过盈配合间隙配合过盈配合过渡配合间隙配合2、优先配合与常用配合常用配合：59种优先配合：13种表3-8基孔制优先常用配合常用配合：47种优先配合：13种表3-9基轴制优先常用配合公差与配合在图样上的标注0.02500.025050507H025.0041.0025.0041.065050f6750fH3.6.1