第三章孔轴公差与配合

课题：第三章光滑圆柱体结合的互换性及其检测课时：课次：目的要求：初步学会公差与配合正确选用，并能正确标注在图样上。明确标准中关于一般、常用和优先公差带的配合的规定，未注公差的线性尺寸的公差规定。非常清楚地理解有关尺寸、公差、偏差、配合等方面的术语、定义。牢固掌握有关标准公差、公差等级的规定、28个基本偏差的代号以及他们的分布规律，公差带的概念和公差带图的画法、并能熟练查取标准公差和基本偏差表格，正确进行有关计算。本章为重点章节、重点讲解。重点：掌握尺寸精度及配合的选用；孔、轴公差与配合在图样上的标注。难点：尺寸精度及配合的选用教学方法；教学内容：第一节概述什么是极限？用于协调机器零件使用要求与制造经济性之间的矛盾。什么是配合？反映零件组合时相互之间的关系。为什么要进行极限与配合的标准化？有利于机器的设计、制造、使用和维修，有利于保证机械零件的精度、使用性能和寿命等要求，也有利于刀具、量具、机床等工艺标准的标准化。第二节基本术语及定义一、有关孔和轴的定义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；基准孔：在基孔制配合中选作基准的孔确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。基准轴：在基轴制配合中选作基准的轴孔为包容面，轴为被包容面。如下图所示二、关尺寸的术语及定义1、尺寸：用特定单位表示长度值的数字。2、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。3、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。4、局部实际尺寸：一个孔或轴的任意横截面中的任一距离，即任何两相对点之间测得的尺寸。5、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。6、最大实体极限（MML）最大实体尺寸尺寸：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。7、最小实体尺寸（LML）最小实体尺寸：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。三、•有关偏差与公差的术语及定义1、极限制经标准化的公差和偏差的术语及定义2、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。根据某一尺寸为实际尺寸和极限尺寸，偏差又分为实际偏差和极限偏差。3、极限偏差因为极限尺寸又有最大极限尺寸和最小极限尺寸，所以极限偏差又分上偏差（ES、es）和下偏差（EI、ei）。对于孔：ES=Dmax-D对于轴：es=dmax-dEI=Dmin-Dei=dmin-d4、实际偏差实际尺寸减其基本尺寸所得代数差。应位于及限偏差范围之内。偏差可为正、负和零指，除零值以外，应标上相应的“+”和“-”号。5、尺寸公差：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，对于同一尺寸段内的尺寸（尺寸分段后）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。6、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。7、公差带：公差带图解中，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。间隙:孔的尺寸减去与其配合的轴的尺寸所得数值为“正”者，称为间隙。过盈:孔的尺寸减去与其配合的轴的尺寸所得数值为8、标准公差：国家标准中所规定的任一公差。9、基本偏差：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。四、有关配合的术语及定义通过公差带图，我们能清楚地看到基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系，可分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三大类。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。2、间歇配合具有间隙（包括最小间隙为零）的配合名称为间隙配合。此时，孔的公差带在轴的公差带的上方其特征值是最大间隙Xmax和最小间隙Xmin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Xmax表示。Xmax=Dmax–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Xmin表示。Xmin=Dmin–dmax=EI–es实际生产中，平均间隙更能体现其配合性质。Xav=(Xmax+Xmin)/23、过盈配合具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合成为过盈配合。此时，孔的公差在轴的公差带的下方。其特征值是最大过盈Ymax和最小过盈Ymin孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得代数差称为最大过盈用Ymax表示Ymax=Dmin–dmax=EI–es孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得代数差称为最小过盈用Ymin表示Ymin=Dmax–dmin=ES–ei实际生产中平均过盈能体现其配合性Yav=(Ymax+Ymin)/24、过渡配合可能具有间隙也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Xmax和最大过盈Ymax孔的最大极限尺寸减去轴的最小极尺寸所得得闲代数差称为最大间隙，用Xmax表示Xmax=Dmax–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Ymax表示Ymax=Dmin–dmax=EI–es实际生产中，其中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Xav(或Yav)=(Xmax+Ymax)/2®5、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委使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许指，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中和指标。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：解：（1）最大间隙Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.041)=+0.066mm最小间隙Xmin=EI-es=0-(-0.025)=+0.025mm配合公差Tf=︱Xmax—Xmin︱=︱+0.066-(+0.025)︱=0.041mm(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Tf=︱Ymin—Ymax︱=︱-0.018-(-0.059)︱=0.041mm(3)最大间隙Xmax=ES-ei=+0.025-(+0.002)=+0.023mm最大过盈Ymax=EI-es=0-(+0.018)=-0.018mm配合公差Tf=︱Xmax—Ymax︱=︱+0.023-(-0.018)︱=0.041mm课堂练习•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。ø50H8/f7ø30K7/h6ø30H7/p6间隙配合过盈配合过渡配合改变孔和轴的公差带位置可以得到很多种配合，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。7、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。8、•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，综上所述，各种配合是由孔、轴公差带之间的关系决定的，而公差带的大小和位置又分别由标准公称和基本偏差所决定。标准公称和基本偏差的制定及如何构成系列在下一节祥介。第三节极限与配合国家标准的构成极限与配合国家标准由12个部分标准构成。包括基础、选择、配合与计算、测量与检验、应用等5个放面，它适用与非圆柱形光滑工件的尺寸公差、尺寸检验以及由它们组成的配合。一、标准公差系列标准公差是为国家标准极限与配合制中所规定的任意公差。它的数值取决于空或轴的标准公差等级和基本尺寸。1、标准公差等级及其代号GB/T1800.2-1998将标准公差分为20个等级，它们用符号IT和阿拉伯数字组成的代号表示，分别为IT01、IT0、IT1、IT2…IT18表示。其中，IT01等级最高，然后依次降低IT18最低。而相应的标准公差值依次增大，即IT01公差值最小，IT18公差值最大。2、标准公差因子标准公差因子（单位：μm）是计算标准公差的基本单位，也是制定标准公差数值系列的基础。基本尺寸≤500mm的尺寸段，标准公差因子ｉ=0.453D+0.001D式中D为基本尺寸段的几何平均值。3、标准公差数值的计算基本尺寸≤500mm的尺寸段，其标准公差数值计算式为：T=aｉ4、基本尺寸分段根据标准公差计算式来看，每一个基本尺寸都应当有一个相应的公差值。但在实际生产中，基本尺寸很多，会形成一个庞大的公差数值表，反而给生产带来许多困难。实际上，公差等级相同而基本尺寸相近的公差数值差别并不大。机械产品中，基本尺寸不大于５００的尺寸段在生产中应用最广，该尺寸段称为常用尺寸段。各种配合是由孔与轴的公差带之间的关系决定的，而孔轴公差带是由它的大小和位置决定的，而公差带大小由标准公差决定，公差带的位置由基本偏差决定。为了简化标准公差数值表格，国标采用了基本尺寸分段的方法。对同一尺寸段内的所有基本尺寸，在公差等级相同的情况下，规定相同的标准公差。二、基本偏差系列1、基本偏差定义用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指最靠近零线的那个偏差。如下图所示。当公差带位于零线上方时，其基本偏差为下偏差，当公差带位于零线下方时，其基本偏差为上偏差。基本偏差是新国家标准中使公差带位置标准化的唯一指标。2、基本偏差代号基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写字母代表孔，小写字母代表轴．在26个字母中，除去易与其他含义混淆的I、L、O、Q、W(i、l、o、q、w)5个字母外，采用21个，再加上用双字母CD、EF、FG、ZA、ZB、ZC、Js、(cd、ef、fg、za，zb、zc、js)表示的7个，共有28个，即孔和轴各有28个基本偏差．其中JS和js在各个公差等级中完全对称，因此，其基本偏基可为上偏差(十IT／2)，也可为下偏差(—1T／2)．3、基本偏差系列图基本偏差系列如图所示。图中公差带的一端是封闭的，它表示基本偏差，可查表（3-３、3-４）确定其数值。另一端是开口的，它的位置将取决于标准公差等级。各种基本偏差所形成配合的特征⑴间隙配合孔：基本偏差代号为A—H的孔与基准轴相配形成间隙配合，其基本偏差（封口一端）为EI（可查表3-４），EI的数值依次减小，其未封口一端为ES，ES=EI+IT。H的基本偏差EI=0。轴：基本偏差代号为a—h的轴与基准孔相配形成过盈配合，其基本偏差（封口一端）为es（可查附表3－３），依次降低，其未封口一端为ei，ei=es-IT。h的基本偏差es=0。⑵过度配合js、j、k、m、n（或JS、J、K、M、N）等五种基本偏差与基准孔H（或基准轴h）形成过渡配合，基本偏差（封口一端）为ES，依次增大，其中JS、J、K、M、N未封口一端为EI，EI=ES-IT。其中，JS，J、对称于零线，即ES=IT/2，EI=-IT/2。js、j、k、m