21公差与配合的基本术语及定义

第二章光滑圆柱体结合的公差与配合2.1公差与配合的基本术语及定义2.2公差与配合国家标准2.3国家标准规定的公差带与配合2.4常用尺寸公差与配合的选用2.5一般公差线性尺寸的未注公差2教学要求掌握公差与配合的基本概念；掌握公差、基本偏差的相关标准内容；了解公差带图的绘制方法；掌握公差与配合的选用原则。重点公差与配合的选用孔、轴公差与配合在图样上的标注。难点公差与配合的选用第一节公差与配合的基本术语及定义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配合与配合制GO一、孔和轴1.孔（hole）:通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面。2.轴(shaft):通常指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面。轴是指由单一尺寸确定的被包容面。d1D1D2二、有关尺寸的概念1.尺寸：用特定单位表示长度值的数字。2.基本尺寸（D、d）：由设计给定的尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。基本尺寸是机械设计零件时，根据使用要求，通过强度、刚度计算及结构方面的考虑，并按标准或标准长度圆整后所给定的尺寸。通过测量获得的某一孔或轴的尺寸,分别用Da和da表示。3.实际尺寸轴实际尺寸孔实际尺寸注意：1.同一零件同一几何要素各局部实际尺寸值各不相同。2.实际尺寸不一定为真实尺寸。一个孔或轴所允许的尺寸的两个极端。其中较大的一个称为最大极限尺寸，孔和轴分别用Dmax和dmax表示；较小的一个称为最小极限尺寸，分别用Dmin和dmin表示。4.极限尺寸（限制实际尺寸的变化范围）孔极限尺寸轴极限尺寸公差带有关尺寸的术语和定义1.极限尺寸、基本尺寸的关系？2.基本尺寸、极限尺寸、实际尺寸是定值还是变量？请问例：已知衬套内孔25H7(+)mm求孔的极限尺寸.解：Dmax=25+0.021=25.021mmDmin＝25＋0=25mm练习：已知：中间轴Ø25f6（）mm求:轴径的极限尺寸。020.0033.00021.0二、有关尺寸的概念5.作用尺寸孔的作用尺寸Df：在配合的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸；Df=Da-t形轴的作用尺寸df：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df=da+t形二、有关尺寸的概念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。Home6.实体尺寸三、偏差与公差1.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-Des=dmax-dEI=Dmin-Dei=dmin-d2.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︱3.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。Home4.尺寸公差带图由于公差及偏差的数值与基本尺寸相差较大，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。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+-尺寸公差带图（举例）画出基本尺寸为Ø50，最大极限尺寸为Ø50.025、最小极限尺寸为Ø50mm的孔与最大极限尺寸为Ø49.975、最小极限尺寸为Ø49.959mm的轴的公差带图。0+-孔轴+0.025-0.025-0.041Home5.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。Home6.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。Df≥Dmin，Da≤Dmaxdf≤dmax，da≥dminHome三、配合与配合制配合的概念配合的种类配合公差配合制1.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）DmaxDminESEIesei零线孔轴图2-7公差与配合示意图2.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（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。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）/2孔0+-轴（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。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的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的代数差称为最小过盈，用Ymin表示。Ymin=Dmax-dmin=ES-ei实际生产中，平均过盈更能体现其配合性质。Yav=（Ymax+Ymin）/2轴0+-Ymin孔（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。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大过盈，用Ymax表示。Ymax=Dmin-dmax=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：Xav（或Yav）=（Xmax+Ymax）/2孔轴0+-注：红框区为销钉，蓝框区为螺钉3.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=︱Xmax—Xmin︱对于过盈配合Tf=︱Ymin—Ymax︱对于过渡配合Tf=︱Xmax—Ymax︱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。025.0050025.0041.050059.0043.050018.0002.050025.0050025.0050000+++---ø50ø50ø50+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)=+0.066mm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)︱=0.041mm4.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+-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4.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判断题1.不经挑选和修配就能相互替换、装配的零件，就是具有互换性的零件。（）2.互换性原则只适用于大批量生产。（）3.不一定在任何情况下都要按完全互换性的原则组织生产。（）4.为了实现互换性，零件的公差规定得越小越好。（）5.国家标准中强制性标准是必须执行的，而推荐性标准执行与否无所谓。（）判断题6.企业标准比国家标准层次低，在标准要求上可稍低于国家标准。（）7.尺寸公差是零件尺寸允许的最大偏差。（）8.公差通常为正，在个别情况下也可以为负。（）9.孔和轴的加工精度越高，则其配合精度也越高。（）10.配合公差总是大于孔或轴的尺寸公差。（）11.实际尺寸越接近其基本尺寸，则其精度也越高。（）12.从制造角度讲，基孔制的特点就是先加工孔，基轴制的特点就是先加工轴。（）填空题1.互换性的定义是（）2.完全互换适用于（）3.我国标准按颁发级别分为（）、（）、（）和（）。4.优先数的基本系列有（）、（）、（）和（），它们的公比分别约为（）、（）、（）和（）。问答题1.设首项为100，按R10系列