第3章 尺寸精度设计

第3章尺寸精度设计第3章尺寸精度设计第一节公差与配合的基本术语及定义第二节公差与配合国家标准第三节国家标准规定的公差带与配合第四节常用尺寸公差与配合的选用第3章尺寸精度设计第3章尺寸精度设计公差：主要反映机器零件使用要求与制造要求的矛盾；配合：主要反映组成机器的零件之间的关系。第一节公差与配合的基本术语及定义第3章尺寸精度设计一、孔与轴第3章尺寸精度设计二、有关尺寸的术语、定义设计图样上的尺寸标注Ø100±0.14mm1、基本尺寸：设计时给定的尺寸（D，d），Ø1002、极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值。最大极限尺寸：Dmaxdmax最小极限尺寸：Dmindmin3、实际尺寸：在零件上实际测量的尺寸。Da、da举例：一批轴尺寸为Ø100±0.14mm，若某一轴实际尺寸为Ø99.92mm，判断其合格性。第3章尺寸精度设计4、作用尺寸孔的作用尺寸：在配合面的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸。轴的作用尺寸：在配合面的全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸。第3章尺寸精度设计第3章尺寸精度设计三、尺寸偏差、公差1、尺寸偏差：某一尺寸—基本尺寸=尺寸偏差2、实际偏差：实际尺寸—基本尺寸=实际偏差第3章尺寸精度设计3、极限偏差（上偏差和下偏差的统称）上偏差：孔用ES、轴用es表示下偏差：孔用EI、轴用ei表示极限尺寸—基本尺寸=极限偏差上偏差：ES=Dmax-Des=dmax-d下偏差：EI=Dmin-Dei=dmin-d实际偏差在极限偏差范围内即为合格极限偏差在图样上的标注：Ø100±0.14mmØ50Ø25说明：偏差可为正、负、零。1.00020.0033.0第3章尺寸精度设计4、尺寸公差：TD、Td定义：允许尺寸的变动量Ø100±0.14mm，变动量为0.28计算：TD=Dmax-Dmin=ES-EITd=dmax-dmin=es-ei说明：①公差值为正直②公差大小反映零件加工的难易程度，尺寸的精确程度。第3章尺寸精度设计公差和偏差是两个有区别的概念：公差是允许尺寸的变动量，一定是正值；偏差是指相对于基本尺寸的偏离量，有正有负或为零的代数值。极限偏差用于限制实际偏差，而公差用于限制误差。对于单个零件，只能测出尺寸“实际偏差”，而对数量足够多的一批零件，才能确定尺寸误差。偏差取决于加工机床的调整，不反映加工难易，而公差表示制造精度，反映加工难易程度。极限偏差主要反映公差带位置，影响配合松紧程度，而公差反映公差带大小，影响配合精度。公差、极限尺寸及偏差的关系如下：孔公差Th=｜Dmax-Dmin｜=｜ES-EI｜轴公差Ts=｜dmax-dmin｜=｜es-ei｜第3章尺寸精度设计5、尺寸的公差带图为清晰表达一批轴和孔的公差与配合，引入公差带图。不画孔、轴的结构，只画放大了的孔、轴公差带。第3章尺寸精度设计公差带的两个基本参数：公差带大小—由标准公差确定。公差带位置—由基本偏差确定。基本偏差：用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。标准公差：国家标准规定的，用以确定公差带大小的任一公差。第3章尺寸精度设计例如：画尺寸公差带图：轴Ø25f6孔Ø25H7020.0033.0021.00第3章尺寸精度设计四、加工误差与公差的关系（一）尺寸误差（二）几何形状误差形状误差（宏观）表面粗糙度（微观）表面波度（介于宏观与微观之间）（三）位置误差第3章尺寸精度设计五、有关配合的术语、定义1、配合：基本尺寸相同的互相结合的孔与轴公差带之间关系。配合性质：孔与轴装配后的松紧程度。2、间隙、过盈、过渡孔-轴=正（间隙：X）、负（过盈：Y）第3章尺寸精度设计公差与配合的示意图第3章尺寸精度设计3、间隙配合定义：一定具有间隙的配合，间隙配合的三个特征值：Xmax=Dmax-dmin=ES-eiXmin=Dmin-dmax=EI-esXav=（Xmax+Xmin）/2第3章尺寸精度设计例1：计算Ø25H7（）与Ø25f6（）的三个特征值Xmax=Dmax-dmin=ES-ei=+0.021-（-0.033）=+0.054Xmin=Dmin-dmax=EI-es=0-（-0.020）=+0.020Xav=（Xmax+Xmin）/2=+0.037021.00020.0033.0第3章尺寸精度设计4、过盈配合定义：一定具有过盈的配合过盈配合的三个特征值Ymax=Dmin-dmax=EI-esYmin=Dmax-dmin=ES-eiYav=（Ymax+Ymin）/2第3章尺寸精度设计5、过渡配合定义：可能具有间隙或过盈的配合过渡配合的三个特征值：Xmax=Dmax-dmin=ES-eiYmax=Dmin-dmax=EI-esXav或Yav=（Xmax+Ymax）/2第3章尺寸精度设计6、配合公差定义：允许间隙或过盈的变动量（大小表示装配精度）Tf=|Xmax-Xmin|=|Ymin-Ymax|=|Xmax-Ymax|=Td+TD第3章尺寸精度设计7、基准制三种配合最基本的区别：孔轴公差带的相对位置不同即孔轴公差带位置相对移动，就可获得不同的配合。（1）、基孔制：孔公差带位置固定，改变轴公差带位置而得到不同的配合性质的一种制度。基孔制中孔为基准孔EI=0第3章尺寸精度设计（2）、基轴制：轴公差带位置固定，改变孔公差带位置而得到不同的配合性质的一种制度。基轴制中轴为基准轴es=0说明：基孔制和基轴制是两个等效的配合制度，但实际应用中有所区别。第3章尺寸精度设计第3章尺寸精度设计作业一：第三章P763.33.13.2（做在书上，课堂作业）第3章尺寸精度设计第二节公差与配合国家标准一、标准公差系列公差是允许尺寸的变动量，标准公差是国标规定的用以确定公差大小的任一公差数值。由于机械制造时造成尺寸变动（如加工误差）的因素不仅仅与加工方法有关，而且与基本尺寸的大小有关。所以，标准公差数值由公差等级和基本尺寸决定——IT＝公差等级系数×公差单位。第3章尺寸精度设计（一）公差单位（公差因子）为了评定零件公差等级的高低，合理地定出公差数值，建立了公差单位的概念。公差单位是计算标准公差的基本单位，是制订标准公差系列表的基础。公差单位与基本尺寸有一定的关系。由生产实际经验证实和统计分析确定。第3章尺寸精度设计国家标准公差单位i：尺寸≤500mm时第一项主要反映加工误差的影响，呈立方根抛物线的规律。第二项主要用于补偿由于温度偏离标准温度20℃而引起的测量误差，它与直径成正比。D－－基本尺寸分段的计算尺寸（mm）。)(001.045.03mDDi第3章尺寸精度设计尺寸500~3150mm时，与直径成正比的因素影响大尺寸3150mm时因没有找到合理的计算公式，只能暂按直线关系式计算，更合理的计算公式有待进一步在生产中加以总结。)(1.2004.0mDI第3章尺寸精度设计（二）公差等级公差等级是用以确定尺寸精确程度的等级。尺寸精确程度是指加工时允许尺寸偏离正确尺寸的误差程度。即精确程度越高，允许的误差越小。在基本尺寸一定的情况下，公差等级系数是决定标准公差大小的唯一参数。标准公差＝公差等级系数X公差单位第3章尺寸精度设计根据公差等级系数的不同，标准公差分为20级。由IT+阿拉伯数字组成。（IT—ISOTolerance）从IT01、IT0、IT1、……、IT17、IT18。精度等级依次降低，公差依次增大，加工也依次容易。第3章尺寸精度设计各级标准公差的计算公式当尺寸≤500mm时，IT5以下的各级标准公差按表2-1公式计算。IT=a•i=公差等级系数×公差单位[]公差等级系数从IT6-IT18为优先数系R5例：IT6=10i=10×计算结果圆整。)(001.045.03mDDi)(001.045.03mDDi第3章尺寸精度设计当尺寸≤500mm时：IT01-IT1（考虑测量误差）—表3.1（线性关系）IT01=0.3+0.008DIT0=0.5+0.012DIT1=0.8+0.020DIT2：IT3：IT4：41)15(1ITITIT42)15(1ITITIT43)15(1ITITIT第3章尺寸精度设计当尺寸500时（1）IT5-IT8IT=a•I=公差等级系数×公差单位[]（2）IT01~IT04按相关公式计算)(1.2004.0mDI第3章尺寸精度设计（三）基本尺寸分段在相同的加工条件下，一定尺寸范围内加工尺寸误差随基本尺寸的增大而增大。因此加工中的每一个尺寸就应该有一个对应的公差值，这样公差数值表就非常庞大，既不实用也无必要。为了减少公差数目，统一公差值，简化公差表格，便于实际应用，国家标准对基本尺寸进行了分段。对于同一尺寸分段内的所有基本尺寸，在相同的公差等级的情况下，规定了相同的标准公差。（表3.2）－会查第3章尺寸精度设计例：国家标准的标准公差计算：已知基本尺寸为φ25，求IT6解：25属于18~30尺寸段，几何平均值D==23.24mm公差单位=1.31μmIT6=10i=10×1.31=13μm3018X)(001.045.03mDDi第3章尺寸精度设计二、基本偏差系列1、基本偏差；用来确定公差带相对零线位置的偏差。一般靠近零线的偏差为基本偏差。2、基本偏差的代号国标规定了28个基本偏差。大写表示孔，小写表示轴。由图3.11，认识28个基本偏差代号。注意：基本偏差系列各公差带只画出一端，另一端未画出，因为它取决于公差带的大小。第3章尺寸精度设计第3章尺寸精度设计3.基本偏差系列具有以下特点：孔与轴同字母的基本偏差(各28个)大多对称于零线的各一侧。A-H基差为EI,J-N——P-Zc为ESa-h基差为es；j-n——p-zc为ei基差的绝对值依次减小。基差的绝对值依次增大间隙配合过渡配合过盈配合。Js和js为完全对称偏差。J和j近似对称，将被前者Js代替.国标中只保留J6、7、8和j5、6、7、8几种。H与h的基本偏差为零。H为基准孔；h为基准轴。K、M、N、k随公差等级不同有两种基本偏差。第3章尺寸精度设计4.另一极限偏差的确定在基本偏差系列图中只画出公差带属于基本偏差的一端界限，另一端是开口的，界限未画出。当基本偏差位置确定后，按公差等级确定标准公差IT，则另一偏差即可求得。对于孔∵IT=ES-EI∴ES=IT+EI或EI=ES-IT对于轴∵IT=es-ei∴es=IT+ei或ei=es-ITITesESeiEIITeiEIesES)()()()(第3章尺寸精度设计5.轴的基本偏差轴基本偏差的大小在很大程度上决定着孔、轴配合的性质，体现了设计、使用方面的要求。基本尺寸500mm时，轴的基本偏差计算公式见表3.1。它是以基孔制配合为基础来制订的。表中公式都是根据设计要求、生产实践经验的积累和科学实验，经数理统计分析整理出来的。第3章尺寸精度设计（一）a~h用于间隙配合，其中a、b、c用于大间隙或热动配合d、e、f用于旋转运动配合g用于滑动或半液体摩擦及要求定心的配合cd、ef、fg适用于较小的旋转运动件（二）j、k、m、n四种为过渡配合，计算公式是根据经验与统计方法确定（三）p~zc按过盈配合（最小过盈）来规定第3章尺寸精度设计6.孔的基本偏差基本尺寸≤500mm时，孔的基本偏差直接从轴的基本偏差换算得来。换算的前提：孔与轴同一公差等级或孔比轴低一级配合的条件下，当基轴制中孔的基本偏差代号与基孔制中轴的基本偏差代号相当时，其基本偏差的对应关系，应保证按基轴制形成的配合与按基孔制形成的配合性质相同。由于基孔制和基轴制是两种并行的配合基准制，一般来说当基轴制中孔的基本偏差代号与基孔制中轴的基本偏差代号的字母相同时，则所形成的配合性质是相同的——同名配合。第3章尺寸精度设计孔的基本偏差换算规则通用规则：孔的基本偏差是轴的基本偏差相对于零线的倒影。A~H：EI=-esK~ZC:ES=-ei（对于标准公差大于IT8的K、M、N和大于IT7的P~ZC，一般孔轴采用同级配合）例外：IT9~IT18，基本尺寸