第3章 尺寸精度设计与检测03

13.4圆柱结合的精度设计精度设计内容3.4.1配合制(基准制)的选用—1.一般情况下应优先选用基孔制2.在下列情况下应选基轴制（1）采用冷拉钢材直接作轴。（2）直径小的光轧钢丝作轴。配合制（基准制）公差等级公差带与配合未注尺寸公差常常应用在农业、纺织机械中。常常应用在仪器仪表中。Hh2常常应用于一轴与多孔配合，且配合性质要求不同的情况(如图3.15所示)。（3）结构上的需要。33.与标准零部件配合允许采用任一适当的孔、轴公差带组成配合。基准件的选用由配合的标准件决定。4.为满足特殊的需要基轴制基孔制图3.16滚动轴承轴外壳孔轴承盖43.4.2标准公差等级的选用1.选用原则：在充分满足使用条件下，考虑工艺的可能性，应尽量选用精度较低的公差等级。52.选用方法：计算法根据具体情况，参照已被实践证明合理的实例来选用。利用类比法，表3.10各种加工方法可能达到的标准公差等。类比法计算查表法（1）类比法应有一定的实践经验和参考有关的资料。例如表3.9标准公差等级的应用范围，6例如:表3.9标准公差等级的应用范围。3.97表3.10表3.10各种加工方法可能达到的标准公差等。8（2）计算查表法（需要掌握）根据使用要求确定的极限间隙或过盈→Tf→查表3.2→孔和轴的公差等级=|Xmax-Xmin|=|Ymin-Yman|=|Xmax-Yman|=TD+Td为了孔、轴工艺等价。轴的公差等级比孔的公差等级高一级。孔6轴57687下面举例说明。9例3.10已知D(d)=φ95，要求Xmax≤+55μm，Xmin≥+10μm，确定孔、轴公差等级。解:Tf=|Xmax-Xmin|=45μm≥ITn+IT(n-1)根据Tf=45μm=TD+Td和D(d)=φ95查表3.2得:IT5=15μm，IT7=35μmIT6=22μm3.210如果孔、轴都选6级，则Tf=44＜45μm），虽然符合上述公式要求，但不符合此时孔必须比轴低一级的标准要求（考虑工艺等价）。因此，孔选6级，轴选5级。即Tf=15+22=37＜45（μm）符合D(d)=φ95，Xmax≤+55μm，Xmin≥+10μm要求的是TD=IT6，Td=IT5。113.4.3配合的选用根据使用要求和孔轴间有无相对运动分有—无—间隙配合1.配合类别的选用：2.配合种类（松紧）的选用（1）选用方法间隙配合过盈配合过渡配合计算法；试验法；类比法。类比法是确定机械和仪器配合种类最常用的方法。12图3.18孔的公差带(GB/1801—2009)（2）尽量选用一般、常用、优先的标准的公差带一般的公差带（105）常用公差带（44）优先公差带（13）孔的基本偏差和公差等级可组成543种孔的公差带。国标规定以下常用公差带。13轴的基本偏差和公差等级可组成543种轴的公差带,国标规定以下常用公差带。图3.19轴的公差带（摘自GB/1801-2009）一般公差带（116）常用公差带（59）优先公差带（13）14尽量选用国标规定的常用、优先的标准的配合。1516（摘录）表3.1317表3.1418表3.1519例3.11已知D(d)=φ40，要求X=+20~+90μm，若采用基孔制，利用标准公差表和基本偏差表。解：（2）确定孔、轴公差等级Tf=查表3.2得TD=IT8=39μm，按例3.10的方法确定孔、轴的公差等级。（1）确定基准制∵采用基孔制，∴孔的基本偏差为H(EI=0）。|+90-(+20)|=70=TD+TdTd=IT7=25μm求孔、轴公差带和配合代号，画出尺寸公差带图。表3.2（摘自GB/T1800.1-2009）公称尺寸/20（3）确定轴的基本偏差代号Xmax=ES-eiXmin=EI-esTd=es-ei=（2）（1）=+90=+20≤[Xmax]≥[Xmin]25（3）由式（2）得算得es≤-20es≤EI－｜Xmin｜=0-20由式（3）得∴es≥-26解得es≥ES＋Td－｜Xmax｜=39+25–90=-26ei=es-Td代入式（1）即轴的基本偏差应满足：-26≤es≤-20为什么不计算ei?21根据D和es查表3.4得(4)确定孔、轴公差带和配合代号孔：图3.20配合:轴的基本偏差代号为f(es=-25μm)。轴：H8,f7。φ40H8/f7(5)公差带图公称尺寸/mm22(6)由图3.18可见φ40H8为优先公差带图3.18孔的公差带23(7)由图3.19可见Φ40f7为优先公差带图3.19轴的公差带（摘自GB/1801-2009）24(8)由表3.11可见φ40H8/f7为优先配合25例3.11已知D(d)=φ40，要求X=+20~+90μm，若采用基孔制。利用基孔制与基轴制极限间隙或极限过盈表确定孔、轴公差带与配合代号。解：由题意采用基孔制由表3.8得，满足X=+20~+90μm要求为f7H840公称26由表3.6得，得Φ40H8得极限偏差为ES=+39,EI=0μm由表3.7得，得Φ40f7得极限偏差为es=-25,ei=-50μm图3.20其公差带图为27例3.12已知D（d）＝Φ60，由于使用要求其配合的｜Ymin｜≥20μm，｜Ymax｜≤55μm，若采用h配合，利用标准公差表和基本偏差表。解（1）由题意为基轴制（h）配合∴es＝0（2）确定孔、轴公差等级Tf=｜Ymin－Ymax｜＝｜－20－（－55）｜TD＝IT6＝19，Td＝IT5＝13（μm）试确定配合代号，并指出是否属于优先配合？=35=TD+Td由表3.2（查教材中的表）得28（3）确定孔的基本偏差代号Ymin＝ES－ei≤「Ymin」＝－20（1）Ymax＝EI－es≥「Ymax」＝－55（2）TD＝ES－EI＝IT6=19（3）由式（1）得ES≤－33，由式（2）、（3）得ES≥－36－36≤ES≤7（＝ES＞7＋Δ）≤－33即－42≤ES＞7≤－39(为什么计算上偏差？)其中Δ＝IT6-IT5=19-13=6(或查表3.5)由表3.5(教材中的表)得孔的基本偏差代号为R29Φ60R6／h5由表3.5可知：对于IT7的R,其ES=-41μm。所以≤IT7的R:ES=-41+Δ=-41+6=-35μm。EI=ES-IT6=-35-19=-54μm。(4)配合代号（5）公差带图图3.21Φ60R6／h5公差带30(6)由图3.18可见图3.18孔的公差带Φ60R6为常用公差带。31图3.19轴的公差带(7)由图3.19可见Φ60h5为常用公差带。32(8)由表3.12可见Φ60R6／h5为基准轴的常用配合。333.4.4线性尺寸的未注公差的选用1.未注尺寸公差的公差等级f-精密级m-中等级c-粗糙级v-最粗级是指在车间一般工艺条件下和机械加工能力可能达到的公差，在零件图上不标注它们的公差。线性尺寸的未注公差（一般公差）若在生产中产生纠纷时，对未注公差按GB/T1804—2000,即表3.16和表3.17验收。342.未注尺寸公差数值(表3.16和表3.17)其尺寸的极限偏差取值，一律取对称分布。表3.17表3.1635在图样标题栏附近或技术要求中注出标准号和公差等级。3.未注尺寸公差图样标注（如图3.22所示）例如图中Φ225加工后，按表3.16查得Φ225±0.2。R3加工后，按表3.17查得3±0.2。如未注尺寸公差为f级时，标注见图。36课堂练习已知D（d）=Φ25,设计要求X=0~+56μm,按基孔制选一适当的配合，并画出尺寸公差带图。解题步骤（提示）：（2）求配合件的基本偏差代号；（3）画公差带图。（1）求孔、轴的公差等级；373.5尺寸精度的检测3.5.1用通用计量器具测量的简介1.测量的误收与误废若按最大、最小极限尺寸验收如图3.23。∴有可能将公差带内的合格品判为废品，即“误废”；也可能将公差带外的不合格品判为合格品，即“误收”。图3.23∵测量误差的存在，例如用外径千分尺测量的轴。0062.040d千分尺的i=0.01,u1=±0.004。382.验收原则、安全裕度和验收极限原则上只接受公差带内的工件，即只允许误废，不允许有误收(见右图）。式中u1—计量器具的不确定度；u2—测量条件的不确定度。（1）验收原则：(2)安全裕度A222121,uuuufA)45.0,9.0(21AuAu由表3.18(见下页)查得图中A为A=0.0062。39查表得由062.0,40Td0062.0μm2.6A公称尺寸/mm（摘自GB/T3177-2009)表3.1840TDTd验收极限(见图）上验收极限=上极限尺寸下验收极限=下极限尺寸–A+A(3)验收方法验收方法1：验收极限从MMS和LMS分别向公差带内移动一个A。验收方法2：验收极限等于MMS和LMS。41①对符合包容要求的尺寸、公差等级高的尺寸，验收极限按方法1。②对工艺能力指数Cp（=T/6σ）≥1时，其验收极限按方法2。但对符合包容要求的尺寸，其MMS的一边按方法1验收(见右图)。TD下验收极限上验收极限ATd下验收极限上验收极限A③对偏态分布的尺寸，对尺寸偏向的一边按方法1验收。④对非配合的尺寸和一般的尺寸，按方法2验收。验收极限方法具体的应用：42→选择计量器具3.计量器具的选择根据T尺→表3.18→表3.19和表3.20计量器具选择步骤：1u11uu计表3.18中u1分三挡：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，优选Ⅰ。公称尺寸/mm（摘自GB/T3177-2009)43例3.14被检验零件尺寸为。935eE试确定验收极限，并选择适当的计量器具。解：（1）画尺寸公差带359e35其公差带图见右图。由表3.2和表3.4查得（2）确定验收极限由表3.18（见上页）得。μm2.6A∵此尺寸采用包容原则，∴按方法1验收。上验收极限9438.340062.0050.035下验收极限8942.340062.0112.03544（3）确定计量器具由表3.18(见下页)查得u1（优选Ⅰ）为u1=5.6μm。由表3.19（见下页）查得i=0.01,尺寸范围＞0~50的外径千分尺不确定度为004.01计u0056.0004.011uu计∴尺寸范围＞0~50的外径千分尺满足使用要求。45公称尺寸/mm（摘自GB/T3177-2009)表3.18表3.19463.5.2用光滑极限量规检验的简介1.量规的作用和分类量规是一种无刻度的定值专用量具,如图3.29所。用量规检验零件时，只能判断零件是否合格，不能测出零件实际尺寸的数值。472.量规设计原则：泰勒原则（公差带内缩）工作量规验收量规校对量规量规的分类操作人员用的量规。检验人员用的量规。“校通—通”量规（TT)“校止—通”量规（ZT)“校止—损”量规（ZS)(1)量规的尺寸通规的公称尺寸=被测工件的MMS,止规的公称尺寸=被测工件的LMS。48（2）量规的形式理论上通规为全形规，它是控制体外作用尺寸(即实际尺寸和形状误差）。其原因见图3.30.止规为非全形规，它是控制实际尺寸。图3.30量规形式对检验结果的影响493.量规的尺寸公差带图(见图3.31）孔用量规公差带图，轴用量规公差带图，轴用量规的校对量规公差带图。图3.31中参数见下页表3.21，TP=T1/2。50表3.19公称尺寸表3.21