第二章 尺寸公差 圆柱体结合的精度设计与检测

机械精度设计与检测技术第二章尺寸公差圆柱体结合的精度设计与检测本章要点1.了解标准公差的制订原理2.熟悉尺寸公差与配合的标准体系3.熟练掌握基本偏差的代号规定及换算方法4.掌握配合代号的规定和选用5.熟悉量规的尺寸公差计算第二章尺寸公差圆柱体结合的精度设计与检测2当前在用的相关国家标准：1.GB/T1800.1-2009《产品几何技术规范（GPS)极限与配合》第1部分公差、偏差和配合的基础2.GB/T1800.2-2009极限与配合第2部分标准公差等级和孔、轴极限偏差表3.GB/T1801-2009极限与配合公差带和配合的选择4.GB/T1804-2000一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差3§2.1标准公差（StandardTolerance）一、有关术语和定义1.孔(Hole)孔通常是指圆柱形内表面；也包括非圆柱形内表面。2．轴(Shaft)轴通常是指圆柱形外表面；也包括非圆柱形外表面。§2.1标准公差43.基本尺寸/公称尺寸(bisicsize/nominalsize)设计给定的尺寸，通常选用标准《GB/T2822－2005》规定值。孔用D表示，轴用d表示。4．实际尺寸(Actualsize/Actuallocalsize)通过测量得到的尺寸。孔用Da表示，轴用da表示。§2.1标准公差55.实际偏差实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差。孔用表示，轴用表示。6．尺寸公差(Dimensiontolerance)允许尺寸的变化量。孔用表示，轴用表示。7．标准公差(IT)国标规定的用来确定公差带大小的任一公差值。aaaaEDDeddaEaehTsT6§2.1标准公差二、标准公差的分级标准公差等级代号由标准公差符号IT和阿拉伯数字组成。国标《极限与配合》GB/T1800.1--2009规定了18个标准公差等级，即IT1、IT2、…、IT18。从IT1到IT18，等级依次降低，而相应的标准公差数值依次增大。7标准公差数值8§2.1标准公差三、常用范围标准公差的计算基本尺寸≤500mm、公差等级IT5至IT18范围内，调查、统计、分析、归纳数学模型30.450.001ITaDDaima——公差等级系数（R5优先数系,公比＝1.6）——分段几何平均尺寸i——与D有关的公差单位数同一公差等级的同一尺寸段，只有一个标准公差值加工的难易程度仅由公差等级系数a来判断§2.1标准公差9公差等级IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12公差值7i10i16i25i40i64i100i160i加工方法研磨精加工半精加工粗车、粗铣、粗刨、钻常用精度范围的标准公差与机械加工经济精度：§2.1标准公差例1.基本尺寸为30mm，求IT7=?IT8=?解：10716161.3120.9621()825251.3132.7533()ITimITim30.4523.240.00123.241.31()im公差单位数183023.24D几何平均尺寸§2.1标准公差例2.已知两轴，d1=100mm，T1=35md2=8mm,T2=22m问：哪根轴难加工？解：1112§2.1标准公差•加工难易程度仅取决于标准公差等级，与尺寸无关；•尺寸对加工难易程度的影响已含于标准公差因子中。尺寸大，标准公差数值也大；•判断加工难易程度，一定先查表，获得标准公差等级来比较；•中等尺寸零件，孔比轴难加工，差一级。四、小结13§2.2基本偏差(FundamentalDeviation)标准公差确定了允许的尺寸变化范围，但没有确定该范围相对于基本尺寸的位置一、有关术语和定义1.极限尺寸（limitsofsize)2.最大(上)极限尺寸3.最小(下)极限尺寸§2.2基本偏差144.零线(Zeroline)基本尺寸所指位置。§2.2基本偏差155.上偏差(Upperlimitdeviation)最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。ES=Dmax-Des=dmax-d6.下偏差(Lowerlimitdeviation)最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。EI=Dmin-Dei=dmin-d例如：7.极限偏差(Limitsofdeviation)孔公差Th=Dmax-Dmin=ES-EI轴公差Ts=dmax-dmin=es-ei+0.01-0.02Ø5016§2.2基本偏差8.孔、轴尺寸公差带图•由于基本尺寸与公差、偏差的数值相差很大，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，以它作为基准线确定偏差，零线以上为正偏差，以下为负偏差。•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。(4个要素:零线,基本尺寸,极限偏差,公差带代号)§2.2基本偏差17二、基本偏差1.基本偏差的定义确定孔、轴公差带相对于零线位置的那个极限偏差（上偏差或下偏差）。一般为靠近零线的那个偏差。2.基本偏差的代号用英文字母表示。大写表示孔，小写表示轴。孔和轴各有28个基本偏差。183.基本偏差系列孔的基本偏差193.基本偏差系列轴的基本偏差20§2.2基本偏差4.孔轴公差带代号由基本偏差代号和公差等级代号组成，并用同一号大小字书写。例如：Ø50H8,50h75.孔、轴极限偏差的确定Ø50H8Ø60g5Ø25JS7Ø8J70.03900.0100.0230.0080.0075060250.0108轴的基本偏差数值2122轴的基本偏差数值23孔的基本偏差数值24孔的基本偏差数值§2.2基本偏差25三、配合（Fit)1.定义基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。§2.2基本偏差262．间隙或过盈(Clearanceorinterference)间隙或过盈是指孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。该代数差为正值时叫做间隙，用符号X表示；该代数差为负值时，叫做过盈，用符号Y表示。3．间隙配合(Clearancefit)Xmax=Dmax–dmin=ES-eiXmin=Dmin–dmax=EI-es应用:轴孔有相对运动的配合+（X）-（Y）aaDd§2.2基本偏差274．过盈配合(Interferencefit)0.02100.0070.0207()256()Hg例Ymax=Dmin–dmax=EI-esYmin=Dmax–dmin=ES-ei应用：轴孔间不能有相对运动，可以传递扭矩的配合0.02100.0350.0227()256()Hp§2.2基本偏差285．过渡配合(Transitionfit)Xmax=Dmax–dmin=ES-eiYmax=Dmin–dmax=EI-es应用：轴孔有同轴度要求的配合。若要传递扭矩，需要加键。0.02100.0150.0027()256()Hk§2.2基本偏差29允许间隙或者过盈的变化量。6．配合公差(Fittingtolerance)它反映配合性质，即配合松紧变化程度。间隙配合过盈配合过渡配合§2.2基本偏差307．配合公差带图(5个要素:零线,基本尺寸,纵坐标轴,极限间隙或极限过盈,Tf)四、基准制（Basissystem)31基本偏差标准公差公差带孔公差带轴公差带配合间隙配合过渡配合过盈配合四、基准制（Basissystem)32基本偏差标准公差公差带孔公差带轴公差带配合间隙配合过渡配合过盈配合基孔制基轴制四、基准制（Basissystem)331.基孔制（Holebasissystem）孔轴相配，孔的基本偏差不变，通过改变轴的基本偏差来得到不同的配合，称为基孔制。——规定以H为基孔制中基准孔的基本偏差图2-8基孔制下的各种配合配合类型的不稳定34采用基孔制，轴的基本偏差为n,p,r时，其配合类型随基本尺寸和公差等级的不同而变化。例：结论：公差等级提高、尺寸变大时，配合由松变紧35基准制2.基轴制（Shaftbasissystem）孔轴相配，轴的基本偏差不变，通过改变孔的基本偏差来得到不同的配合，称为基轴制。——规定以h为基轴制中基准轴的基本偏差图2-10基轴制下的各种配合36五、孔轴基本偏差的换算1.轴的基本偏差根据生产实践、科学试验和统计分析总结而成。孔轴基本偏差的换算372.孔的基本偏差根据轴的基本偏差换算得到。①.通用规则：字母相同,绝对值相等,符号相反。A~H:EI=-esJ~ZC:ES=-ei适用范围：特殊规则之外的全部孔轴基本偏差的换算38②.特殊规则：适用范围：尺寸≤500mm,精度≤IT8的K,M,N和精度≤IT7的P～ZC例如：孔轴基本偏差的换算39查表练习：换算练习：孔轴基本偏差的换算40原因：1.工艺等价原则：公差等级高时（以孔的IT8为界），同级的孔比轴难加工。2.设计方便原则：设计中，若发生基轴制与基孔制之间的转换，希望配合性质不发生改变孔轴基本偏差的换算41应用特殊规则需注意的问题42注意特殊规则的适用范围：尺寸≤500mm≤IT8的K,M,N≤IT7的P～ZC过大的尺寸段，过低的精度等级，一般采用同级配合只补偿孔（加△），不补偿轴过渡和过盈配合中加△时,两种基准制配合性质相同的条件:基本尺寸/配合公差/非基准件的基本偏差字母/孔比轴低一级过渡和过盈配合中加△时,两种基准制配合性质相同的条件:基本尺寸/配合公差/非基准件的基本偏差字母/孔轴同级间隙配合，两种基准制配合性质相同的条件:基本尺寸/非基准件的基本偏差字母/公差等级对应相同练习43不计算，判断下面各组配合的配合性质是否相同：相同不同相同相同不同不同不同§2.3公差带与配合代号的识别一.装配图上公差带与配合代号的识别装配图上，凡有尺寸配合处，都要标注配合代号或相关的尺寸公差代号。1.基孔制配合44配合代号的含义：表示基本尺寸为Ø50mm，基孔制，公差等级孔为7级，轴为6级，基本偏差为f的间隙配合0+-+0.025-0.025-0.0410H7f6一.装配图上公差带与配合代号的识别452.基轴制配合3.基准件配合一.装配图上公差带与配合代号的识别464.无基准件配合5.与滚动轴承的配合装配图上不标出滚动轴承自身的尺寸公差带，只标出与滚动轴承配合的轴或孔的尺寸公差带——仅此一种情况！二.零件图上代号的识别47零件图——加工制造使用的工作图——有四种尺寸公差带的标注方法1.Ø50H72.Ø503.Ø50H7()+0.0250+0.0250——用于大量生产，使用量规检验——用于单件生产，使用通用量具——批量不定，或量具不全0.0200.0200.0410.0415050f6或0.0250.025005050H7或48495051二.零件图上代号的识别524.未注公差尺寸（自由公差尺寸）精度要求较低，采用一般的加工方法容易达到要求时，可以只注出基本尺寸。——用于非配合尺寸•规定4个公差等级：见表2－5f（精密级）——IT12m（中等级）——IT14/13c（粗糙级）——IT16/15v（最粗级）——IT18/17•标注实例：GB/T1804-m§2.4圆柱体结合的精度设计533个要点：公差等级、基准制、基本偏差如何选择？——如何合理处理精度？成本？寿命三方面的要求？基本原则：经济地满足使用要求一.公差等级的选用公差等级的选用54常用方法：类比法•类比法——一种或然性推理方法。根据两种事物某些特征的相似，推论其他特征也可能相似。参见表2－6公差等级的应用范围表2－7配合尺寸公差等级的应用表2－8各种加工方法的加工精度表2-6公差等级的应用范围55配合尺寸公差等级的应用56公差等级的选用57对于初学者，注意掌握下列要点：1.常用范围：IT5~IT102.IT8界限：IT8以上，孔比轴低一级IT8以下，孔轴同级IT8，孔轴可同级，也可低一级3.IT8以下，不采用过渡配合4.IT7以下，不采用过盈配合5.500mm以上的大尺寸，一般采用同级配合圆柱体结合的精度设计58二.基准制的选则•主要考虑工艺的经济性和结构的合理性•一般情况下，优先选用基孔制——减少定值孔用刀具、量具•特殊情况