第2章尺寸精度设计

第三章尺寸精度设计第一节线性尺寸精度概述第二节尺寸精度设计实例第一节线性尺寸精度概述基本概念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（极限）偏差与公差的关系尺寸公差带图加工误差与公差的关系合格性判定原则基本术语和定义复习零线下偏差上偏差轴孔最大极限尺寸最小极限尺寸基本尺寸公差最大极限尺寸基本尺寸最小极限尺寸公差下偏差上偏差图2-1孔和轴在满足互换性的配合中，孔和轴具有广泛的含义，即：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；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。即：孔为包容面，轴为被包容面。如图所示。d1D1D2孔和轴（举例）偏差与公差偏差：某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差（单个零件能测得）。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公差：允许尺寸的变动量（单个零件不一定能测得）。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区别：数值上：极限偏差是代数值，可+、-或0；公差是非0的绝对值（零值意味着加工误差不存在）。作用上：极限偏差控制合格零件实际偏差;公差控制合格零件实际尺寸允许变化的范围(精度)。极限偏差表示公差带的位置,影响配合的松紧(种类);公差表示公差带的宽度,影响配合的精度(Tf=Th+Ts)。工艺上：对某一具体零件，公差反映加工的难易程度(加工精度)，是制定加工工艺的主要依据;极限偏差是调整机床对刀的依据。联系：公差是上、下偏差之差的绝对值。尺寸公差带图由于公差与偏差的数值相差较大，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，即大小与位置。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。例题孔轴0+-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。-0.041轴-0.0250+-孔+0.025例查表确定Φ25h7/P6配合中孔、轴的极限偏差，计算极限间隙或过盈和配合公差，画出公差带图。加工误差与公差加工过程中，由于工艺系统误差等的影响，使加工后零件的几何参数与理想值的差别称为加工误差。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。加工误差是加工过程中产生的不可避免的，其误差值在一定范围内是允许的。公差是设计给定的，用于限制加工误差。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。Dm≥Dmin，Da≤Dmaxdm≤dmax，da≥dmin例题例判断国家标准---极限制(孔、轴公差)目的:国家标准及选用内容提要:标准公差系列基本偏差系列公差带代号优先、常用、一般公差带标准公差系列国标规定标准公差分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18。标准公差值渐大。基本尺寸分段：为减少标准公差的数目，简化公差表格以利生产，国标对基本尺寸进行了分段。计算出的公差值经尾数化整，即得出标准公差值。选用举例假设孔、轴配合的基本尺寸是80mm，使用要求规定，其间隙的变化范围是+20~+100μm。确定组成配合的孔、轴的标准公差等级。解：由题意,有查表，当基本尺寸是Φ80mm时，IT6＝19μm，IT7＝30μm，IT8＝46μm。因此，最佳方案应为：TD＝IT8＝46μm，Td＝IT7＝30μm。由此形成的配合公差等于76μm，满足孔、轴公差与配合公差的数值关系和国家标准对6、7、8级的孔配5、6、7级轴的规定。基本偏差系列标准公差和基本偏差（补图）标准公差确定：公差带的大小基本偏差确定：公差带的位置公差带代号、常用及优先选用的公差带公差带代号公差带的代号由基本偏差代号与公差等级代号组成，如H7、h6、M8、d9等等。在图样上标注尺寸公差时，可以标注极限偏差。如：025.0050025.0041.050公差带代号（举例）一般、常用和优先的孔、轴公差带（一）g6js6m6n6s6t6e7h7d9h9h11g6js6m6n6s6t6e7h7d9h9b11h111195913一般、常用和优先的孔、轴公差带（二）1054413线性尺寸的一般(未注)公差图样上未注出公差的尺寸，称为未注公差尺寸。是一般加工条件下，机床设备可保证的公差。它代表经济加工精度。可不检验。能简化制图，节省图样设计时间、突出重要尺寸。主要用于不重要的，较低精度的非配合尺寸及以工艺方法可保证的尺寸（如铸、模锻）。线性尺寸的一般公差的国标规定ＧＢ／Ｔ1804线性尺寸的一般公差规定了四个公差等级见书P74：精密级(f)、中等级(m)、和粗糙级(c)和最粗级(v)。线性尺寸的极限偏差的数值倒圆半径与倒角高度尺寸的极限偏差的数值未注公差标注图样上只注基本尺寸，但应在图样的技术要求或有关技术文件中，用标准号和公差等级代号作出总的说明。例如：按产品精密程度和车间普通加工经济精度选用标准中规定的m（中等）级时，可表示为：GB/T1804—m。这表明图样上凡是未注公差的线性尺寸（包括倒圆半径尺寸及倒角尺寸）均按m（中等）级加工和验收。如用比一般公差还大的公差，则应在尺寸后标注相应的极限偏差（如：盲孔深度尺寸）。配合与配合制配合的概念配合的种类配合公差配合制配合的概念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。为清楚表示各术语间关系，可作公差与配合示意图(公差带图)。D（d）DmaxDminESEIesei零线孔轴配合的类别通过公差带图，可清楚地看到孔、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：0+-基本尺寸孔轴孔轴孔轴间隙配合过盈配合过渡配合配合公差配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。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。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，它是不能为零的绝对值。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公差与配合的选用确定：基准制公差等级配合种类基准制的选用（一）一般情况下，应优先选用基孔制，减少孔加工用的定尺寸刀、量具。比较基轴制仅用于有明显经济效果的情况。与标准件配合时，依标准件而选。特殊要求:允许采用任一孔、轴公差带（非基准制）组成配合。基准制的选用（二）-基轴制用冷拉钢材作轴，外圆不经加工在同一基本尺寸的轴上，需装上不同配合的零件演示特殊要求--非基准制配合的采用(示例)轴承隔套的配合特殊要求的说明图中，箱体孔一部分与轴承外圈配合，一部分与轴承端盖配合。轴承是标准件。箱体孔与滚动轴承外圈应采用基轴制配合，箱体孔为J7。这时，若箱体孔与轴承端盖之间仍然采用基轴制，则形成的配合为J7/h，属于过渡配合。从轴承端盖经常拆卸考虑，这种配合过于偏紧，为满足使用要求，应选用间隙配合。这就决定轴承端盖尺寸的基本偏差不能是h，只能从非基准轴的基本偏差代号中选取。这时，综合考虑端盖的性能要求和加工的经济性，选择箱体孔与轴承端盖之间的配合为J7/f9。综上所述，只要将设汁任务与上述几种情况对照，就不难确定配合制。精度设计计算：例1：有一孔、轴配合的基本尺寸为Ф30mm，要求配合间隙在+0.020～+0.055mm之间,试确定孔和轴的基准制、精度等级和配合种类。解：1）选择基准制本例无特殊要求，选用基孔制。孔的基本偏差代号为H，EI=0。2）确定公差等级根据使用要求，其配合公差为：Tf=Xmax-Xmin=Th+Ts=+0.055-（+0.020）=0.035mm从附表查得：孔和轴公差等级介于IT6和IT7之间。根据工艺等价原则，在IT6和IT7的公差等级范围内，孔应比轴低一个公差等级故选孔为IT7，Th=21μm，轴为IT6，Ts=13μm配合公差Tf=Th+Ts=IT7+IT6=0.021+0.013=0.034＜0.035mm满足使用要求3）选择配合种类根据使用要求，本例为间隙配合。采用基孔制配合，孔的基本偏差代号为H7，孔的极限偏差ES=EI+Th=0+0.021=+0.021mm。孔的公差代号为Ф30H7（）。根据Xmin=EI-es，得es=-Xmin=-0.020mm，而es为轴的基本偏差，从附表中查得轴的基本偏差代号为f，即轴的公差带为f6。ei=es-IT=-0.020-0.013=-0.033mm，轴的公差带代号为Ф30f6（）。选择的配合为：Ф30H7/f6+0.0210-0.020-0.0334）验算设计结果Xmax=ES-ei=+0.021-（-0.033）=+0.054mmXmin=EI-es=0-(-0.020)=+0.020mmФ30H7/f6的Xmax=+54μm，Xmin=+20μm，它们分别小于要求的最大间隙（+55μm）和等于要求的最小间隙（+20μm），因此设计结果满足使用要求，本例选定的配合为Ф30H7/f6。例2例3第二节线性尺寸精度设计计算法根据一定的理论公式计算出所需的间隙和过盈试验法可靠但成本较高类比法广泛应用公差等级的选用（一）尺寸≤500mm，公差标准高于IT8的，孔比轴低一级保证产品质量条件下，尽可能选择较低的精度等级公差等级的选用（二）各种加工方法的合理加工精度首先要掌握各种配合的特征和应用场合，尤其是对国家标准所规定的优先配合要非常熟悉。配合的选择应尽可能地选用优先配合，其次是常用配合，再次是一般配合。如果仍不能满足要求，可以选择其他的配合。类比法---参照同类型机器或机构中经过生产实践验证的配合的实例，再结合所设计产品的使用要求和应用条件来确定配合。用类比法选择配合时应考虑的因素圆柱结合的使用要求配合类别选择的大体方向无相对运动传递转矩永久结合较大过盈的过盈配合可拆结合要精确同轴轻型过盈配合、过渡配合或基本偏差为H(h)的间隙配合加紧固件不要精确同轴间隙配合加紧固件不需要传递转矩，要精确同轴过渡配合或轻的过盈配合有相对运动只有移动基本偏差为H(h)、G(g)等间隙配合转动或转动和移动的复合运动基本偏差A～F(a～f)等间隙配