結(jié)構(gòu)公差設(shè)計規(guī)范V

1、 目錄（一） 概述1. 機(jī)械制圖選擇公差范圍2. 公差數(shù)值選擇的基本原則3. 公差的設(shè)定需要滿足的要求（二）公差分析技術(shù)1極值法2方和根法3蒙特卡洛模擬法（三）公差等級1.等級劃分2.公差等級表3.選擇原則4.自由公差的概念1) 基本定義2)適用范圍（四） GB-T 5847-2004尺寸鏈 計算方法 （五） 尺寸鏈設(shè)計計算表(一)概述1. 機(jī)械制圖選擇公差范圍：其實質(zhì)是在機(jī)械設(shè)計過程中對公稱尺寸的加工精度進(jìn)行約束和限制。公差是機(jī)械設(shè)計工作的核心內(nèi)容之一，公差范圍選擇的不同直接會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計的成與敗。但是公差范圍選擇對于任何一個機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計都無現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)可供參考，只有設(shè)計人員依據(jù)公差數(shù)值選擇

2、基本原則和經(jīng)驗，對照已有成功產(chǎn)品的公差為參照，選擇相應(yīng)的公差進(jìn)行設(shè)計，并通過不斷的試驗，使公差帶的選擇符合設(shè)計要求和生產(chǎn)需要。2. 公差數(shù)值選擇的基本原則是：應(yīng)使機(jī)器零件制造成本和使用價值的綜合經(jīng)濟(jì)效果最好，一般配合尺寸用IT5IT13，特別精密零件的配合用IT2IT5，非配合尺寸用IT12IT18，原材料配合用IT8IT14。3. 公差的設(shè)定需要滿足以下要求：1）.滿足產(chǎn)品的制造能力，如果產(chǎn)品的制造能力達(dá)不到公差設(shè)定的要求，公差設(shè)定得再高也沒有意義； 2）.通過公差分析，設(shè)定的公差應(yīng)當(dāng)滿足產(chǎn)品的裝配、功能、外觀和質(zhì)量等要求；3）.公差與產(chǎn)品的成本相關(guān)，公差越嚴(yán)格，產(chǎn)品成本就越大，在

3、滿足以上要求的前提下，公差越寬松越好；4）.合理設(shè)計產(chǎn)品特征，可以以較寬松的要求設(shè)定公差，從而降低產(chǎn)品成本。公差分析是指在滿足產(chǎn)品功能、性能、外觀和可裝配性等要求的前提下，合理地定義和分配零件和產(chǎn)品的公差，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，從而以最小的成本和最高的質(zhì)量制造產(chǎn)品。公差分析是面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計中非常重要的一個環(huán)節(jié)，對于降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重大影響。（二）公差分析技術(shù)公差分析也叫做公差的驗證，就是指已知各零件的尺寸和公差，確定最終裝配后需保證的封閉環(huán)的公差。在公差分析的過程中，如果最終計算結(jié)果達(dá)不到設(shè)計要求，需調(diào)整各零件公差或優(yōu)化尺寸鏈環(huán)?，F(xiàn)在被廣泛運用的公差分析方法可以分為如下三種：極

4、值法(Worst Case，WS)、方和根法(Root Sum Squared，RSS)以及蒙特卡洛模擬法(Monte Carlo Simulation)。有如下三種方法：1極值法2方和根法3蒙特卡洛模擬法1極值法極值法：極值法極值分析方法是目前應(yīng)用范圍最廣泛且最易于理解的方法，大多數(shù)的設(shè)計都基于這個概念。這種方法簡便易行，假定加工出的零件尺寸都處于極值情況，零部件都設(shè)計為名義值，然后按照這樣一種方法分配公差:公差完全向一個或另一個方向積累，裝配仍能滿足產(chǎn)品的功能要求，極值法建立在零件100互換基礎(chǔ)上，為保證裝配尺寸上不干涉，必須根據(jù)技術(shù)要求確定最大、最小標(biāo)準(zhǔn)裝配間隙(R 、Q).據(jù)此就可以定

5、義最大、最小WC裝配間隙.極值法的計算方法：封閉環(huán)的最大極限尺寸為當(dāng)所有增環(huán)均為最大極限尺寸且所有減環(huán)均為最小極限尺寸時獲得；最小極限尺寸為當(dāng)所有增環(huán)均為最小極限尺寸且所有減環(huán)均為最大極限尺寸時獲得，即：假定各零件的尺寸同時處于極限值。但在實際生產(chǎn)中，如果組成環(huán)中涉及二維或三維幾何特征裝配或由于零件剛度不足導(dǎo)致的變形時，裝配函數(shù)通常會表現(xiàn)為非線性，影響最終計算結(jié)果。在目前的公差分析理論中，極值法計算量小，理論簡單。極值法公式： Twc=T1+T2+.+TnTwc=T1+T2+.+Tn2方和根法方和根法：指輸出響應(yīng)的方差是其影響因素方差之和。大多數(shù)的機(jī)械零件在它們的公差限范圍內(nèi)呈正態(tài)概率分布，單

6、個零件的分布可以合并成一個正態(tài)分布，以一定的置信水平為依據(jù)(通常假定各組成環(huán)以及封閉環(huán)公差服從正態(tài)分布，且裝配函數(shù)為線性關(guān)系，取置信水平P=9973，不要求100互換)，只要求大數(shù)互換，可以得到更接近于實際生產(chǎn)的裝配公差值，且允許零件有較寬的公差帶。例如自動機(jī)床批量加工零件時，在機(jī)床、夾具與刀具處于穩(wěn)定狀態(tài)時，則該批工件的尺寸的分布趨十正態(tài)分布。當(dāng)組成環(huán)的分布不能確定時，根據(jù)中心極限定理，隨著組成環(huán)數(shù)的增多，封閉環(huán)的分布迅速地近似于正態(tài)分布，而與組成環(huán)的分布無關(guān)。由于方和根法是假定制造變量服從正態(tài)分布，但未考慮實際生產(chǎn)因素的影響。實際生產(chǎn)中會有許多原因(焊接的方式方法、裝配手法以及工裝磨損等)

7、都會使零件的均值發(fā)生移動。因此，其計算結(jié)果在影響因素較多且裝配函數(shù)為非線性的情況下往往與實際情況不相符。方和根法是根據(jù)數(shù)理原理進(jìn)行公差分析，數(shù)據(jù)會有一定失真，但符合制造質(zhì)量和成本的均衡原則(Trss < Twc)。 方和根法公式：Trss=(T21+T22+.+T2n)Trss=(T12+T22+.+Tn2)采用方和根法需要滿足一些附加條件： 1. 假設(shè)樣品數(shù)據(jù)是大部分聚集在中心值附近，并呈正態(tài)分布； 2. 所有公差都是依據(jù)相同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，例如3 or 4 補(bǔ)充說明，如果各子公差有不同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn): Tr=r(T1/1)2+(T2/2)2+.+(Tn/n)2Tr=r(T1/1)2+(T2/

8、2)2+.+(Tn/n)2 3. 公差都有對稱公差； 4. 一般尺寸鏈尺寸3個及3個一下采用WC，4個以上采用RSS3蒙特卡洛模擬法蒙特卡洛算法的基本思想為：當(dāng)所求解問題是某種隨機(jī)事件出現(xiàn)的概率，或者是某個隨機(jī)變量的期望值時，通過某種“實驗”的方法，以這種事件出現(xiàn)的頻率估計這一隨機(jī)事件的概率，或者得到這個隨機(jī)變量的某些數(shù)字特征，并將其作為問題的解。蒙特卡洛模擬法已被廣泛應(yīng)用于商業(yè)軟件包中，比如：VSA、3DCS等。但該方法也有以下缺陷：(1)為了保證計算的正確性，需要對大量的統(tǒng)計樣本(至少2000)進(jìn)行多次重復(fù)運算；(2)尺寸公差分析時，建模復(fù)雜且耗費時問；(3)如果裝配函數(shù)中各分量的均值或方

9、差發(fā)生改變，需重新進(jìn)行運算。（三）公差等級公差等級是指確定尺寸精確程度的等級，國標(biāo)規(guī)定分為20個等級，從IT01、IT0、IT1、IT2IT18, 數(shù)字越大，公差等級（加工精度）越低，尺寸允許的變動范圍（公差數(shù)值）越大，加工難度越小。1.等級劃分2.公差等級表3.選擇原則4.自由公差的概念1) 基本定義2)適用范圍1.等級劃分公差等級的選擇及應(yīng)用公差等級應(yīng)用范圍及舉例IT01用于特別精密的尺寸傳遞基準(zhǔn)，例如特別精密的標(biāo)準(zhǔn)量塊IT0用于特別精密的尺寸傳遞基準(zhǔn)及宇航中特別重要的精密配合尺寸。例如，特別精密的標(biāo)準(zhǔn)量塊，個別特別重要的精密機(jī)械零件尺寸，校對檢驗IT6級軸用量規(guī)的校對量規(guī)IT1用于精密的

10、尺寸傳遞基準(zhǔn)、高精密測量工具特別重要的極個別精密配合尺寸。例如，高精密標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)，校對檢驗IT7至IT9級軸用量規(guī)的校對量規(guī)，個別特別重要的精密機(jī)械零件尺寸IT2用于高精密的測量工具，特別重要的精密配合尺寸。例如檢驗IT6至IT7級工件用量規(guī)的尺寸制造公差，校對檢驗IT8至IT11級軸用量規(guī)的校對塞規(guī)，個別特別重要的精密機(jī)械零件尺寸IT3用于精密測量工具，小尺寸零件的高精度的精密配合以及和C級滾動軸承配合的軸徑與外殼孔徑。例如，檢驗IT8至IT11級工件用量規(guī)和校對檢驗IT9至IT13級軸用量規(guī)的校對量規(guī)，與特別精密的P4級滾動軸承內(nèi)環(huán)孔（直徑至100mm）相配的機(jī)床主軸，精密機(jī)械和高速機(jī)械的軸

11、頸，與P4級向心球軸承外環(huán)相配合的殼體孔徑，航空及航海工業(yè)中導(dǎo)航儀器上特殊精密的個別小尺寸零件的精度配合。IT4用于精密測量工具、高精度的精密配合和P4級、P5級滾動軸承配合的軸徑和外殼孔徑。例如，檢驗IT9至IT12級工件用量規(guī)和校對IT12至IT14級軸用量規(guī)的校對量規(guī)，與P4級軸承孔（孔徑>100mm）及與P5級軸承孔相配的機(jī)床主軸，精密機(jī)械和高速機(jī)械的軸頸，與P4級軸承相配的機(jī)床外殼孔，柴油機(jī)活塞銷及活塞銷座孔徑，高精度（1級至4級）齒輪的基準(zhǔn)孔或軸徑，航空及航海工業(yè)中用儀器的特殊精密的孔徑IT5用于配合公差要求很小，形狀公差要求很高的條例下，這類公差等級能使配合性質(zhì)比較穩(wěn)定，相

12、當(dāng)于舊國標(biāo)中最高精度，用于機(jī)床、發(fā)動機(jī)和儀表中特別重要的配合尺寸， 一般機(jī)械中應(yīng)用較少。例如，檢驗IT11至IT14級工件用量規(guī)和校對IT14至IT15級軸用量規(guī)的校對量規(guī)，與P5級滾動軸承相配的機(jī)床箱體孔，與E級滾動軸承孔相配的機(jī)床主軸，精密機(jī)械及高速機(jī)械的軸頸，機(jī)床尾架套筒，高精度分度盤軸頸，分度頭主軸，精密絲杠基準(zhǔn)軸頸，高精度鏜套的外徑等；發(fā)動機(jī)中主軸儀表中的精密孔的配合，5級精度齒輪的其孔及5級、6級精度齒輪的基準(zhǔn)軸IT6配合表面有較高均勻性的要求，能保證相當(dāng)高的配合性質(zhì)，使用穩(wěn)定可靠，相當(dāng)于舊國標(biāo)2級軸和1級精度孔，廣泛的應(yīng)用于機(jī)械中的重要配合例如，檢驗IT12至IT15級工件用量規(guī)

13、和校對IT15至IT16級軸用量規(guī)的校對量規(guī)；與E級軸承相配的外殼孔及與滾子軸承相配的機(jī)床主軸軸頸，機(jī)床制造中裝配式青銅蝸輪、輪殼外徑安裝齒輪、蝸輪、聯(lián)軸器、皮帶輪、凸輪的軸頸；機(jī)床絲杠支承軸頸、矩形花鍵的定心直徑、搖臂鉆床的立柱等；機(jī)床夾具的導(dǎo)向件的外徑尺寸，精密儀器中的精密軸，航空及航海儀表中的精密軸，自動化儀表，郵電機(jī)械，手表中特別重要的軸，發(fā)動機(jī)中氣缸套外徑，曲軸主軸頸，活塞銷、連桿襯套，連桿和軸瓦外徑；6級精度齒輪的基準(zhǔn)孔和7級、8級精度齒輪的基準(zhǔn)軸頸，特別精密如1級或2級精度齒輪的頂圓直徑IT7在一般機(jī)械中廣泛應(yīng)用，應(yīng)用條件IT6相似，但精度稍低，相當(dāng)于舊國標(biāo)中級精度軸或2級精度孔

14、的公差。例如檢驗IT14至IT16級工件用量規(guī)和校對IT16級軸用量規(guī)的校對量規(guī)；機(jī)床中裝配式青銅蝸輪輪緣孔徑，聯(lián)軸器、皮帶輪、凸輪等的孔徑，機(jī)床卡盤座孔，搖臂鉆床的搖臂孔，車床絲杠的軸承孔，機(jī)床夾頭導(dǎo)向件的內(nèi)孔，發(fā)動機(jī)中連桿孔、活塞孔，鉸制螺柱定位孔；紡織機(jī)械中的重要零件，印染機(jī)械中要求較高的零件，精密儀器中精密配合的內(nèi)孔，電子計算機(jī)、電子儀器、儀表中重要內(nèi)孔，自動化儀表中重要內(nèi)孔，7級、8級精度齒輪的基準(zhǔn)孔和9級、10級精密齒輪的基準(zhǔn)軸IT8在機(jī)械制造中屬于中等精度，在儀器、儀表及鐘表制造中，由于基本尺寸較小，所以屬于較高精度范圍，在農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械、印染機(jī)械、自行車、縫紉機(jī)、醫(yī)療器械中

15、應(yīng)用量廣。例如，檢驗IT16級工件用量規(guī)，軸承座襯套沿寬度方向的尺寸配合，手表中跨齒軸，棘爪撥針輪等與夾板的配合無線電儀表中的一般配合，IT9應(yīng)用條件與IT8相類似，但精度低于IT8時采用，比舊國標(biāo)4級精度公差值稍大。例如，機(jī)床中軸套外徑與孔，操縱件與軸，空轉(zhuǎn)皮帶輪與軸，操縱系統(tǒng)的軸與軸承等的配合，紡織機(jī)械、印染機(jī)械中一般配合零件，發(fā)動機(jī)中機(jī)油泵體內(nèi)孔，氣門導(dǎo)管內(nèi)孔，飛輪與飛輪套的配合，自動化儀表中的一般配合尺寸，手表中要求較高零件的未注公差的尺寸，單鍵聯(lián)接中鍵寬配合尺寸，打字機(jī)中運動件的配合尺寸IT10應(yīng)用條件與IT9相類似，但要求精度低于IT9時采用，相當(dāng)于舊國標(biāo)的5級精度公差。例如，電子

16、儀器、儀表中支架上的配合，導(dǎo)航儀器中絕緣襯套孔與匯電環(huán)襯套軸，打字機(jī)中鉚合件的配合尺寸，手表中基本尺寸小于18 mm時要求一般的未注公差的尺寸，及大于18 mm要求較高的未注公差尺寸，發(fā)動機(jī)中油封擋圈孔與曲軸皮帶輪轂配合的尺寸IT11廣泛應(yīng)用于間隙較大，且有顯著變動也不會引起危險的場合，亦可用于配合精度較低，裝配后允許有較大的間隙，相當(dāng)于舊國標(biāo)的6級精度公差。例如，機(jī)床上法蘭盤止口與孔、滑塊與滑移齒輪、凹槽等；農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)車車箱部件及沖壓加工的配合零件，鐘表制造中不重要的零件，手表制造用的工具及設(shè)備中未注公差的尺寸，紡織機(jī)械中較粗糙的活動配合，印染機(jī)械中要求較低的配合尺寸，磨床制造中的螺紋聯(lián)接

17、及粗糙的動聯(lián)接，不作測量基準(zhǔn)用的齒輪頂圓直徑公差等IT12配合精度要求很低，裝配后有很大的間隙，適用于基本上無配合要求的部位，要求較高的未注公差的尺寸極限偏差，比舊國標(biāo)的7級精度公差稍小。例如，非配合尺寸及工序間尺寸，發(fā)動機(jī)分離桿，手表制造中工藝裝備的未注公差尺寸，計算機(jī)工業(yè)中金屬加工的未注公差尺寸的極限偏差，機(jī)床制造業(yè)中扳手孔和扳手座的聯(lián)接等IT13應(yīng)用條件與IT12相類似，但比舊國標(biāo)7級精度公差值稍大。例如，非配合尺寸及工序間尺寸，計算機(jī)、打字機(jī)中切削加工零件及圓片孔，二孔中心距的未注公差尺寸IT14用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸，相當(dāng)于舊國標(biāo)的8級精度公差。例如，在機(jī)床、汽車、拖

18、拉機(jī)、冶金機(jī)械、礦山機(jī)械、石油化工、電機(jī)、電器、儀器儀表、航空航海、醫(yī)療器械、鐘表、自行車、縫紉機(jī)、造紙與紡織機(jī)械等機(jī)械加工零件中未注公差尺寸的極限偏差I(lǐng)T15用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸，相當(dāng)于舊國標(biāo)的9級精度公差。例如、沖壓件、木模鑄造零件、重型機(jī)床制造，當(dāng)基本尺寸大于3 150 mm時的未注公差的尺寸極限偏差I(lǐng)T16用于非配合尺寸，相當(dāng)于舊國標(biāo)的10級精度公差。例如，打字機(jī)中澆鑄件尺寸，無線電制造業(yè)中箱體外形尺寸，手術(shù)器械中的一般外形尺寸，壓彎延伸加工用尺寸，紡織機(jī)械中木件的尺寸，塑料零件的尺寸，木模制造及自由鍛造的尺寸IT17 IT18用于非配合尺寸，相當(dāng)于舊國標(biāo)的11級或1

19、2級精度的公差，用于塑料成型尺寸，手術(shù)器械中的一般外形尺寸，冷作和焊接用尺寸的公差2.公差等級表根據(jù)加工方法和裝配精度要求選擇合適的IT公差等級值進(jìn)行尺寸標(biāo)注，圖紙中未標(biāo)注公差的尺寸需按照GB/T18042000 未注公差的線性和角度尺寸公差要求，指明公差等級。線性尺寸極限偏差數(shù)值公差等級03>36>630>30120>120400>4001000>10002000>2000精密f±0.05±0.05±0.1±0.15±0.2±0.3±0.5中等m±0.1±0.1

20、±0.2±0.3±0.5±0.8±1.2±2.0粗糙c±0.2±0.3±0.5±0.8±1.2±2.0±3.0±4.0最粗v±0.5±1.0±1.5±2.5±4.0±6.0±8.0倒圓半徑和倒角高度尺寸的極限偏差數(shù)值公差等級0336>630>30精密f±0.2±0.5±1.0±2.0中等m粗糙c±0.4±1.0

21、77;2.0±4.0最粗v注:倒圓半徑和倒角高度的含義參見GB/T6403.4角度尺寸的極限偏差數(shù)值公差等級010>1050>50120120400>400精密f±1°±30±20±10±5中等m粗糙c±1°30±1°±30±15±10最粗v±3°±2°±1°±30±20一般未注公差圖樣表示法在圖樣標(biāo)題欄附近或技術(shù)要求、技術(shù)文件（如企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）中注出本標(biāo)準(zhǔn)號及公

22、差等級代號。例如選取中等級時，標(biāo)注為：GB/T 1804-m圖紙中未標(biāo)注形位公差的結(jié)構(gòu)，需按照GB/T11841996形狀和位置公差未注公差值中的等級進(jìn)行標(biāo)注。 直線度和平面度未注公差值公差等級010>1030>30100>100300>3001000>1000H0.020.050.10.20.30.4K0.050.10.20.40.60.8L0.10.20.40.81.21.6垂直度未注公差值公差等級0100>100300>3001000>1000H0.20.30.40.5K0.40.60.81L0.611.52對稱度未注公差值公差等

23、級0100>100300>3001000>1000H0.5K0.60.81L0.611.52圓跳動未注公差值公差等級圓跳動公差值H0.1K0.2L0.53.選擇原則選擇公差等級的實質(zhì)就是正確解決機(jī)器零件使用要求與制造工藝及成本之間的矛盾。選擇公差等級的原則，是在滿足零件使用要求的前提下，盡可能選用較低的公差等級。精度要求應(yīng)與生產(chǎn)的可能性協(xié)調(diào)一致，即要采用合理的加工工藝、裝配工藝和現(xiàn)有設(shè)備。但是，在必要的情況下，則要采取提高設(shè)備精度和改進(jìn)工藝的方法來保證產(chǎn)品的精度。對配合尺寸選取適當(dāng)?shù)墓畹燃壥菢O為重要的。因為在很多情況下，它將決定配合零件的工作性能、使用壽命及可靠性，同時又決

24、定零件的制造成本和生產(chǎn)效率。（1）選擇公差等級首先應(yīng)保證使用要求。（2）選擇公差等級時，既要滿足設(shè)計要求，也要考慮工藝的可能性及經(jīng)濟(jì)性。選擇最佳加工精度是一個非常復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。它不僅要考慮加工成本，而且要考慮由于加工精度的提高而增加的裝配成本，以及精度對產(chǎn)品使用性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（可靠性、壽命、燃料消耗等）的影響。 （3）在機(jī)械制造中，公差等級的規(guī)定是本著既能保證機(jī)器的精度和零部件的互換性，又能保證制造機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性。就是說只要低的精度能夠保證機(jī)器的功能和精度，就不要過高地要求零部件的精度.那樣會增加制造成本。具體應(yīng)該根據(jù)該機(jī)器的種類和某種零件的用場來確定其公差等級，公差包括尺寸公差和配合公差.使用時可參考機(jī)械設(shè)計手冊中列舉的各種零件的推薦公差等級，靈活應(yīng)用。4.自由公差的概念1)基本定義何