互換性與公差(課堂PPT)課件

1、第三章 精密機(jī)械零件公差與互換性(零件的幾何精度)13-1 概論一、誤差的概念 零件的幾何參數(shù)：包括尺寸、形狀及位置參數(shù)等等。加工誤差加工后，零件的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)其理想?yún)?shù)的變動(dòng)量。幾何精度而實(shí)際幾何參數(shù)近似于理想幾何參數(shù)的程度。零件的加工誤差愈小，則其幾何精度愈高。2 零件的加工誤差，按其幾何特征的不同可分為如下二類：1.尺寸誤差 加工后零件的實(shí)際尺寸與理想尺寸之差。 如軸類零件的直徑及長(zhǎng)度尺寸的誤差均屬此類。2幾何形狀誤差 零件的實(shí)際幾何形狀(一般指各種線、面)與理想形狀的差別。形狀誤差又可分為： 宏觀幾何形狀誤差(簡(jiǎn)稱形狀誤差)； 中間幾何形 狀誤差(表面波度）； 微觀幾何形狀誤差(表面

2、粗糙度)。 3 表面形狀誤差的波距較大，表面粗糙度的波距較小，表面波度則介于兩者之間，如圖3-1所示。4二互換性 是指按規(guī)定的幾何、物理及其它質(zhì)量參數(shù)的公差來(lái)分別制造機(jī)械的各個(gè)零部件，任取其一，使其在裝配與更換時(shí)不需任何挑選、輔助加工或修配，就能裝在儀器上，達(dá)到規(guī)定的功能要求?；Q性的例子：1. 鐘表、手表中的零件損壞了，可迅速換上一個(gè)同規(guī)格的零件，以恢復(fù)其使用功能。之所以如此方便，是因?yàn)檫@些零件具有互換性。2汽車上的零件也具有互換性。買一個(gè)來(lái)就可以裝上。5儀期制造中的互換性，通常包括： 幾何參數(shù)(如尺寸、形狀等)； 力學(xué)性能(如硬度、強(qiáng)度) ； 理化性能(如化學(xué)成分、線膨脹系數(shù))等方面的互換

3、性。 本章只討論幾何參數(shù)的互換性。 用公差來(lái)保證幾何參數(shù)的互換性 公差值大小應(yīng)根據(jù)功能要求和經(jīng)濟(jì)性權(quán)衡而定。實(shí)際幾何參數(shù)是否合格，應(yīng)通過(guò)技術(shù)測(cè)量所得結(jié)果來(lái)判斷。6互換性按其互換性程度分為完全互換和不完全互換。完全互換零、部件在裝配時(shí)不需要挑選、調(diào)整和附加修配；不完全互換允許零、部件在裝配前進(jìn)行預(yù)先分組，對(duì)應(yīng)組內(nèi)的零、部件才可互換，而且只適用于廠內(nèi)組織生產(chǎn)采用（如滾動(dòng)軸承的大批量生產(chǎn)）。 7互換性的重要意義： 互換性是組織現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則。它有利于在工業(yè)中廣泛地組織協(xié)作，進(jìn)行高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用和維修等方面都具有重要的意義。1.從使用看，零部件新舊替換方便。

4、2.從制造看，是提高生產(chǎn)水平和文明程度的有力手段。并行制造零件、自動(dòng)裝配、CAM、產(chǎn)量質(zhì)量高、成本低。3.從設(shè)計(jì)看，可簡(jiǎn)化計(jì)算、繪圖，可CAD。 83-2 公差與配合的基本術(shù)語(yǔ)和定義 1孔： 通常指工件的圓柱形內(nèi)表面，也包括其它非圓柱形內(nèi)表面(由二平行平面形成的包容面)中由單一尺寸確定的部分(見圖3-2)。2軸： 通常指工件的圓柱形外表面，也包括其它非圓柱形外表面(由二平行平面形成的被包容面)中由單一尺寸確定的部分。 9 孔與軸的基本特征表現(xiàn)為包容和被包容的關(guān)系，即孔為包容面，軸為被包容面。103尺寸： 以特定單位表示長(zhǎng)度值的數(shù)字。 由數(shù)字和長(zhǎng)度單位(如mm)組成，如直徑100mm.4基本尺寸

5、： 通過(guò)設(shè)計(jì)給定的尺寸（理論值）。 通過(guò)它應(yīng)用上下偏差算出極限尺寸。它是根據(jù)使用要求，通過(guò)強(qiáng)度、剛度計(jì)算和結(jié)構(gòu)等方面的考慮，并按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸（可減少刀具、量具、夾具的規(guī)格數(shù)量）。5實(shí)際尺寸：通過(guò)測(cè)量獲得的某一孔、軸的尺寸。11由于存在測(cè)量誤差，所以實(shí)際尺寸并非尺寸的真值；同時(shí)，由于存在形狀誤差，工件同一表面的不同部位的實(shí)際尺寸往往是不相等的。因此，一個(gè)孔或軸的任意橫截面中的任一距離，即任何兩相對(duì)點(diǎn)之間測(cè)得的尺寸稱為局部實(shí)際尺寸。 例如：測(cè)得軸的尺寸為24.965mm,若測(cè)量的極限誤差為0.001mm,則尺寸的真值在24.9650.001 mm范圍內(nèi)。126極限尺寸： （孔或軸的）允許尺寸變化的

6、兩個(gè)界限值，它以基本尺寸為基準(zhǔn)來(lái)確定。最大極限尺寸兩個(gè)界限值中，較大的一個(gè)；最小極限尺寸兩個(gè)界限值中，較小的一個(gè)；實(shí)際尺寸應(yīng)位于其中，也可達(dá)到極限尺寸。7尺寸偏差(簡(jiǎn)稱偏差) 某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差。138上偏差：最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差稱為上偏差(孔ES、軸es)149下偏差： 最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差稱為下偏差(孔EI、軸ei) ES、EI為孔的上、下偏差； es、ei為軸的上、下偏差。 上偏差和下偏差統(tǒng)稱為極限偏差。10實(shí)際偏差： 實(shí)際尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差稱為實(shí)際偏差。 偏差可以是正，負(fù)或零值。實(shí)際偏差應(yīng)位于極限偏差范圍之內(nèi)。 1511尺寸公差(

7、簡(jiǎn)稱公差)： 允許尺寸的變動(dòng)量。是一個(gè)沒(méi)有符號(hào)的絕對(duì)值，它是最大極限尺寸減最小極限尺寸之差或上偏差減下偏差之差的絕對(duì)值。其計(jì)算公式如下： 孔的公差: TH=|Dmax-Dmin|=|ES-EI| 軸的公差: TS=|dmax-dmin|=|es-ei|16例1： 已知孔的基本尺寸D=軸的基本尺寸 d=25mm, 孔的最大極限尺寸Dmax=25.021mm, 孔的最小極限尺寸Dmin=25.000mm; 軸的最大極限尺寸dmax=24.980mm,軸的最小極限尺寸dmin=24.967mm。求孔與軸的極限偏差及公差。 解：孔： ES=Dmax-D=25.021-25=+0.021mm EI= D

8、min-D=25.000-25=0mm TH=|Dmax-Dmin|=|25.021-25.000|=0.021mm或TH=|ES-EI|=|0.021-0|=0.021mm軸： es=dmax-d=24.980-25=-0.020mm ei=dmin-d=24.967-25=-0.033mmTS =|dmax-dmin|=|24.980-24.976|=0.013mm或 TS=|es-ei|=|-0.020-(-0.033)| =0.013mm1712.零線: 在公差帶圖中，表示基本尺寸的一條直線，以其為基準(zhǔn)確定偏差和公差。正偏差位于其上，負(fù)偏差位于其下(見圖3-4)。1813.公差帶: 在

9、公差帶圖中，由代表上偏差和下偏差的兩條平行直線所限定的一個(gè)區(qū)域，見圖3-4。 由此可見，公差帶是由“公差帶大小”和“公差帶位置”兩個(gè)要素組成的。前者由標(biāo)準(zhǔn)公差確定，后者由基本偏差確定。14. 標(biāo)準(zhǔn)公差: 在國(guó)標(biāo)“公差與配合”中所規(guī)定的任一公差。15公差等級(jí)：確定尺寸精確程度的等級(jí)。 見P34 表3-11916基本偏差 在國(guó)標(biāo)“極限與配合”標(biāo)準(zhǔn)中表列的，用以確定公差帶相對(duì)零線位置的那個(gè)極限偏差(上偏差或下偏差)。一般為靠近零線的那個(gè)偏差。見P35 圖3-9所示。 202117配合：基本尺寸相同的，相互結(jié)合的孔或軸公差帶之間的關(guān)系稱為配合。18間隙或過(guò)盈：孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸的代數(shù)差，此代

10、數(shù)差為正稱為間隙；若為負(fù)稱為過(guò)盈。 根據(jù)相配合的孔、軸公差帶的關(guān)系，可分為間隙配合，過(guò)渡配合和過(guò)盈配合三類。19間隙配合： 具有間隙(包括最小間隙等于零)的配合。22特點(diǎn)：此時(shí)孔的公差帶在軸的公差帶之上(見圖3-5)， 用途：孔、軸間的活動(dòng)聯(lián)結(jié)，貯藏潤(rùn)滑油，補(bǔ)償熱變形、彈性變形及制造安裝誤差，影響活動(dòng)程度及定位精度。2320過(guò)盈配合：具有過(guò)盈(包括最小過(guò)盈等于零)的配合。特點(diǎn)：此時(shí)孔的公差帶在軸的公差帶之下(見圖3-6)。用途：孔、軸間的緊固聯(lián)結(jié)，不允許兩者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如火車輪芯與耐磨的輪箍（gu）之間采用過(guò)盈配合（加熱、壓入） ；光纖與套筒的聯(lián)結(jié)。2421過(guò)渡配合： 可能具有間隙或過(guò)盈

11、的配合。特點(diǎn)：此時(shí)孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊(見圖3-7)。用途：孔、軸間的定心聯(lián)結(jié)。 過(guò)渡配合的間隙或過(guò)盈量一般較小，可保證定心精度的要求，也便于拆裝。例如光學(xué)透鏡與鏡筒的定心聯(lián)結(jié)；固定齒輪與軸的聯(lián)結(jié)。2522最小間隙：對(duì)間隙配合，孔的最小極限尺寸減軸的最大極限尺寸所得代數(shù)差的絕對(duì)值。 簡(jiǎn)稱：“孔最小減軸最大”23最大間隙：對(duì)間隙配合或過(guò)渡配合，孔的最大極限尺寸減軸的最小極限尺寸所得代數(shù)差的絕對(duì)值。 簡(jiǎn)稱：“孔最大減軸最小”24最小過(guò)盈：對(duì)過(guò)盈配合，孔的最大極限尺寸減軸的最小極限尺寸所得代數(shù)差的絕對(duì)值。 簡(jiǎn)稱：“孔最大減軸最小”25最大過(guò)盈：對(duì)過(guò)盈配合或過(guò)渡配合，孔的最小極限尺寸減軸的最

12、大極限尺寸所得代數(shù)差的絕對(duì)值。 簡(jiǎn)稱：“孔最小減軸最大”2626配合公差(Tf) 允許間隙或過(guò)盈的變動(dòng)量。它等于組成配合的孔、軸公差之和，即： Tf=TH十TS 是一個(gè)沒(méi)有符號(hào)的絕對(duì)值。也可按下式計(jì)算：對(duì)間隙配合 Tf=|最大間隙Xmax-最小間隙Xmin|= TH十TS；對(duì)過(guò)盈配合 （過(guò)盈是一種“負(fù)間隙”）T f=|最大過(guò)盈Ymax-最小過(guò)盈Ymin|= TH十TS；對(duì)過(guò)渡配合Tf =|最大間隙Xmax-（-最大過(guò)盈Ymax）|= TH十TS 27例：已知公差帶圖，求配合公差。解：以X代表間隙，Y代表過(guò)盈，則：a)其最大間隙Xmax=| Dmax- dmin | =|25.021-24.96

13、7|=0.054mm=54m最小間隙Xmin=| Dmin- dmax |=|0-(-20)|=20m配合公差Tf =Xmax- Xmin=54-20=34m+0-+0+0-25+21+21+21+28+41+2+15a) 間隙配合c)過(guò)渡配合b)過(guò)盈配合-20-33孔公差帶軸公差帶252528或配合公差Tf=|21-0|+|-33-20|=34mb)其最大過(guò)盈Ymax=| Dmin- dmax | =|(25mm+0m)-(25mm+41m)|=41m 其最小過(guò)盈Ymin =| Dmax- dmin | =|(25mm+21m)-(25mm+28m)|=7m 配合公差Tf =|Ymax-Ym

14、in |=34mc)其最大間隙Xmax=| Dmax- dmin | =|(25mm+21m)-(25mm+2m)|=19m 其最大過(guò)盈Ymax=| Dmin- dmax | =|(25mm+0m)-(25mm+15m)|=15m 配合公差T f = | Xmax+Ymax |=15+19=34m 以上三例說(shuō)明：三例的配合松緊程度不同，但配合精度T f相同。29說(shuō)明：T f=TH+TS為配合公差與孔、軸公差的關(guān)系。T f表示配合精度，是使用要求； TH、TS分別表示孔、軸的加工精度，是制造要求。 關(guān)系式反映了使用要求與制造工藝要求的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系。 27基孔制配合： 基本偏差固定不變的孔的公差帶，與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度?；字婆浜系目诪榛鶞?zhǔn)孔，其基本