互換性圓柱公差市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

第2章光滑圓柱體極限與配合基礎(chǔ)

光滑圓柱體結(jié)合是機(jī)器制造中應(yīng)用最廣泛一個結(jié)合，是軸與孔最基本、最普遍結(jié)合形式。光滑圓柱體公差與配合標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)械工業(yè)中一項最主要基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，是制訂標(biāo)準(zhǔn)件、慣用件公差基礎(chǔ)。本章主要闡述圓柱公差與配合基本概念、國家標(biāo)準(zhǔn)以及公差與配合選取基本標(biāo)準(zhǔn)和方法。§2-1基本術(shù)語及定義一、軸與孔第1頁在機(jī)器或儀器中，最基本裝配關(guān)系是由一個零件內(nèi)表面包容另一個零件外表面所形成。我們要求：軸（孔）主要指圓柱形外（內(nèi)）表面，也包含其它形狀外（內(nèi)）表面之間由單一尺寸確定部分。如圖示鍵與鍵槽：第2頁第3頁二、相關(guān)尺寸術(shù)語及定義1、尺寸：

用特定單位表示長度（角度）數(shù)值。如：L=40mm，θ=3°18′等；2、基本尺寸（D、d）：設(shè)計時確定理想尺寸，采取標(biāo)準(zhǔn)值，以降低定值刀具、量具規(guī)格。它只表示尺寸基本大小，并不一定是在加工中要求到達(dá)數(shù)值。3、實際尺寸（Da、da）：零件加工完成后經(jīng)過測量所得到尺寸。第4頁因為形狀誤差影響，同一零件相同表面上不一樣部位實際尺寸不一定相同；用不一樣精度測量工具所量得同一部件尺寸也不一定相同。4、極限尺寸（Dmax、dmax、Dmin、dmin）：允許尺寸改變兩個極限值。于是：尺寸合格條件：Dmin≤Da≤Dmaxdmin≤da≤dmax三、相關(guān)偏差與公差術(shù)語及定義1、尺寸偏差：實際尺寸－基本尺寸=代數(shù)差第5頁2、極限偏差：孔上偏差ES=Dmax－D；孔下偏差EI=Dmin－D；軸上偏差es=dmax－d；軸下偏差ei=dmin－d；3、尺寸公差（TD、Td）允許尺寸加工誤差變動范圍：TD（Td）=Dmax（dmax）－Dmin（dmin）=ES(es)－EI(ei)＞0其實質(zhì)：協(xié)調(diào)零件功效要求與制造工藝之間矛盾。第6頁4、零線、公差帶與公差帶圖用放大百分比，將軸與孔允許加工范圍及理想尺寸在同一張圖上表示出來，這就是公差帶圖；在公差帶圖中，用以確定偏差起始位置一條基準(zhǔn)線稱為零線，即零偏差線，代表基本尺寸；由代表軸或孔上下偏差兩條直線所限定區(qū)域，稱為公差帶。公差帶圖只需畫出單邊即可表示尺寸之間關(guān)系：第7頁第8頁第9頁第10頁第11頁第12頁第13頁第14頁第15頁5、標(biāo)準(zhǔn)公差：GB中要求、用以確定公差帶寬度任一公差值，用IT表示。見表2-2。6、基本偏差：GB中要求、用以確定公差帶相對于零線上偏差或下偏差，普通為靠近零線那個偏差。見表2-5、2-6。四、相關(guān)配合術(shù)語及定義1、配合：基本尺寸相同、相互結(jié)合軸與孔公差帶之間關(guān)系。配合松緊程度取決于軸與孔公差帶之間相對位置。第16頁2、間隙量X與過盈Y：孔尺寸與軸尺寸代數(shù)差。＞0：X即：Da－da＜0：Y3、配合種類：（1）間隙配合：第17頁平均間隙量：（2）過盈配合：平均過盈量：第18頁（3）過渡配合：同時存在Xmax、Ymax。第19頁（注）：（a）Xav、Yav用來比較兩對相同基本尺寸、相同配合性質(zhì)軸與孔結(jié)合松緊程度。（b）過渡配合主要用于孔、軸間準(zhǔn)確定位連結(jié)，既要求裝拆方便，又要求對中性好。第20頁動畫（放映）第21頁

4、配合公差Tf：

允許間隙或過盈變動量。它反應(yīng)了配合松緊變動范圍。（1）間隙配合：參見P8公差帶圖：Tf=Xmax－Xmin=TD+Td（2）過盈配合：參見P8公差帶圖：Tf=|Ymax|－|Ymin|=TD+Td（3）過渡配合：

第22頁∵現(xiàn)有可能為間隙配合，又有可能為過盈配合，∴若按間隙配累計算，則：Tf=Xmax－Xmin（1）第23頁∵|Ymax|=dmax－Dmin=－（Dmin－dmax）=－Xmin∴代入（1）式：Tf=Xmax+|Ymax|由上頁圖：Tf=Xmax+|Ymax|=TD+Td

總而言之：Tf=TD+Td第24頁第25頁（注）：Tf實際意義：（1）、設(shè)計時可依據(jù)裝配精度要求（即Tf）來確定軸與孔公差帶；（2）、要提升裝配精度（Tf↓），必須提升零件加工精度（TD↓、Td↓）。例題：若已知某配合基本尺寸為φ80，Tf=49μm，Xmax=19μm，TD=30μm，ei=+11μm，試畫出該配合尺寸公差帶圖，并判斷配合性質(zhì)。第26頁解：由Tf=49μm=TD+Td=30+TdTd=19μm由題意畫公差帶圖，配合性質(zhì)：過渡配合。Ymax=0－30=－30μm。第27頁5、基準(zhǔn)制：基本偏差為一定孔（或軸）公差帶與不一樣基本偏差軸（或孔）公差帶形成各種配合一個制度。其目標(biāo)：以盡可能少標(biāo)準(zhǔn)公差帶形成最各種配合。如圖：

第28頁第29頁動畫放映第30頁動畫放映第31頁五、極限尺寸判斷標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)術(shù)語、定義軸與孔配合松緊程度，不但取決于尺寸大小，還受到形狀誤差影響。極限尺寸判斷標(biāo)準(zhǔn)——泰勒標(biāo)準(zhǔn)，正是用于尺寸誤差、形狀誤差均存在情況下，判斷軸與孔是否合格——從而確保配合性質(zhì)。1、最大實體狀態(tài)（MMC）和最大實體尺寸（MMS）以及最小實體狀態(tài)（LMC）和最小實體尺寸（LMS）：第32頁軸或孔含有允許材料為最多（少）時狀態(tài)，稱為最大（小）實體狀態(tài)MMC（LMC）。在此狀態(tài)下極限尺寸稱為最大（小）實體尺寸MMS（LMS）：MMS=Dmin，dmax；LMS=Dmax，dmin

MMC（LMC）、MMS（LMS）實際意義：加工意義：MMS是加工合格“起始尺寸”，LMS是加工合格“終止尺寸”；

裝配意義：MMC是對裝配最不利狀態(tài)（最緊），也是零件聯(lián)結(jié)強(qiáng)度最高狀態(tài)；第33頁LMC是對裝配最有利狀態(tài)（最松），也是零件聯(lián)結(jié)強(qiáng)度最低狀態(tài)。2、（體外）作用尺寸：見下頁圖：（1）孔（體外）作用尺寸Dfe：在配合全長上，與實際孔內(nèi)接最大理想軸尺寸；（2）軸（體外）作用尺寸dfe：在配合全長上，與實際軸外接最小理想孔尺寸。

第34頁內(nèi)接最大理想軸Dfe圖2-2孔和軸體外作用尺寸實際孔外接最小理想孔dfe實際軸第35頁從圖中能夠看出：Dfe＜Da，Dfe偏小，

Dfe=Da－f形位；（f形位：形位誤差）dfe＞da，dfe偏大，

dfe=da+f形位。Dfe、dfe反應(yīng)了零件實際尺寸、形狀誤差綜合影響結(jié)果，是在裝配中實際起作用尺寸。

當(dāng)裝配精度要求較高時，為了確保零件配合性質(zhì)，必須對Da、da和Dfe、dfe均加以限制——第36頁3、極限尺寸判斷標(biāo)準(zhǔn)——泰勒標(biāo)準(zhǔn)

∵Dfe偏小，

對應(yīng)地Da偏大；dfe偏大，對應(yīng)地da偏小，∴泰勒標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為：

孔或軸作用尺寸不允許超越MMS，任何位置上實際尺寸不允許超越LMS。即：Dfe≥Dmin，Da≤Dmax；

dfe≤dmax，da≥dmin。泰勒標(biāo)準(zhǔn)意義：第37頁

按泰勒標(biāo)準(zhǔn)驗收工件，就是用MMS限制作用尺寸，用LMS限制實際尺寸，其結(jié)果就是將作用尺寸和任何位置上實際尺寸都限制在最大、最小極限尺寸之間了。這么，就能把形狀誤差自然地限制在尺寸公差帶以內(nèi)，從而確保了零件配合性質(zhì)。（泰勒標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)應(yīng)用：見后續(xù)相關(guān)內(nèi)容）§2-2公差與配合標(biāo)準(zhǔn)化如圖所時：滿足同一配合要求（Tf）軸與孔公差帶，其大小和位置組合能夠無限多，這將給生產(chǎn)過程帶來混亂，不利于工藝過程經(jīng)濟(jì)性

，而且相互之間也不含有交換性?！喙钆c配合必須遵照標(biāo)準(zhǔn)。第38頁第39頁一、標(biāo)準(zhǔn)公差系列1、公差等級：IT01，IT0，IT1，……IT18，共20級，公差依次增大；2、公差數(shù)值：由基本尺寸+公差等級查表2-2。注：從IT6開始，公差等級每增加5級，公差值增加10倍。如：IT12=10IT7。二、基本偏差系列1、基本偏差系列及其代號：第40頁孔基本尺寸

+0-EIESABCCDDEEFFFGGHJJSKMNPRSTUVXYZZAZBZC軸+0-eseiabccddeefffgghjjskmnprstuvxyzzazbzc基本尺寸

第41頁軸與孔各28種?；酒钪缚拷憔€偏差，它使公差帶位置標(biāo)準(zhǔn)化。見圖2-11。2、軸基本偏差：見表2-5

在基孔制基礎(chǔ)上：a~h：用于間隙配合；J，js，k，m，n：用于過渡配合；p~zc：用于過盈配合。3、孔基本偏差：見表2-6

在基軸制基礎(chǔ)上：第42頁A~H：用于間隙配合；J，JS，K，M，N：用于過渡配合；P~ZC：用于過盈配合。三、公差與配合圖樣標(biāo)注與計算1、標(biāo)注：以下列圖所表示：孔：

軸：

第43頁第44頁2、計算：例題：查表確定Φ20H7/k6與Φ20k7/h6兩組配合軸、孔極限偏差，畫出尺寸公差帶圖，并做比較。第45頁解：查表2-2：對于φ20尺寸，IT6=0．013，IT7=0．021，于是做公差帶圖：第46頁由圖可見：兩組配合均為過渡配合，且Tf相等，均為Tf=0.021+0.013=0.034，Xmax均為+0.039，Ymax均為-0.015，∴Φ20H7/k6=Φ20K7/h6。即：

基孔（軸）制配合換為同名基軸（孔）制配合，其配合性質(zhì)不變。

討論：（1）Φ50H8/f7=？Φ25H7/p6=？（2）基準(zhǔn)制選擇與配合性質(zhì)相關(guān)嗎？

四、GB要求公差與配合第47頁

按照GB提供20個公差等級和28種基本偏差，能夠組成大量大小和位置不一樣公差帶，使用起來即不經(jīng)濟(jì)，也不方便。為了簡化標(biāo)準(zhǔn)，特做以下要求：1、慣用尺寸段（≤500）公差與配合：(1)、慣用尺寸段軸與孔公差帶：

見圖2-17、2-18

（2）、基孔（軸）制優(yōu)先、慣用配合：

見表2-7、2-8

（3）、線性尺寸未注公差——普通公差：

第48頁指普通加工條件（機(jī)床設(shè)備在正常使用、維護(hù)情況下）所能到達(dá)經(jīng)濟(jì)加工精度。用于非配合尺寸，且普通無須檢驗。特點：公差帶對稱分布；偏差數(shù)值：見表2-9、2-10；標(biāo)注：在零件圖“技術(shù)要求”內(nèi)添加一條：“未注尺寸公差按GB/T1804-f（m，c，v）制造”。(見P197、107）§2-3公差與配合選取

要求：確保使用性能和制造經(jīng)濟(jì)性。

一、基準(zhǔn)制選取第49頁基準(zhǔn)制選取與使用要求無關(guān)，主要以零件結(jié)構(gòu)、制造工藝和經(jīng)濟(jì)性為依據(jù)。1、普通情況：優(yōu)先選取基孔制；2、特殊情況下：采取基軸制（1）直接使用含有一定精度（IT8~TI11）冷拔鋼材做軸，無須再加工時；（2）d≤1mm精密軸；（3）一軸與多孔相配時：見下頁圖（4）與標(biāo)準(zhǔn)件相配孔或軸，應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)件來確定基準(zhǔn)制。見P55圖。第50頁過渡配合間隙配合過渡配合連桿活塞銷活塞G7M7h6g6H7m6M7m6+0fD+0fD__教材圖2-19基準(zhǔn)制選擇示例(一)第51頁第52頁第53頁第54頁第55頁第56頁第57頁二、公差等級選取1、類比法：參見表2-11、2-12、2-13。注：（1）公差等級≤8級時，允許Td比TD高一級；其余：同級；（2）應(yīng)同時考慮相配零件和相關(guān)零件精度等級。2、計算法：例題：已知某基本尺寸為φ60間隙配合，Xmax=0．080，Xmin=0．028，試用計算法確定其公差等級。第58頁解：由題意：Tf=Xmax－Xmin=0．080－0．028=0．052查表2-11，初選孔為7級，軸為6級，再查表2-2：TD=0．030，Td=0．019，∴實際（Tf）′=0．030+0．019=0．049≤Tf∴所選公差等級滿足要求。第59頁三、配合種類選擇：

選擇依據(jù)：使用要求。