互換性與技術(shù)測(cè)量第8章課件

第8章圓錐結(jié)合的互換性

8.1概述

8.2錐度、錐角系列與圓錐公差

8.3圓錐配合

8.4錐度與錐角的測(cè)量

思考題與習(xí)題第8章圓錐結(jié)合的互換性18.1概述8.1.1圓錐體配合的特點(diǎn)圓錐體配合的特點(diǎn)如下：(1)內(nèi)、外兩圓錐體的配合，可以自動(dòng)定心，容易保證內(nèi)、外圓錐體的軸線具有較高的同軸度，而且能快速裝拆。8.1概述2

(2)圓錐配合的間隙和過(guò)盈，可隨內(nèi)、外圓錐體的軸向相互位置不同而得到調(diào)整，而且能補(bǔ)償零件的磨損，延長(zhǎng)配合的使用壽命。但它不適宜孔、軸軸向相互位置要求較高的配合。(3)圓錐體的配合具有較好地自鎖性和密封性。(4)內(nèi)、外圓錐體的配合比較復(fù)雜，影響互換性的參數(shù)比較多，加工和檢驗(yàn)也相對(duì)麻煩。(2)圓錐配合的間隙和過(guò)盈3圖8-1圓錐旋轉(zhuǎn)形成的表面圖8-1圓錐旋轉(zhuǎn)形成的表面48.1.2圓錐配合的基本參數(shù)錐度與錐角的基本參數(shù)有圓錐表面、圓錐、圓錐長(zhǎng)度、圓錐角和錐度。(1)圓錐表面：與軸線成一定角度，且一端相交于軸線的一條線段（母線），圍繞著該軸線旋轉(zhuǎn)形成的表面（見(jiàn)圖8-1）。8.1.2圓錐配合的基本參數(shù)5(2)圓錐：由圓錐表面與一定尺寸所限定的幾何體。(3)圓錐長(zhǎng)度L：最大圓錐直徑截面與最小圓錐直徑截面之間的軸向距離。(4)圓錐角（錐角）a：在通過(guò)圓錐軸線的截面內(nèi)，兩條素線間的夾角。(2)圓錐：由圓錐表面與一定尺寸所限定的幾6圖8-2圓錐的幾何參數(shù)圖8-2圓錐的幾何參數(shù)7(5)錐度Ｃ：兩個(gè)垂直圓錐軸線截面的圓錐直徑D和d之差與其兩截面間的軸向距離L之比（見(jiàn)圖8-2），即錐度Ｃ與圓錐角α的關(guān)系為

錐度一般用比例或分式表示，例如，C=1∶20或1/20。(8-1)（8-2）(5)錐度Ｃ：兩個(gè)垂直圓錐軸線截面的圓錐直88.2錐度、錐角系列與圓錐公差圓錐公差適用于錐度Ｃ從1∶3至1∶500、圓錐長(zhǎng)度L從6至630mm的光滑圓錐，也適用于棱體的角度與斜度。8.2錐度、錐角系列與圓錐公差98.2.1錐度與錐角系列一般用途圓錐的錐度與錐角系列見(jiàn)附表8-1。為便于圓錐件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和控制，表中給出了圓錐角或錐度的推算值，其有效位數(shù)可按需要確定。為保證產(chǎn)品的互換性，減少生產(chǎn)中所需的定值工、量具規(guī)格，在選用時(shí)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用第一系列。8.2.1錐度與錐角系列10特殊用途圓錐的錐度與錐角系列見(jiàn)附表8-2。它僅適用于某些特殊行業(yè)，在機(jī)床、工具制造中，廣泛使用莫氏錐度。常用的莫氏錐度共有7種，從0號(hào)至6號(hào)，使用時(shí)只有相同號(hào)的莫氏內(nèi)、外錐才能配合。特殊用途圓錐的錐度與錐角系列見(jiàn)附表8-2。它118.2.2圓錐公差的基本參數(shù)公稱圓錐是指設(shè)計(jì)給定的理想形狀的圓錐。它可用以下兩種形式確定：(1）一個(gè)公稱圓錐直徑（最大圓錐直徑D、最小圓錐直徑d、給定截面圓錐直徑dx）、公稱圓錐長(zhǎng)度L、公稱圓錐角α或公稱錐度C。(2)兩個(gè)公稱圓錐直徑和公稱圓錐長(zhǎng)度L（見(jiàn)圖8-3）。8.2.2圓錐公差的基本參數(shù)12圖8-3圓錐公差的基本參數(shù)圖8-3圓錐公差的基本參數(shù)138.2.3圓錐公差1.極限圓錐極限圓錐是指與公稱圓錐共軸且圓錐角相等，直徑分別為上極限尺寸和下極限尺寸的兩個(gè)圓錐（Dmax、Dmin、dmax、dmin）。在垂直圓錐軸線的任一截面上，這兩個(gè)圓錐的直徑差都相等（見(jiàn)圖8-4）。8.2.3圓錐公差142.圓錐直徑公差TD圓錐直徑公差是指圓錐直徑的允許變動(dòng)量，它適用于圓錐全長(zhǎng)上。圓錐直徑公差帶是在圓錐的軸剖面內(nèi)，兩錐極限圓所限定的區(qū)域，見(jiàn)圖8-4。一般以最大圓錐直徑為基礎(chǔ)。2.圓錐直徑公差TD15圖8-4極限圓錐、圓錐直徑公差帶圖8-4極限圓錐、圓錐直徑公差帶163.圓錐角公差A(yù)T(ATD、ATα)圓錐角公差是指圓錐角的允許變動(dòng)量。圓錐角公差帶是兩個(gè)極限圓錐角所限定的區(qū)域，如圖8-5所示。錐角公差共分12個(gè)公差等級(jí)，用AT1～AT12表示，其中AT1最高，AT12最低，例如AT6表示６級(jí)圓錐角公差。各公差等級(jí)的圓錐角公差見(jiàn)附表8-3。3.圓錐角公差A(yù)T(ATD、ATα)17圖8-5極限圓錐角圖8-5極限圓錐角18圓錐角公差值按圓錐長(zhǎng)度分尺寸段，其表示方法有以下兩種：(1）ATα以角度單位（微弧度、度、分、秒）表示錐角公差值（1μrad等于半徑為1m，弧長(zhǎng)為1μm所產(chǎn)生的角度，5μrad≈1″300μrad≈1′）。圓錐角公差值按圓錐長(zhǎng)度分尺寸段，其表示方法有19(2）ATD以線值單位(μm)表示圓錐角公差值。在同一圓錐長(zhǎng)度分段內(nèi)，ATD值有兩個(gè)，分別對(duì)應(yīng)于L的最大值和最小值。ATα和ATD的關(guān)系如下：式中,ATD的單位為μm，ATα的單位為μrad，L的單位為mm。例如，當(dāng)L=100,ATα為9級(jí)時(shí)，查附表8-3得ATα=630μrad或，ATD=63μm。若L=80，ATα仍為9級(jí)，則按上式計(jì)算得ATD=（630×80×10-2）μm=50.4μm≈50μm。(8-3)(2）ATD以線值單位(μm)表示圓錐角公204.給定截面圓錐直徑公差TDS給定截面圓錐直徑公差是指在垂直于圓錐軸線的給定截面內(nèi)圓錐直徑的允許變動(dòng)量，它僅適用于該給定截面的圓錐直徑。其公差帶是給定的截面內(nèi)兩同心圓所限定的區(qū)域，如圖8-6所示。TDS公差帶所限定的是平面區(qū)域，而TD公差帶所限定的是空間區(qū)域，兩者是不同的。4.給定截面圓錐直徑公差TDS21圖8-6給定截面圓錐直徑公差帶圖8-6給定截面圓錐直徑公差帶225.圓錐形狀公差TF圓錐形狀公差包括素線直線度公差和橫截面圓度公差。圓錐形狀誤差一般由圓錐直徑公差TD控制，當(dāng)圓錐的形狀公差有更高的要求時(shí)，可單獨(dú)給出形狀公差，如圖8-12和圖8-13所示。5.圓錐形狀公差TF238.3圓錐配合8.3.1圓錐配合的特點(diǎn)圓錐配合的特點(diǎn)是通過(guò)改變內(nèi)圓錐與外圓錐的軸向相對(duì)位置，可改變間隙的大小，以達(dá)到配合的目的。即使是很緊密的配合在軸向力的作用下，拆卸也是很方便的。圓錐配合有以下兩種形式。8.3圓錐配合241.結(jié)構(gòu)型圓錐配合結(jié)構(gòu)型圓錐配合是指，由內(nèi)、外圓錐的結(jié)構(gòu)，或由內(nèi)、外圓錐基準(zhǔn)平面之間的尺寸（簡(jiǎn)稱基面距）確定裝配后的最終軸向位置，從而得到的配合。圖8-7所示的是依靠外圓錐的軸肩與內(nèi)圓錐端面的接觸，使兩者的軸向位置確定而得到的間隙配合。圖8-8所示的是通過(guò)基面距a（外圓錐基準(zhǔn)平面與內(nèi)圓錐基準(zhǔn)平面之間的軸向距離）來(lái)確定兩者的軸向位置而獲得的過(guò)盈配合。1.結(jié)構(gòu)型圓錐配合25圖8-7結(jié)構(gòu)形成圓錐的間隙配合圖8-7結(jié)構(gòu)形成圓錐的間隙配合26圖8-8基面距形成圓錐的過(guò)盈配合圖8-8基面距形成圓錐的過(guò)盈配合27由于結(jié)構(gòu)型圓錐配合的內(nèi)、外圓錐軸向相對(duì)位置是固定的，因而它們的性質(zhì)就取決于內(nèi)、外圓錐的直徑公差帶。其極限間隙或極限過(guò)盈以及配合公差的計(jì)算與光滑圓柱配合相同。由于結(jié)構(gòu)型圓錐配合的內(nèi)、外圓錐軸向相對(duì)位置是282.位移型圓錐配合位移型圓錐配合是指，通過(guò)規(guī)定內(nèi)、外圓錐的軸向相對(duì)位移或產(chǎn)生位移的軸向力的大小，來(lái)確定內(nèi)、外圓錐的軸向位置，以獲得預(yù)定的配合。圖8-9所示的圓錐配合，由實(shí)際初始位置Pa（內(nèi)、外圓錐不受軸向力的情況下相接觸的位置）開(kāi)始，內(nèi)圓錐作一定的軸向位移Ea，達(dá)到終止位置Pf，即可獲得預(yù)定的配合。圖8-10所示的圓錐配合，則是由初始位置Pa開(kāi)始，對(duì)內(nèi)圓錐施加一定的裝配軸向力F，使內(nèi)圓錐產(chǎn)生軸向位移至終止位置Pf，即可獲得預(yù)定的配合。該方法只能獲得過(guò)盈配合。2.位移型圓錐配合29對(duì)于位移型圓錐配合，其直徑方向的配合公差仍由間隙或過(guò)盈的變動(dòng)量所決定，但間隙或過(guò)盈量的大小，主要取決于位移量Ea，這是它與結(jié)構(gòu)型圓錐配合的本質(zhì)區(qū)別。對(duì)于位移型圓錐配合，其直徑方向的配合公差仍由30圖8-9軸向位移形成圓錐的間隙配合圖8-9軸向位移形成圓錐的間隙配合31圖8-10施加裝配力形成圓錐的過(guò)盈配合圖8-10施加裝配力形成圓錐的過(guò)盈配合328.3.2圓錐配合的種類圓錐配合的種類有過(guò)渡(緊密)配合、間隙配合和過(guò)盈配合。1.過(guò)渡（緊密）配合這類配合具有良好的密封性，可以防止漏氣和漏水，例如，在內(nèi)燃機(jī)中，氣閥與氣閥座的配合。為了使配合圓錐面接觸緊密，在加工時(shí)，內(nèi)、外圓錐應(yīng)成對(duì)研磨，因此這類配合的圓錐一般都無(wú)互換性。8.3.2圓錐配合的種類332.間隙配合此類配合具有間隙，而且在裝配和使用過(guò)程中，可借助內(nèi)圓錐與外圓錐的軸向移動(dòng)來(lái)調(diào)整間隙的大小。例如，車床主軸圓錐軸頸與圓錐軸承襯套的配合。3.過(guò)盈配合這種配合具有過(guò)盈，用于傳遞扭矩。例如，鉆頭、鉸刀、銑刀的錐柄與機(jī)床主軸錐孔的配合，且此配合具有自鎖性好，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。2.間隙配合348.3.3圓錐配合的一般規(guī)定無(wú)論結(jié)構(gòu)型圓錐配合或位移型圓錐配合，內(nèi)、外圓錐通常都按第一種方法給定公差，即給出理論正確的圓錐角和圓錐直徑公差帶。8.3.3圓錐配合的一般規(guī)定351.結(jié)構(gòu)型圓錐配合由于結(jié)構(gòu)型圓錐配合軸向相對(duì)位置是固定的，其配合性質(zhì)主要取決于內(nèi)、外圓錐的直徑公差帶，選擇、計(jì)算與光滑圓柱的配合類同。(1）公差等級(jí)的確定：按《極限與配合》選取公差等級(jí)。由于結(jié)構(gòu)型圓錐配合直徑配合公差帶，直接影響間隙或過(guò)盈的變動(dòng)，因此，內(nèi)、外圓錐的直徑公差一般應(yīng)不低于IT9。(2）基準(zhǔn)制的確定：國(guó)標(biāo)推薦優(yōu)先采用基孔制，即內(nèi)圓錐直徑的基本偏差選定H。1.結(jié)構(gòu)型圓錐配合36(3）配合的確定：當(dāng)采用基孔制時(shí)，外圓錐的基本偏差是決定配合性質(zhì)的主要因素。因此，可根據(jù)允許極限間隙或過(guò)盈的大小，確定外圓錐直徑的基本偏差，從而確定其配合。圓錐配合的公差帶也可以從《極限與配合》規(guī)定的常用和優(yōu)先配合中選定。當(dāng)圓錐配合的接觸精度要求較高時(shí)，可給出圓錐角公差和圓錐形狀公差。其數(shù)值可以從附表8-3的相應(yīng)表格中選擇。但其數(shù)值應(yīng)小于圓錐的直徑公差。(3）配合的確定：當(dāng)采用基孔制時(shí)，外圓錐的基372.位移型圓錐配合位移型圓錐配合的配合性質(zhì)，是由軸向位移或軸向裝配力決定的，因而圓錐直徑公差帶不影響其配合性質(zhì)，但影響初始位置、位移公差（允許位移的變動(dòng)量）、基面距和接觸精度。因此位移型圓錐配合的公差等級(jí)也不能選擇太低。2.位移型圓錐配合38對(duì)于位移型圓錐配合的內(nèi)、外圓錐直徑的極限偏差，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦采用單向分布或雙向分布，即內(nèi)圓錐的基本偏差采用H或JS，外圓錐的基本偏差采用h或js。對(duì)于沒(méi)有配合要求的內(nèi)、外圓錐，推薦選用基本偏差JS或js。例如內(nèi)圓錐最大直徑為40，無(wú)配合要求，可選用40JS10（±0.05）。對(duì)于位移型圓錐配合的內(nèi)、外圓錐直徑的極限偏差39軸向極限位移及位移公差的計(jì)算公式如下：對(duì)于間隙配合對(duì)于過(guò)盈配合軸向位移公差(8-4)(8-5)(8-6)軸向極限位移及位移公差的計(jì)算公式如下：(8408.3.4圓錐公差的標(biāo)注按GB/T15754—1995《技術(shù)制圖圓錐的尺寸和公差標(biāo)注》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，若錐角和圓錐的形狀公差都控制在直徑公差帶內(nèi)，標(biāo)注時(shí)應(yīng)在圓錐直徑的極限偏差后面加注圓圈的符號(hào)T，如圖8-11所示。8.3.4圓錐公差的標(biāo)注41圖8-11圓錐配合的標(biāo)注示例圖8-11圓錐配合的標(biāo)注示例42通常圓錐公差應(yīng)按面輪廓度法標(biāo)注，如圖8-12(a)和圖8-13(a)所示，它們的公差帶分別如圖8-12(b)和圖8-13(b)所示。必要時(shí)還可以給出附加的形位公差要求，但只占面輪廓度公差的一部分，形位誤差在面輪廓度公差帶內(nèi)浮動(dòng)。通常圓錐公差應(yīng)按面輪廓度法標(biāo)注，如圖8-1243圖8-12給定圓錐角標(biāo)注示例圖8-12給定圓錐角標(biāo)注示例44圖8-13給定錐度標(biāo)注示例圖8-13給定錐度標(biāo)注示例458.4錐度與錐角的測(cè)量8.4.1相對(duì)測(cè)量法相對(duì)測(cè)量法又稱比較測(cè)量法。它是將角度量具與被測(cè)角度比較，用光隙法或涂色檢驗(yàn)的方法估計(jì)被測(cè)錐度及角度的測(cè)量。其常用的量具有角度量塊、直角尺及圓錐量規(guī)等。8.4錐度與錐角的測(cè)量461.角度量塊在角度測(cè)量中，角度量塊是基準(zhǔn)量具，它用來(lái)檢定或校正各種角度量?jī)x，也可以用來(lái)測(cè)量精密零件的角度。角度量塊的結(jié)構(gòu)形式有Ⅰ型和Ⅱ型兩種，如圖8-14所示。Ⅱ型為四邊形量塊，有四個(gè)工作角（α、β、γ、δ）；Ⅰ型為三角形量塊，有一個(gè)工作角α。角度量塊可單獨(dú)使用,也可組合使用。1.角度量塊47圖8-14角度量塊的結(jié)構(gòu)形式(a)Ⅱ型；(b)Ⅰ型圖8-14角度量塊的結(jié)構(gòu)形式482.直角尺直角尺的公稱角度為90°，它用于檢驗(yàn)直角偏差、劃垂直線、目測(cè)光隙以及用塞尺來(lái)確定垂直度誤差的大小。直角尺的結(jié)構(gòu)形式如圖8-15所示。2.直角尺49圖8-15直角尺的結(jié)構(gòu)形式（a）圓柱角尺；（b）刀口角尺；（c）刀口矩形角尺；（d）鑄鐵角尺；（e）寬座角尺圖8-15直角尺的結(jié)構(gòu)形式50直角尺的精度按外工作角α和內(nèi)工作角β在長(zhǎng)度H上對(duì)90°的垂直誤差大小劃分為0、1、2、3四個(gè)等級(jí)，其中0級(jí)為最高級(jí)，3級(jí)是最低級(jí)，0、1級(jí)用于檢定精密量具或作精密測(cè)量，2、3級(jí)用于檢驗(yàn)一般零件。3.圓錐量規(guī)圓錐量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式如圖8-16所示。直角尺的精度按外工作角α和內(nèi)工作角β在長(zhǎng)度51圖8-16圓錐量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式(a)圓錐塞規(guī)；(b)圓錐環(huán)規(guī)圖8-16圓錐量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式52圓錐量規(guī)可以檢驗(yàn)零件的錐度及基面距誤差。檢驗(yàn)時(shí)，先檢驗(yàn)錐度，檢驗(yàn)錐度常用涂層法，在量規(guī)表面沿著素線方向涂上3～4條均布的紅丹線，與零件研合轉(zhuǎn)動(dòng)1/3～1/2轉(zhuǎn)，取出量規(guī)，根據(jù)接觸面的位置和大小判斷錐角誤差；然后用圓錐量規(guī)檢驗(yàn)零件的基面距誤差，在量規(guī)的大端或小端處有距離為m的兩條刻線或臺(tái)階，m為零件圓錐的基面距公差。測(cè)量時(shí)，被測(cè)圓錐的端面只要介于兩條刻線之間，即為合格。圓錐量規(guī)可以檢驗(yàn)零件的錐度及基面距誤差。檢驗(yàn)538.4.2絕對(duì)測(cè)量法絕對(duì)測(cè)量法是用測(cè)量角度的量具和量?jī)x直接測(cè)量，被測(cè)的錐度或角度的數(shù)值可在量具和量?jī)x上直接讀出。常用量具和量?jī)x有萬(wàn)能游標(biāo)角度尺和光學(xué)分度頭等。8.4.2絕對(duì)測(cè)量法541.萬(wàn)能游標(biāo)角度尺萬(wàn)能游標(biāo)角度尺是機(jī)械加工中常用的度量角度的量具，它的結(jié)構(gòu)如圖8-17所示。它是由主尺、基尺、制動(dòng)器、扇形板、直角尺、直尺和卡塊等組成的。萬(wàn)能游標(biāo)角度尺是根據(jù)游標(biāo)讀數(shù)原理制造的。讀數(shù)值為2′和5′，其示值誤差分別不大于±2′和±5′。以讀數(shù)值為2′的為例：主尺朝中心方向均勻刻有120條刻線，每?jī)蓷l刻線的夾角為1°，游標(biāo)上，在29°范圍1.萬(wàn)能游標(biāo)角度尺55內(nèi)朝中心方向均勻刻有30條刻線，則每條刻線的夾角為29°/30×60′=58′。因此，尺座刻度與游標(biāo)刻度的夾角之差為60′－29°/30×60′=2′，即游標(biāo)角度尺的讀數(shù)值為2′。調(diào)整基尺、角尺、直尺的組合可測(cè)量0°～320°范圍內(nèi)的任意角度。內(nèi)朝中心方向均勻刻有30條刻線，則每條刻線的夾角為2956圖8-17萬(wàn)能游標(biāo)角度尺圖8-17萬(wàn)能游標(biāo)角度尺57光學(xué)分度頭用于錐度及角度的精密測(cè)量，以及工件加工時(shí)的精密分度。如測(cè)量花鍵、凸輪、齒輪、銑刀、拉刀等的分度中心角，在測(cè)量時(shí)以零件的旋轉(zhuǎn)中心為測(cè)量基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量工件的中心夾角(詳細(xì)內(nèi)容略)。光學(xué)分度頭用于錐度及角度的精密測(cè)量，以及工件588.4.3間接測(cè)量法間接測(cè)量法是測(cè)量與被測(cè)角度有關(guān)的尺寸，再經(jīng)過(guò)計(jì)算得到被測(cè)角度值。常用的有正弦尺、圓柱、圓球、平板等工具和量具。1.正弦尺正弦尺是錐度測(cè)量中常用的計(jì)量器具，其結(jié)構(gòu)形式如圖8-18所示。正弦尺的工作臺(tái)面分寬型和窄型兩種，見(jiàn)表8-1。8.4.3間接測(cè)量法59圖8-18正弦尺的結(jié)構(gòu)形式圖8-18正弦尺的結(jié)構(gòu)形式60表8-1正弦尺的基本尺寸

mm表8-1正弦尺的基本尺寸61用正弦尺測(cè)量外錐的錐度如圖8-19所示。在正弦尺的一個(gè)圓柱下面墊上高度為h的一組量塊，已知兩圓柱的中心距為L(zhǎng)，正弦尺工作面和平板的夾角為α，則h=L。用百分表測(cè)量圓錐面上相距為l的a、b兩點(diǎn)，由a、b兩點(diǎn)的讀數(shù)差n和a、b兩點(diǎn)的距離l之比，即可求出錐度誤差ΔC，即

或用正弦尺測(cè)量外錐的錐度如圖8-19所示。在正622.圓柱或圓球采用精密鋼球和圓柱量規(guī)測(cè)量錐角，適用于正弦尺無(wú)法測(cè)量的場(chǎng)合。2.圓柱或圓球63圖8-19正弦尺測(cè)外錐圖8-19正弦尺測(cè)外錐64思考題與習(xí)題8-1圓錐結(jié)合有哪些優(yōu)點(diǎn)？8-2圓錐配合分為幾類？各適用于什么場(chǎng)合？8-3圓錐的直徑公差與給定截面的圓錐直徑公差有什么不同？8-4用圓錐量規(guī)檢驗(yàn)工件錐角時(shí)，根據(jù)接觸斑點(diǎn)的分布情況，如何判斷錐角誤差是正還是負(fù)？8-5一外圓錐的錐度C=1∶20，大端直徑D=20,圓錐長(zhǎng)度L=60,試求小端直徑d、圓錐角α和素線角α/2。思考題與習(xí)題65第8章圓錐結(jié)合的互換性

8.1概述

8.2錐度、錐角系列與圓錐公差

8.3圓錐配合

8.4錐度與錐角的測(cè)量

思考題與習(xí)題第8章圓錐結(jié)合的互換性668.1概述8.1.1圓錐體配合的特點(diǎn)圓錐體配合的特點(diǎn)如下：(1)內(nèi)、外兩圓錐體的配合，可以自動(dòng)定心，容易保證內(nèi)、外圓錐體的軸線具有較高的同軸度，而且能快速裝拆。8.1概述67

(2)圓錐配合的間隙和過(guò)盈，可隨內(nèi)、外圓錐體的軸向相互位置不同而得到調(diào)整，而且能補(bǔ)償零件的磨損，延長(zhǎng)配合的使用壽命。但它不適宜孔、軸軸向相互位置要求較高的配合。(3)圓錐體的配合具有較好地自鎖性和密封性。(4)內(nèi)、外圓錐體的配合比較復(fù)雜，影響互換性的參數(shù)比較多，加工和檢驗(yàn)也相對(duì)麻煩。(2)圓錐配合的間隙和過(guò)盈68圖8-1圓錐旋轉(zhuǎn)形成的表面圖8-1圓錐旋轉(zhuǎn)形成的表面698.1.2圓錐配合的基本參數(shù)錐度與錐角的基本參數(shù)有圓錐表面、圓錐、圓錐長(zhǎng)度、圓錐角和錐度。(1)圓錐表面：與軸線成一定角度，且一端相交于軸線的一條線段（母線），圍繞著該軸線旋轉(zhuǎn)形成的表面（見(jiàn)圖8-1）。8.1.2圓錐配合的基本參數(shù)70(2)圓錐：由圓錐表面與一定尺寸所限定的幾何體。(3)圓錐長(zhǎng)度L：最大圓錐直徑截面與最小圓錐直徑截面之間的軸向距離。(4)圓錐角（錐角）a：在通過(guò)圓錐軸線的截面內(nèi)，兩條素線間的夾角。(2)圓錐：由圓錐表面與一定尺寸所限定的幾71圖8-2圓錐的幾何參數(shù)圖8-2圓錐的幾何參數(shù)72(5)錐度Ｃ：兩個(gè)垂直圓錐軸線截面的圓錐直徑D和d之差與其兩截面間的軸向距離L之比（見(jiàn)圖8-2），即錐度Ｃ與圓錐角α的關(guān)系為

錐度一般用比例或分式表示，例如，C=1∶20或1/20。(8-1)（8-2）(5)錐度Ｃ：兩個(gè)垂直圓錐軸線截面的圓錐直738.2錐度、錐角系列與圓錐公差圓錐公差適用于錐度Ｃ從1∶3至1∶500、圓錐長(zhǎng)度L從6至630mm的光滑圓錐，也適用于棱體的角度與斜度。8.2錐度、錐角系列與圓錐公差748.2.1錐度與錐角系列一般用途圓錐的錐度與錐角系列見(jiàn)附表8-1。為便于圓錐件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和控制，表中給出了圓錐角或錐度的推算值，其有效位數(shù)可按需要確定。為保證產(chǎn)品的互換性，減少生產(chǎn)中所需的定值工、量具規(guī)格，在選用時(shí)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用第一系列。8.2.1錐度與錐角系列75特殊用途圓錐的錐度與錐角系列見(jiàn)附表8-2。它僅適用于某些特殊行業(yè)，在機(jī)床、工具制造中，廣泛使用莫氏錐度。常用的莫氏錐度共有7種，從0號(hào)至6號(hào)，使用時(shí)只有相同號(hào)的莫氏內(nèi)、外錐才能配合。特殊用途圓錐的錐度與錐角系列見(jiàn)附表8-2。它768.2.2圓錐公差的基本參數(shù)公稱圓錐是指設(shè)計(jì)給定的理想形狀的圓錐。它可用以下兩種形式確定：(1）一個(gè)公稱圓錐直徑（最大圓錐直徑D、最小圓錐直徑d、給定截面圓錐直徑dx）、公稱圓錐長(zhǎng)度L、公稱圓錐角α或公稱錐度C。(2)兩個(gè)公稱圓錐直徑和公稱圓錐長(zhǎng)度L（見(jiàn)圖8-3）。8.2.2圓錐公差的基本參數(shù)77圖8-3圓錐公差的基本參數(shù)圖8-3圓錐公差的基本參數(shù)788.2.3圓錐公差1.極限圓錐極限圓錐是指與公稱圓錐共軸且圓錐角相等，直徑分別為上極限尺寸和下極限尺寸的兩個(gè)圓錐（Dmax、Dmin、dmax、dmin）。在垂直圓錐軸線的任一截面上，這兩個(gè)圓錐的直徑差都相等（見(jiàn)圖8-4）。8.2.3圓錐公差792.圓錐直徑公差TD圓錐直徑公差是指圓錐直徑的允許變動(dòng)量，它適用于圓錐全長(zhǎng)上。圓錐直徑公差帶是在圓錐的軸剖面內(nèi)，兩錐極限圓所限定的區(qū)域，見(jiàn)圖8-4。一般以最大圓錐直徑為基礎(chǔ)。2.圓錐直徑公差TD80圖8-4極限圓錐、圓錐直徑公差帶圖8-4極限圓錐、圓錐直徑公差帶813.圓錐角公差A(yù)T(ATD、ATα)圓錐角公差是指圓錐角的允許變動(dòng)量。圓錐角公差帶是兩個(gè)極限圓錐角所限定的區(qū)域，如圖8-5所示。錐角公差共分12個(gè)公差等級(jí)，用AT1～AT12表示，其中AT1最高，AT12最低，例如AT6表示６級(jí)圓錐角公差。各公差等級(jí)的圓錐角公差見(jiàn)附表8-3。3.圓錐角公差A(yù)T(ATD、ATα)82圖8-5極限圓錐角圖8-5極限圓錐角83圓錐角公差值按圓錐長(zhǎng)度分尺寸段，其表示方法有以下兩種：(1）ATα以角度單位（微弧度、度、分、秒）表示錐角公差值（1μrad等于半徑為1m，弧長(zhǎng)為1μm所產(chǎn)生的角度，5μrad≈1″300μrad≈1′）。圓錐角公差值按圓錐長(zhǎng)度分尺寸段，其表示方法有84(2）ATD以線值單位(μm)表示圓錐角公差值。在同一圓錐長(zhǎng)度分段內(nèi)，ATD值有兩個(gè)，分別對(duì)應(yīng)于L的最大值和最小值。ATα和ATD的關(guān)系如下：式中,ATD的單位為μm，ATα的單位為μrad，L的單位為mm。例如，當(dāng)L=100,ATα為9級(jí)時(shí)，查附表8-3得ATα=630μrad或，ATD=63μm。若L=80，ATα仍為9級(jí)，則按上式計(jì)算得ATD=（630×80×10-2）μm=50.4μm≈50μm。(8-3)(2）ATD以線值單位(μm)表示圓錐角公854.給定截面圓錐直徑公差TDS給定截面圓錐直徑公差是指在垂直于圓錐軸線的給定截面內(nèi)圓錐直徑的允許變動(dòng)量，它僅適用于該給定截面的圓錐直徑。其公差帶是給定的截面內(nèi)兩同心圓所限定的區(qū)域，如圖8-6所示。TDS公差帶所限定的是平面區(qū)域，而TD公差帶所限定的是空間區(qū)域，兩者是不同的。4.給定截面圓錐直徑公差TDS86圖8-6給定截面圓錐直徑公差帶圖8-6給定截面圓錐直徑公差帶875.圓錐形狀公差TF圓錐形狀公差包括素線直線度公差和橫截面圓度公差。圓錐形狀誤差一般由圓錐直徑公差TD控制，當(dāng)圓錐的形狀公差有更高的要求時(shí)，可單獨(dú)給出形狀公差，如圖8-12和圖8-13所示。5.圓錐形狀公差TF888.3圓錐配合8.3.1圓錐配合的特點(diǎn)圓錐配合的特點(diǎn)是通過(guò)改變內(nèi)圓錐與外圓錐的軸向相對(duì)位置，可改變間隙的大小，以達(dá)到配合的目的。即使是很緊密的配合在軸向力的作用下，拆卸也是很方便的。圓錐配合有以下兩種形式。8.3圓錐配合891.結(jié)構(gòu)型圓錐配合結(jié)構(gòu)型圓錐配合是指，由內(nèi)、外圓錐的結(jié)構(gòu)，或由內(nèi)、外圓錐基準(zhǔn)平面之間的尺寸（簡(jiǎn)稱基面距）確定裝配后的最終軸向位置，從而得到的配合。圖8-7所示的是依靠外圓錐的軸肩與內(nèi)圓錐端面的接觸，使兩者的軸向位置確定而得到的間隙配合。圖8-8所示的是通過(guò)基面距a（外圓錐基準(zhǔn)平面與內(nèi)圓錐基準(zhǔn)平面之間的軸向距離）來(lái)確定兩者的軸向位置而獲得的過(guò)盈配合。1.結(jié)構(gòu)型圓錐配合90圖8-7結(jié)構(gòu)形成圓錐的間隙配合圖8-7結(jié)構(gòu)形成圓錐的間隙配合91圖8-8基面距形成圓錐的過(guò)盈配合圖8-8基面距形成圓錐的過(guò)盈配合92由于結(jié)構(gòu)型圓錐配合的內(nèi)、外圓錐軸向相對(duì)位置是固定的，因而它們的性質(zhì)就取決于內(nèi)、外圓錐的直徑公差帶。其極限間隙或極限過(guò)盈以及配合公差的計(jì)算與光滑圓柱配合相同。由于結(jié)構(gòu)型圓錐配合的內(nèi)、外圓錐軸向相對(duì)位置是932.位移型圓錐配合位移型圓錐配合是指，通過(guò)規(guī)定內(nèi)、外圓錐的軸向相對(duì)位移或產(chǎn)生位移的軸向力的大小，來(lái)確定內(nèi)、外圓錐的軸向位置，以獲得預(yù)定的配合。圖8-9所示的圓錐配合，由實(shí)際初始位置Pa（內(nèi)、外圓錐不受軸向力的情況下相接觸的位置）開(kāi)始，內(nèi)圓錐作一定的軸向位移Ea，達(dá)到終止位置Pf，即可獲得預(yù)定的配合。圖8-10所示的圓錐配合，則是由初始位置Pa開(kāi)始，對(duì)內(nèi)圓錐施加一定的裝配軸向力F，使內(nèi)圓錐產(chǎn)生軸向位移至終止位置Pf，即可獲得預(yù)定的配合。該方法只能獲得過(guò)盈配合。2.位移型圓錐配合94對(duì)于位移型圓錐配合，其直徑方向的配合公差仍由間隙或過(guò)盈的變動(dòng)量所決定，但間隙或過(guò)盈量的大小，主要取決于位移量Ea，這是它與結(jié)構(gòu)型圓錐配合的本質(zhì)區(qū)別。對(duì)于位移型圓錐配合，其直徑方向的配合公差仍由95圖8-9軸向位移形成圓錐的間隙配合圖8-9軸向位移形成圓錐的間隙配合96圖8-10施加裝配力形成圓錐的過(guò)盈配合圖8-10施加裝配力形成圓錐的過(guò)盈配合978.3.2圓錐配合的種類圓錐配合的種類有過(guò)渡(緊密)配合、間隙配合和過(guò)盈配合。1.過(guò)渡（緊密）配合這類配合具有良好的密封性，可以防止漏氣和漏水，例如，在內(nèi)燃機(jī)中，氣閥與氣閥座的配合。為了使配合圓錐面接觸緊密，在加工時(shí)，內(nèi)、外圓錐應(yīng)成對(duì)研磨，因此這類配合的圓錐一般都無(wú)互換性。8.3.2圓錐配合的種類982.間隙配合此類配合具有間隙，而且在裝配和使用過(guò)程中，可借助內(nèi)圓錐與外圓錐的軸向移動(dòng)來(lái)調(diào)整間隙的大小。例如，車床主軸圓錐軸頸與圓錐軸承襯套的配合。3.過(guò)盈配合這種配合具有過(guò)盈，用于傳遞扭矩。例如，鉆頭、鉸刀、銑刀的錐柄與機(jī)床主軸錐孔的配合，且此配合具有自鎖性好，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。2.間隙配合998.3.3圓錐配合的一般規(guī)定無(wú)論結(jié)構(gòu)型圓錐配合或位移型圓錐配合，內(nèi)、外圓錐通常都按第一種方法給定公差，即給出理論正確的圓錐角和圓錐直徑公差帶。8.3.3圓錐配合的一般規(guī)定1001.結(jié)構(gòu)型圓錐配合由于結(jié)構(gòu)型圓錐配合軸向相對(duì)位置是固定的，其配合性質(zhì)主要取決于內(nèi)、外圓錐的直徑公差帶，選擇、計(jì)算與光滑圓柱的配合類同。(1）公差等級(jí)的確定：按《極限與配合》選取公差等級(jí)。由于結(jié)構(gòu)型圓錐配合直徑配合公差帶，直接影響間隙或過(guò)盈的變動(dòng)，因此，內(nèi)、外圓錐的直徑公差一般應(yīng)不低于IT9。(2）基準(zhǔn)制的確定：國(guó)標(biāo)推薦優(yōu)先采用基孔制，即內(nèi)圓錐直徑的基本偏差選定H。1.結(jié)構(gòu)型圓錐配合101(3）配合的確定：當(dāng)采用基孔制時(shí)，外圓錐的基本偏差是決定配合性質(zhì)的主要因素。因此，可根據(jù)允許極限間隙或過(guò)盈的大小，確定外圓錐直徑的基本偏差，從而確定其配合。圓錐配合的公差帶也可以從《極限與配合》規(guī)定的常用和優(yōu)先配合中選定。當(dāng)圓錐配合的接觸精度要求較高時(shí)，可給出圓錐角公差和圓錐形狀公差。其數(shù)值可以從附表8-3的相應(yīng)表格中選擇。但其數(shù)值應(yīng)小于圓錐的直徑公差。(3）配合的確定：當(dāng)采用基孔制時(shí)，外圓錐的基1022.位移型圓錐配合位移型圓錐配合的配合性質(zhì)，是由軸向位移或軸向裝配力決定的，因而圓錐直徑公差帶不影響其配合性質(zhì)，但影響初始位置、位移公差（允許位移的變動(dòng)量）、基面距和接觸精度。因此位移型圓錐配合的公差等級(jí)也不能選擇太低。2.位移型圓錐配合103對(duì)于位移型圓錐配合的內(nèi)、外圓錐直徑的極限偏差，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦采用單向分布或雙向分布，即內(nèi)圓錐的基本偏差采用H或JS，外圓錐的基本偏差采用h或js。對(duì)于沒(méi)有配合要求的內(nèi)、外圓錐，推薦選用基本偏差JS或js。例如內(nèi)圓錐最大直徑為40，無(wú)配合要求，可選用40JS10（±0.05）。對(duì)于位移型圓錐配合的內(nèi)、外圓錐直徑的極限偏差104軸向極限位移及位移公差的計(jì)算公式如下：對(duì)于間隙配合對(duì)于過(guò)盈配合軸向位移公差(8-4)(8-5)(8-6)軸向極限位移及位移公差的計(jì)算公式如下：(81058.3.4圓錐公差的標(biāo)注按GB/T15754—1995《技術(shù)制圖圓錐的尺寸和公差標(biāo)注》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，若錐角和圓錐的形狀公差都控制在直徑公差帶內(nèi)，標(biāo)注時(shí)應(yīng)在圓錐直徑的極限偏差后面加注圓圈的符號(hào)T，如圖8-11所示。8.3.4圓錐公差的標(biāo)注106圖8-11圓錐配合的標(biāo)注示例圖8-11圓錐配合的標(biāo)注示例107通常圓錐公差應(yīng)按面輪廓度法標(biāo)注，如圖8-12(a)和圖8-13(a)所示，它們的公差帶分別如圖8-12(b)和圖8-13(b)所示。必要時(shí)還可以給出附加的形位公差要求，但只占面輪廓度公差的一部分，形位誤差在面輪廓度公差帶內(nèi)浮動(dòng)。通常圓錐公差應(yīng)按面輪廓度法標(biāo)注，如圖8-12108圖8-12給定圓錐角標(biāo)注示例圖8-12給定圓錐角標(biāo)注示例109圖8-13給定錐度標(biāo)注示例圖8-13給定錐度標(biāo)注示例1108.4錐度與錐角的測(cè)量8.4.1相對(duì)測(cè)量法相對(duì)測(cè)量法又稱比較測(cè)量法。它是將角度量具與被測(cè)角度比較，用光隙法或涂色檢驗(yàn)的方法估計(jì)被測(cè)錐度及角度的測(cè)量。其常用的量具有角度量塊、直角尺及圓錐量規(guī)等。8.4錐度與錐角的測(cè)量1111.角度量塊在角度測(cè)量中，角度量塊是基準(zhǔn)量具，它用來(lái)檢定或校正各種角度量?jī)x，也可以用來(lái)測(cè)量精密零件的角度。角度量塊的結(jié)構(gòu)形式有Ⅰ型和Ⅱ型兩種，如圖8-14所示。Ⅱ型為四邊形量塊，有四個(gè)工作角（α、β、γ、δ）；Ⅰ型為三角形量塊，有一個(gè)工作角α。角度量塊可單獨(dú)使用,也可組合使用。1.角度量塊112圖8-14角度量塊的結(jié)構(gòu)形式(a)Ⅱ型；(b)Ⅰ型圖8-14角度量塊的結(jié)構(gòu)形式1132.直角尺直角尺的公稱角度為90°，它用于檢驗(yàn)直角偏差、劃垂直線、目測(cè)光隙以及用塞尺來(lái)確定垂直度誤差的大小。直角尺的結(jié)構(gòu)形式如圖8-15所示。2.直角尺114圖8-15直角尺的結(jié)構(gòu)形式（a）圓柱角尺；（b）刀口角尺；（c）刀口矩形角尺；（d）鑄鐵角尺；（e）寬座角尺圖8-15直角尺的結(jié)構(gòu)形式115直角尺的精度按外工作角α和內(nèi)工作角β在長(zhǎng)度H上對(duì)90°的垂直誤差大小劃分為0、1、2、3四個(gè)等級(jí)，其中0級(jí)為最高級(jí)，3級(jí)是最低級(jí)，0、1級(jí)用于檢定精密量具或作精密測(cè)量，2、3級(jí)用于檢驗(yàn)一般零件。3.圓錐量規(guī)圓錐量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式如圖8-16所示。直角尺的精度按外工作角α和內(nèi)工作角β在長(zhǎng)度116圖8-16圓錐量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式(a)圓錐塞規(guī)；(b)圓錐環(huán)規(guī)圖8-16圓錐量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式117圓錐量規(guī)可以檢驗(yàn)零件的錐度及基面