機械精度設課件

18四月2024機械精度設第三章圓柱體公差配合及其標準化一、公差與配合的基本概念

本章主要內(nèi)容二、公差與配合的有關(guān)國家標準化構(gòu)成三、公差與配合的應用重點要求掌握典型術(shù)語的定義；掌握標準的特點及正確查表標注；掌握公差常用配合的選擇與應用2基礎GB/T1800.1-1997

GB/T1800.2-1998GB/T1800.1-2009(ISO286.1)GB/T1800.3-1998公差帶選擇GB/T1800.4-19992009(ISO286.2)GB/T1801-19992009(ISO1829)GB/T1803-2003小尺寸的孔軸公差帶應用與計算GB/T5371-2004過盈配合的計算和選用GB/T5847-2004尺寸鏈計算方法JB/T9186-1999統(tǒng)計尺寸公差測量與檢驗GB/T3177-19972009光滑工件尺寸的檢驗GB/T1957-2005光滑極限量規(guī)GB/T16857.1~.6坐標測量機的驗收和周檢尺寸極限與配合現(xiàn)行標準體系3第三章

圓柱體公差配合及其標準化§3.1公差與配合的基本知識§3.2公差值的標準化§3.3基本偏差的標準化§3.4公差帶與配合的標準化§3.5公差與配合選擇綜合分析4保證保證規(guī)定規(guī)定圓柱體結(jié)合互換性標準體系

公差與配合測量與檢驗標準公差系列基本偏差系列孔公差帶工件的極限偏差極限量規(guī)測量器具軸公差帶孔軸配合基本偏差5圓柱結(jié)合的使用要求

圓柱結(jié)合（包括平行平面的結(jié)合）是機械產(chǎn)品中應用最廣泛的一種結(jié)合形式。根據(jù)不同的使用要求，可分為以下三類：

◆用作相對運動副：保證有配合間隙

◆用作固定連接：保證有一定的過盈◆用作定位可拆卸連接:具有較小的間隙或過盈6

孔和軸的定義軸——通常是指圓柱形外表面；也包括非圓柱形外表面?？住ǔＪ侵笀A柱形內(nèi)表面；也包括非圓柱形內(nèi)表面?？?為包容面，軸:為被包容面

目的：擴大標準應用范圍。7一、尺寸定義及分類

1、尺寸

是用特定單位（mm)表示線性尺寸值的值。包括直徑、長度、寬度、高度、中心距等。

２、基本尺寸

設計確定的尺寸；是設計者根據(jù)使用要求，通過計算或根據(jù)經(jīng)驗決定的。

相配合的孔、軸基本尺寸相同，孔、軸（D、d）

應盡量按標準選取

83、極限尺寸允許尺寸變化的兩個界限值。它以基本尺寸為基數(shù)來確定。

最大極限尺寸：允許的最大尺寸。

最小極限尺寸：允許的最小尺寸。

代號：孔（Dmax、

Dmin）

軸（dmax、dmin）94、實際尺寸

通過測量所得的尺寸,孔、軸分別用Da與da表示。

由于存在測量誤差，實際尺寸并非被測尺寸的真值。

實際尺寸尺寸合格條件（1）：

Dmin≤Da≤Dmax

dmin≤da≤dmax105、最大實體尺寸(MMS)

(maximummaterialsize

）

最大實體狀態(tài)（MMC）(maximummaterialcondition）：

-孔或軸允許的材料量為最多時的狀態(tài)

最大實體尺寸：在最大實體狀態(tài)下的極限尺寸

孔：DM——Dmin

軸：dM——dmax116、最小實體尺寸（LMS）（leastmaterialsize

）

最小實體狀態(tài)(LMC）(leastmaterialcondition)：

-孔或軸允許的材料量為最少時的狀態(tài)最小實體尺寸：在最小實體狀態(tài)下的極限尺寸

孔：DL——Dmax軸：dL——dmin12二、偏差與公差可為正值、負值或零可為正值、負值或零極限偏差:

極限尺寸與基本尺寸之差。

孔

軸上偏差

ES=Dmax－Des=dmax－d

下偏差

EI=Dmin－D

ei=dmin－d

實際偏差：

實際尺寸與基本尺寸之差。

Ea=Da－D

ea=da－d

13尺寸合格條件（2）：

孔：EI≤

Ea

≤ES

軸：ei≤ea≤es142、尺寸公差（公差T）

允許尺寸的變動量。

孔公差：TD＝|Dmax－Dmin|＝|ES－EI|軸公差：Td＝|dmax－dmin|＝|es－ei|

為絕對值15零線下偏差上偏差軸孔最大極限尺寸最小極限尺寸基本尺寸公差最大極限尺寸基本尺寸最小極限尺寸公差下偏差上偏差163、公差與偏差的區(qū)別偏差表示實際尺寸與基本尺寸偏離的程度

加工時調(diào)整機床刀具與零件相對位置的依據(jù)

其值為代數(shù)差（可為正值、負值或零）公差反映一批零件實際尺寸的離散程度反映加工精度的高低

其值為絕對值174、尺寸公差帶圖

公差帶：由上下偏差所表示的區(qū)域。

公差帶圖反映了尺寸、偏差、公差的關(guān)系；

零線：確定偏差位置的一條基準線；標注基本尺寸線、基本尺寸值和符號“＋、0、－”。注意在公差帶圖上，必須注上基本尺寸和偏差值！181920三、配合及配合制1、配合

基本尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系，反映孔和軸之間的松緊程度2、間隙或過盈(孔的尺寸)-(軸的尺寸)≥0間隙“X”≤0過盈“Y”軸基本尺寸0+-孔軸孔孔軸213、配合的類別1）間隙配合:具有間隙或間隙為零時的配合。

特點：孔的公差帶在軸公差帶之上。（包括Xmin＝0）XmaxXminESesei+0_φ20最大間隙：Xmax=Dmax－dmin=ES－ei最小間隙：Xmin=Dmin－dmax=EI－es

平均間隙：Xav=(Xmax+Xmin)/2

φ20ESei+0_Xmin=0Xav222）過盈配合：

具有過盈或過盈量為零的配合。

特點：孔的公差帶在軸公差帶之下。（包括Ymin＝0）YminYmax最小過盈：Ymin=Dmax－dmin=ES－ei

最大過盈：Ymax=Dmin－dmax=EI－es平均過盈：Yav=(Ymax+Ymin)/2

φ20ES=eies+0_EIYmin=0ESesei+0_φ20EIYav233）過渡配合:

可能具有間隙或過盈的配合。

特點：孔的公差帶與軸公差帶相互交疊。ESesei+0_φ30XmaxYmax最大間隙：Xmax=Dmax－dmin=ES－ei最大過盈：Ymax=Dmin－dmax=EI－es平均過盈（間隙）：Yav(

Xav)

=(Xmax+Ymax)/2YavESesei+0_φ3024例：繪制相互結(jié)合的孔φ25與軸φ25的公差帶圖解。φ25mmThTs+0－+0.021－0.020－0.033解：最大間隙Xmax=ES-ei=(0.021)-(-0.033)=+0.054mm最小間隙Xmin=EI-es=0-(-0.020)=0.020mm平均間隙或過盈間隙（Xmax+Xmin)/2=0.037mm公差帶如圖:25求下列三種孔、軸配合的極限間隙或過盈、配合公差，并繪制公差帶圖264、配合制配合制也稱基準制；為簡化配合國家規(guī)定有：基孔制和基軸制。

基孔制：基本偏差為一定的孔的公差帶與不同基本偏差軸的公差帶形成各種配合的一種制度。其中孔為基準孔，其下偏差為零。代號為“H”。0+-基本尺寸孔軸軸軸軸軸軸軸間隙配合過渡配合過盈配合

過渡或過盈軸27基軸制：基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差孔的公差帶形成各種配合的一種制度。其中軸為基準軸，其上偏差為零。代號“h”。

0+-軸孔孔孔孔孔孔孔間隙配合過渡配合過盈配合

過渡或過盈孔基本尺寸28配合公差反映使用要求和加工要求。設計時，可根據(jù)配合中允許的間隙或過盈變動范圍，來確定孔、軸公差

29配合公差帶圖:可直觀地表達孔、軸的配合性質(zhì)，即配合松緊及其變動情況

橫坐標(零線)是確定間隙或過盈的一條基準直線縱坐標值:表示極限間隙或極限過盈的數(shù)值。橫坐標上為正值，表示間隙；

下為負值，表示過盈。兩個極限值之間區(qū)域的寬度為配合公差。配合公差反映配合精度30標準化標準化基本偏差EI基本偏差es＋0－標準公差標準公差

基本偏差指靠近零線或位于零線的極限偏差。公差帶的兩個要素公差帶的大小公差帶的位置標準公差極限偏差基本偏差下面討論這兩個要素的標準化31一、標準公差系列標準公差系列：由不同公差等級和不同基本尺寸的標準公差值構(gòu)成的。

標準公差：IT（ISOTolerance）：是國標規(guī)定的，用以確定公差帶大小的任一公差值。它等于公差等級系數(shù)和公差單位的乘積。32標準公差等級：

國家標準規(guī)定的公差等級共20個，代號為：IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18高低目的是滿足不同行業(yè)、不同精度的產(chǎn)品要求

一般應用普遍的是：IT12~IT5；

粗加工可達IT12~IT11；

一般精加工可達IT8~IT7（精車IT6，精磨外圓IT5）；

精密加工（研磨、珩磨、等）可達IT5~IT3。33二、標準公差因子及其計算式的確定

標準公差因子是計算標準公差的基本單位，它是通過對不同尺寸的零件加工后產(chǎn)生的加工誤差的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)的。標準公差因子i

與零件尺寸的關(guān)系如圖所示:在常用尺寸段（≤500mm)內(nèi),呈立方拋物線關(guān)系當尺寸較大時，接近線性關(guān)系34標準公差因子：D等于基本尺寸所屬尺寸分段的首尾兩尺寸的幾何平均值，單位mm。其中：D的單位為

mm

I

的單位為μm35三、標準公差的計算及a值的確定公差等級公式公差等級公式公差等級公式IT010.3+0.08DIT610iIT13250iIT00.5+0.12DIT716iIT14400iIT10.8+0.2DIT825iIT15640iIT2（IT1）(IT5/IT1)1/4

IT940iIT161000iIT3（IT1）(IT5/IT1)1/2

IT1064iIT171600iIT4（IT1）(IT5/IT1)3/4IT11100iIT182500iIT57iIT12160i

IT5～IT18標準公差計算公式：IT=a·i

a

——公差等級系數(shù)（反映精度的高低）

1、標準公差的計算公式362、尺寸分段

分段目的：簡化公差數(shù)值表分段原則：先密后疏

i

的計算采用段內(nèi)首尾的幾何平均值。Dj=

=97.98例如：80－120尺寸段i＝2.173

若基本尺寸為90，IT6=？37標準公差計算舉例基本尺寸為30mm，求IT6、IT7的公差值。解：基本尺寸30mm，屬于18～30mm，則D=√18×30=23.24mm公差單位i=0.453√D+0.001D=1.31μm查表3-1IT6=10iIT7=16i即IT6=10×1.31μm=13.1μm≈13μmIT7=16×1.31μm=20.96μm≈21μm38一、基本偏差及其代號基本偏差——國家標準規(guī)定的用以確定公差帶相對于零線位置的上偏差或下偏差，是指靠近零線的極限偏差。1．基本偏差的代號

孔、軸基本偏差各有28種，用英文字母表示?？子么髮懽帜?，軸用小寫字母。

孔：A、B…Z去掉：I,L,O,Q,W增加：CD,EF,FG,JS,ZA,ZB,ZC軸：a、b…z去掉：i,l,o,q,w增加：cd,ef,fg,js,za,zb,zc39孔的基本偏差系列

A~H:為下偏差EIJ~ZC:為上偏差ESH:EI=0

JS:偏差對稱于零線40軸的基本偏差系列

a~h:為上偏差esj~zc:為下偏差eih:es=0js:偏差對稱于零線41孔軸42分布簡圖如下圖

孔軸a零線基本尺寸hAZCzc圖aH孔零線基本尺寸軸aAZCzceiESEI圖bHhes43二、軸的基本偏差的計算軸的基本偏差：由表3-3經(jīng)驗公式算出(P38)，其數(shù)值見表3-4(P39)?；S制：定義軸的上偏差ei為零。這些經(jīng)驗公式是以基孔制為依據(jù)，根據(jù)設計要求、生產(chǎn)實踐和科學實驗，經(jīng)統(tǒng)計分析得到的。例如:f的計算公式：

k的計算公式：44三、孔的基本偏差的計算

孔的基本偏差由同名配合的軸的基本偏差換算而得。

換算的前提是：基孔制配合與同名的基軸制配合的配合性質(zhì)必須相同。(按表3-4計算）例如：H9/f9F9/h9H6/r5R6/h5H7/f6F7/h6由于孔比軸難加工，故對高精度的孔軸配合，即公差等級較高時，孔通常比軸低一個公差等級。

45通用規(guī)則特殊規(guī)則EI＝－es適合A—HES＝－ei適合J－ZC低公差等級ES＝－ei+△△＝ITn-ITn-1適合J－ZC高公差等級根據(jù)以上換算規(guī)則，得出孔的基本偏差的計算公式為以下兩條規(guī)則：◆特殊規(guī)則

基本尺寸>3至500mm，≤IT8的J、K、M、N以及≤IT7的P~ZC具體數(shù)值見表3-5(P48)。

46四、孔、軸另一偏差的計算孔、軸另一偏差(上偏差或下偏差）根據(jù)孔、軸基本偏差和選用的標準公差計算

對于孔：

A至H

ES＝EI＋IT

J至ZC

EI＝ES－IT

對于軸：

a至h

ei=es-IT

j至zc

es=ei+IT

本節(jié)結(jié)束47一、公差帶的代號公差帶代號:由基本偏差代號和公差等級組合而成例如：H7、F8，m7、t6

公差帶代號在零件圖上的標注4820等級和28種基本偏差，導致標準公差帶的數(shù)量：20X28＝560種

二、優(yōu)先、常用、一般公差帶一般用：116種常用：59種

優(yōu)先用：13種表3-6軸的優(yōu)先、常用、一般公差帶P4449一般用：105種常用：44種

優(yōu)先用：13種表3-7孔的優(yōu)先、常用、一般公差帶P4450三、配合代號及優(yōu)先配合公差帶代號:由基本偏差和公差等級代號組合而成例如：H7、F8，m7、t6

公差帶代號標注在零件圖上

配合代號:由孔和軸的公差帶組合用分數(shù)形式表示例如：Φ50φ50H7/f6；φ50G7/h6。配合代號標注在裝配圖上。1、配合代號512.5光滑軸孔配合hH基孔制a－h(huán)：間隙配合js－n：過渡配合p－zc：過盈配合基軸制A－H：間隙配合JS－N：過渡配合P－ZC：過盈配合52指出下列配合的種類基軸制A－H：間隙配合JS－N：過渡配合P－ZC：過盈配合基孔制a－h(huán)：間隙配合js－n：過渡配合p－zc：過盈配合間隙配合過盈配合過渡配合間隙配合532、優(yōu)先配合與常用配合常用配合：59種

優(yōu)先配合：13種表3-8基孔制優(yōu)先常用配合54常用配合：47種

優(yōu)先配合：13種表3-9基軸制優(yōu)先常用配合55公差與配合在圖樣上的標注56練習下列配合屬于哪種基準制的哪種配合，確定其配合的極限間隙（過盈）和配合公差。并畫出其公差帶圖。

?50H8/f7，?30K7/h6，?30H7/p6000+++---?50?30?30+0.039-0.025-0.050+0.006+0.021+0.035+0.022-0.015-0.01357計算58配合與公差的選用圓柱結(jié)合的公差與配合的選用實際上就是圓柱結(jié)合的精度設計，它是機械設計與制造中至關(guān)重要的一環(huán)，公差與配合的選用是否恰當，對機械的使用性能和制造成本有著很大的影響。包括：

配合制的選用(基準制)

公差等級的選用

配合的選用59一、配合制的選用基孔制和基軸制屬于平行配合制，即基孔制配合能滿足要求的，基軸制配合也能滿足使用要求。如：H7/k6與K7/h6的配合性質(zhì)完全相同，稱為“同名配合”。所以，配合制的選擇與功能要求無關(guān)，主要考慮加工的經(jīng)濟性和結(jié)構(gòu)的合理性。60可減少孔用定值刀具和光滑極限塞規(guī)的規(guī)格和數(shù)量

實際工作中一般情況下優(yōu)先選用基孔制從工藝上看，對較高精度的中、小尺寸孔，廣泛采用定值刀、量具加工和檢驗，而一種規(guī)格的定尺寸刀具和量具，只能滿足一種孔公差帶的需要。對于軸的加工和檢驗，一種通用的外尺寸量具，也能方便地對多種軸的公差帶進行檢驗。

采用基孔制鉆頭、鉸刀、塞規(guī)（1）優(yōu)先選用基孔制

61a）使用冷拉棒料直接作軸（IT9～IT11）（2）特殊情況下采用基軸制

b）一軸與多個孔配合且松緊不一樣時（結(jié)構(gòu)需要）

1.活塞2.活塞銷3.連桿621.活塞2.活塞銷3.連桿63（3）與標準件配合時，應以標準件作基準Φ55k6

Φ100J7

64（4）必要時采用非標準制Φ55k6

Φ100J7

Φ100J7/e9Φ55D9/k6φ58H7/r665

配合選擇的任務：就是根據(jù)零件的功能要求，確定配合的種類，進而確定基本偏差代號。

H

選擇方法：

類比法、計算法和試驗法三種。類比法是選擇配合種類的主要方法。應用類比法選擇時，要考慮以下因素：

各種基本偏差形成的配合特征及應用；配合件的工作情況其他因素66配合件的工作情況選擇配合的類型時，應考慮配合件間有無相對運動、定心精度高低、配合件受力情況、裝配情況等。配合類型的選擇可依據(jù)下表來對比選擇。

67(1)各類基本偏差形成配合的特征及應用

以基孔制說明

a)間隙配合

用于工作時有相對運動或裝拆頻繁的連接。H/aH/b……H/h間隙逐漸減小常用間隙配合H/d——大間隙配合H/f——中等間隙配合H/g——小間隙配合H/h——Xmin=068間隙配合有A～H（a～h）共十一種。特點：利用間隙貯存潤滑油及補償溫度變形、安裝誤差、彈性變形等所引起的誤差。生產(chǎn)中應用廣泛，不僅用于運動配合，加緊固件后也可用于傳遞力矩。不同基本偏差代號與基準孔（或基準軸）分別形成不同間隙的配合。主要依據(jù)變形、誤差需要補償間隙的大小、相對運動速度、是否要求定心或拆卸來選定。69b)過渡配合

用于既要求對中性，又要求裝拆方便的配合，傳遞載荷必須加鍵或銷等。H/jsH/jH/kH/mH/n逐漸變緊常用過配合H/js——較松H/k——一般（標準定心配合）H/n——較緊70過渡配合有JS～N（js～n）四種基本偏差，其主要特點是定心精度高且可拆卸。也可加鍵、銷緊固件后用于傳遞力矩。主要根據(jù)機構(gòu)受力情況、定心精度和要求裝拆次數(shù)來考慮基本偏差的選擇。定心要求高、受沖擊負荷、不常拆卸的，可選較緊的基本偏差，如N（n），反之應選較松的配合，如：K（k）或JS（js）。71

利用過盈來保證固定或傳遞載荷，過盈配合傳遞載荷有時需要加鍵或銷連接。H/pH/r……H/zc越來越緊常用過盈配合H/p——

小過盈配合H/r——中等過盈配合H/s——半永久連接H/u——永久連接c)過盈配合

傳遞轉(zhuǎn)矩需加鍵72過盈配合有P～ZC（p～zc）13種基本偏差，特點：由于有過盈，裝配后孔的尺寸被脹大而軸的尺寸被壓小，產(chǎn)生彈性變形，在結(jié)合面上產(chǎn)生一定的正壓力和摩擦力，用以傳遞力矩和緊固零件。選擇過盈配合時，如不加鍵、銷等緊固件，則最小過盈應能保證傳遞所需的力矩，最大過盈應不使材料破壞，故配合公差不能太大，所以公差等級一般為IT5～IT7?；酒罡鶕?jù)最小過盈量及結(jié)合件的標準來選取。73

運動精度定心精度拆卸情況載荷大小

軸孔溫差

（2）工作條件對配合的松緊要求二者均要求時，選小間隙配合二者均要求時，選過渡、小間隙配合載荷越大，選擇的配合要求越緊溫差越大選擇的配合應該越松74（3）裝配變形對配合選擇的影響

75（4）生產(chǎn)類型對配合選擇的影響

76按大批大量生產(chǎn)時，加工后所得的尺寸通常呈正態(tài)分布；而單件小批量生產(chǎn)時，加工所得的孔的尺寸多偏向最小極限尺寸，軸的尺寸多偏向最大極限尺寸，即呈偏態(tài)分布(為什么)，對于同一使用要求，單件小批生產(chǎn)時采用的配合應比大批大量生產(chǎn)時要松一些。如大批量生產(chǎn)時的φ50H7/js6的要求，在單件小批生產(chǎn)時應選擇φ50H7/h6。同樣，受其它工作條件的影響，配合的間隙或過盈也應隨之變化。77配合件的生產(chǎn)情況78三、公差等級的選擇

基本要求：協(xié)調(diào)使用要求與制造工藝、加工成本之間的關(guān)系。

選擇方法：類比法、計算法

選擇原則：在滿足使用要求的前提下，盡量選取低的等級。79（1）類比法選擇a)熟悉各個公差等級的應用情況(表3-10)

IT01～IT1用于量塊的尺寸公差

IT2～IT5用于精密配合、量規(guī)公差

IT5～