中北大學(xué)互換性第2章極限與配合及圓柱結(jié)合的互換性J.ppt

1、,第 2 章,極限與配合及圓柱結(jié)合 的互換性,2.1 概述,2.3 標(biāo)準(zhǔn)公差系列,2.4 基本偏差系列,2.5 公差帶與配合的標(biāo)準(zhǔn)化,2.6 線性尺寸的未注公差,2.2 極限與配合的基本術(shù)語(yǔ)及定義,2.7 公差與配合的選用,2.1 概述,圓柱結(jié)合 由孔和軸構(gòu)成，該結(jié)合由結(jié)合直徑與結(jié)合長(zhǎng)度兩個(gè)參數(shù)確定，它是機(jī)械制造中應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)合。 公差制 圓柱結(jié)合的公差制是機(jī)械工程方面重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，包括極限制、配合制、檢驗(yàn)制及量規(guī)制等。 公差制不僅用于圓柱形內(nèi)、外表面的結(jié)合，也適用于其它結(jié)合中由單一尺寸確定的部分。,極限：允許尺寸的變動(dòng)量。 主要協(xié)調(diào)機(jī)器零件使用要求與制造要求的矛盾。,配合：基本尺寸相

2、同的，相互結(jié)合的孔和軸公差帶之 間的關(guān)系。 反映組成機(jī)器的零件相互之間的關(guān)系。,極限與配合（公差與配合）,極限與配合GB組成 GB/T 1800.1-1997極限與配合 基礎(chǔ) 第1部分 詞匯 GB/T 1800.2-1998極限與配合 基礎(chǔ) 第2部分 公差、偏差和配合的基本規(guī)定 GB/T 1800.3-1998極限與配合 基礎(chǔ) 第3部分 標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差的數(shù)值表 GB/T 1800.4-1999極限與配合 標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)和孔軸的極限偏差表,GB/T 1801-1999極限與配合 公差帶和配合的選擇 GB/T 1804-2000一般公差 未注公差的線性和 角度尺寸的公差,極限與配合GB之特點(diǎn) 應(yīng)

3、用最為廣泛，公認(rèn)非常重要 尺寸公差帶的標(biāo)準(zhǔn)化 大小 標(biāo)準(zhǔn)公差（系列） 位置 基本偏差（系列） 同時(shí)規(guī)定了測(cè)量與檢驗(yàn)制 用以保證極限與配合標(biāo)準(zhǔn)的貫徹執(zhí)行。,2.2 極限與配合的基本術(shù)語(yǔ)及定義,2.2.1 有關(guān)孔和軸的定義 2.2.2 有關(guān)尺寸的術(shù)語(yǔ)和定義 2.2.3 有關(guān)尺寸偏差和公差術(shù)語(yǔ)和定義 2.2.4 有關(guān)尺寸配合的術(shù)語(yǔ)和定義,2.2.1 孔和軸 在滿(mǎn)足互換性的配合中，孔和軸具有廣泛的含義，即：,孔：指圓柱形內(nèi)表面及其它內(nèi)表面中，由單一尺寸確定的部分，其尺寸用 D 表示,為包容面；,軸：指圓柱形外表面及其它外表面中，由單一尺寸確定的部分,其尺寸用 d 表示,為被包容面。,孔和軸,2.2.2

4、 尺寸,1.尺寸（size） 用特定單位表示線性尺寸值的數(shù)字。 尺寸的單位: mm 幾種尺寸 基本尺寸 實(shí)際尺寸 極限尺寸 實(shí)體尺寸 作用尺寸,2.基本尺寸（Basic Size ）: 設(shè)計(jì)給定的尺寸 D, d 是計(jì)算極限尺寸和極限偏差的起始尺寸.,3.實(shí)際尺寸（Actual Size）: 通過(guò)測(cè)量獲得的尺寸 包含測(cè)量誤差 同一表面不同部位的實(shí)際尺寸往往也不同 用Da , da 局部實(shí)際尺寸 是一個(gè)孔或軸的任一橫截面中的任一距離或任何兩對(duì)徑點(diǎn)之間測(cè)得的尺寸,4. 極限尺寸（limits size） 允許零件實(shí)際尺寸變化的兩個(gè)極限值。 最大極限尺寸: Dmax dmax 最小極限尺寸: Dmin

5、 dmin,尺寸合格條件 Dmax Da Dmin dmax da dmin,5.最大實(shí)體極限(MML)和最小實(shí)體極限(LML),MML：在允許的公差范圍內(nèi),孔、軸具有允許的材料量為最多狀態(tài)下的極限尺寸。,LML：在允許的公差范圍內(nèi),孔、軸具有允許的材料量為最少狀態(tài)下的極限尺寸。,2.2.3 公差與偏差,1.偏差（Deviation） 某一尺寸減去基本尺寸所得的代數(shù)差 上偏差（ES、es）= 最大極限尺寸基本尺寸 下偏差（EI、ei）= 最小極限尺寸基本尺寸 實(shí)際偏差（Ea、ea）=實(shí)際尺寸 - 基本尺寸,尺寸合格條件（用極限偏差表示）,ES Ea EI es ea ei,2.尺寸公差（Siz

6、e Tolerance） 允許尺寸的變動(dòng)量 公差= 最大極限尺寸-最小極限尺寸 公差= 上偏差 - 下偏差,Tf = dmax - dmin Tf = es - ei,TH = Dmax - Dmin TH = ES - EI,例:基本尺寸d = 50，dmax = 50.004， dmin = 49.992，試計(jì)算極限偏差和公差。,解: es =dmax - d = 50.004 50 = 0.004 = 4m ei =dmin - d = 49.992 50 =0.008 = 8 m Tf = dmax- dmin = 4 (8) = 12 m,dmax - dmin,0,3.公差帶( t

7、olerance zone ),0,公差帶:由代表上下偏差的兩條直線所限定的區(qū)域,+,-,+0.004,-0.008,零 線:表示基本尺寸(零偏差線),4.標(biāo)準(zhǔn)公差（IT）(Standard Tolerance)： 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)極限與配合制中所規(guī)定的用來(lái)確定公差帶大小的任一公差。,5.基本偏差(Fundamental deviation): 用來(lái)確定公差帶相對(duì)于零線位置的上偏差或下偏差。,一般為靠近零線的那個(gè)偏差,如何確定 ?,公差與極限偏差的比較,從數(shù)值看 極限偏差是代數(shù)值，正，負(fù)或零值是有意義的 公差是允許尺寸的變動(dòng)范圍，是沒(méi)有正負(fù)號(hào)的絕對(duì)值，也不能為零 從作用看 極限偏差用于控制實(shí)際偏差，判

8、斷完工零件是否合格 公差用于控制一批零件實(shí)際尺寸的差異程度 從工藝看 對(duì)某一具體零件，極限偏差則是調(diào)整機(jī)床決定切削工具與工件相對(duì)位置的依據(jù) 公差大小反映加工的難易程度，即加工精度的高低，它是制定加工工藝的主要依據(jù),2.2.4 配合與基準(zhǔn)制,1.配合（fit）: 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。 含義： (1) 指孔，軸的結(jié)合，存在包容與被包容的關(guān)系 (2) 相互結(jié)合的孔，軸的基本尺寸相同 (3) 配合的松緊程度，與間隙或過(guò)盈及其大小有關(guān)，即與 孔，軸 公差帶的相互位置有關(guān) (4) 配合的松緊變動(dòng)，即配合精度與孔，軸公差帶的大小 有關(guān),（1）基孔制（hole-basic sys

9、tem of fit）: 基本偏差固定不變的孔的公差帶,與不同基本偏差的軸公差 帶形成各種配合的一種制度,基準(zhǔn)孔 EI=0 代號(hào): H ES=IT孔,（2）基軸制（shaft-basic system of fit） : 基本偏差固定不變的軸的公差帶,與不同基本偏差 的孔公差帶形成各種配合的一種制度,基準(zhǔn)軸 es=0 代號(hào): h ei=-IT軸,2.間隙與過(guò)盈,孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差。 間隙：+，0 過(guò)盈：-，0 過(guò)盈量符號(hào)為負(fù)！ 反映配合的松緊。,教材規(guī)定計(jì)算中， 以“X”表示間隙， 以“Y”表示過(guò)盈。,3.間隙配合（clearance fit）: 保證具有間隙(包括最小間

10、隙為零 )的配合。,Xmax=Dmax-dmin=ES-ei,Xmin=Dmin-dmax=EI-es,Tf = Xmax-Xmin =Th+TS,Xmax,Xmin,例:孔、軸相配合,孔50 ,軸50 ,計(jì) 算間隙（或過(guò)盈）和配合公差,+0.025,0,-0.025,-0.050,解：,+0.025,-0.025,-0.050,0,+,-,孔,軸,Xmax = 0.025-(-0.050)=0.075,Xmin = 0-(-0.025)=0.025,Tf = 0.075-0.025 = 0.050,50,4.過(guò)盈配合(interference fit) : 保證具有過(guò)盈(包括最小過(guò)盈為零 )

11、的配合,Ymax=Dmin-dmax=EI-es,Ymin=Dmax-dmin=ES-ei,Tf= Ymax- Ymin = Th+TS,Ymax,Ymin,例:孔、軸相配合,孔50 ,軸50 , 計(jì)算過(guò)盈（或間隙）和配合公差,+0.025,0,+0.043,+0.059,+0.025,0,+,-,孔,+0.043,+0.059,軸,解：,Ymax= 0-0.059=-0.059,Ymin= 0.025-0.043=-0.018,Tf = -0.018-(-0.059)=0.041,50,5.過(guò)渡配合（transition fit ）: 可能具有間隙也可能具有過(guò)盈的配合,Xmax=Dmax-d

12、min=ES-ei,Ymax=Dmin-dmax=EI-es,Tf= Xmax - Ymax = Th+TS,6.配合公差（Variation of Fit）,配合公差: 組成配合的孔軸公差之和; 是指允許間隙或過(guò)盈的變動(dòng)量; 反映配合的松緊變化程度； 表示配合精度； 是評(píng)定配合質(zhì)量的一個(gè)重要的綜合指標(biāo)； 沒(méi)有正、負(fù)號(hào)，也不能為零的絕對(duì)值。,間隙配合 Tf =XmaxXmin 過(guò)盈配合 Tf =YminYmax Tf = Th+TS 過(guò)渡配合 Tf =XmaxYmax,例:孔、軸相配合,孔50 ,軸50 , 計(jì)算間隙（或過(guò)盈）和配合公差,+0.025,0,+0.038,+0.002,+0.02

13、5,0,+,-,孔,+0.002,+0.038,軸,解：,Xmax=0.025-0.002=0.023,Ymax=0-0.038=-0.038,Tf=0.023-(-0.038)=0.061,50,2.3 標(biāo)準(zhǔn)公差系列,3. 基本尺寸分段 同一尺寸分段范圍內(nèi)，在相同公差等級(jí)的情況下，規(guī)定相同的公差值,2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)公差(standard tolerance)： 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的用以確定公差帶大小的任意公差值,2. 標(biāo)準(zhǔn)公差因子(standard tolerance factor ) i,1. 公差等級(jí) IT01、IT0、IT1、 IT2 、 IT18,5003150mm,標(biāo)準(zhǔn)公差計(jì)算公式,T=

14、a i,標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表,標(biāo)準(zhǔn)公差求解舉例,如：基本尺寸35， 求IT7、 IT8 35屬于3050尺寸分段（表22) D的幾何平均值： D = = = 38.73 由式(28)公差因子 0.45 + 0.001D 0.45 +0.00138.73 = 1.56 由表21 IT7 =16161.5624.9625（m） IT825251.5639（m）,2.4 基本偏差系列,去掉: i，l，o，q，w (I，L，O，Q，W) 增加：cd，ef，fg，za，zb，zc，js (CD，EF，F(xiàn)G，ZA，ZB，ZC，JS),基本偏差: 用來(lái)確定公差帶位置的上偏差或下偏差， 在公差帶圖中靠近零線的那個(gè)偏

15、差， 它是公差帶位置標(biāo)準(zhǔn)化的唯一指標(biāo)。,2.4.1 基本偏差及其代號(hào),軸的基本偏差系列：28種 a zc 孔的基本偏差系列：28種 A ZC,28種孔、軸基本偏差系列分布,2.4.2 軸的基本偏差,以基孔制配合來(lái)考慮 ah:間隙配合, 基本偏差es0, Xmin=|es| ei= es-IT,j n: 過(guò)渡配合 基本偏差ei ， es = ei + IT,pzc: 過(guò)盈配合 基本偏差ei0， es = ei +IT,例: 查表求 60f7 的上下偏差,ei=es-IT7= -30-(-30)= -60m= -0.06mm,查表2-2知，標(biāo)準(zhǔn)公差 IT7=30m=0.03mm,查表2-4知，基本

16、偏差 es= -30m= -0.03mm,2.4.3 孔的基本偏差,1 通用規(guī)則 用同一字母表示的孔、軸基本偏差 絕對(duì)值相等,而符號(hào)相反。 A H: EI=es 所有公差等級(jí) KZC: ES=ei 標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8 K,M,N 標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T7 PZC,2 特殊規(guī)則 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8的 K,M,N 和 IT7的 PZC ES=ei(ITnITn-1) 其中:ITn: n級(jí)孔的標(biāo)準(zhǔn)公差； ITn-1:比某一等級(jí)孔高一公差等級(jí)軸的標(biāo)準(zhǔn)公差,零件圖的尺寸公差標(biāo)注,（1）尺寸的極限與配合要求,應(yīng)用舉例一(公式法),例2-4 試計(jì)算30H7f6 和 30F7h6 配合中 孔與軸的極限偏差。,解：30H7f6

17、配合，基本尺寸屬于1830mm尺寸段， 故幾何平均值為 mm,根據(jù)（2-8）式，標(biāo)準(zhǔn)公差因子為：,所以 IT6=a*i=101.30713m IT7=a*i=161.30721m,根據(jù)表2-3，軸f6的基本偏差為上偏差，數(shù)值為,軸f6的下偏差為,故有,應(yīng)用舉例一(公式法),孔F7的基本偏差應(yīng)按通用規(guī)則換算，故 EI=-es = + 20m 孔F7的上偏差 ES=EI+IT7=+20+21=+41m,基準(zhǔn)軸h6的上偏差 es=0 下偏差 ei=es-IT6=0-13=-13m,基準(zhǔn)孔H7的基本偏差為下偏差，且 EI=0 上偏差 ES=EI+IT7=0+21=+21m,故有,公差帶圖解見(jiàn)P22圖2

18、-6（a）。,應(yīng)用舉例二(查表法),例2-5 試確定30H8p8和30P8h8配合中孔與軸的極限偏差。,解：由表2-1查得 IT8=33m,軸p8的基本偏差為下偏差，查表2-4得：ei=+22m,軸p8的上偏差 es=ei+IT8=+22+33=+55m,基準(zhǔn)孔H8的下偏差 EI=0 上偏差 ES=EI+IT8=+33m 孔p8的基本偏差為上偏差，查表2-5得：ES=-22m,孔P8的下偏差 EI=ES-IT8=-22-33=-55m,應(yīng)用舉例二,基準(zhǔn)軸h8的上偏差 es=0 下偏差 ei=es-IT8=-33m 由此可得： 公差帶圖解見(jiàn)圖2-11（b）。,應(yīng)用舉例三(查表法),例2-6 試確

19、定30H7p6和30P7h6配合中孔與軸的極限偏差。 解：由表2-2查得 IT7=21m，IT6=13m,由表2-4查得，軸p6的基本偏差為下偏差， ei=+22m 軸p6的上偏差 es=ei+IT6=+22+13=+35m,孔P7的基本偏差為上偏差，應(yīng)按特殊規(guī)則換算(也可由表2-5查得)： = IT7- IT6=21-13=8m ES=-ei+=-22+8=-14m 孔P7的下偏差 EI=ES-IT7=-14-21=-35m,由此可得： ， ；,孔30H7、軸30h6見(jiàn)例2-4。公差帶圖解見(jiàn)圖2-11（c）。,公差帶圖解2-11,二 配合 基孔制: 優(yōu)先13種, 常用59種 基軸制: 優(yōu)先1

20、3種, 常用47種,2.5 公差與配合的標(biāo)準(zhǔn)化,一 公差帶 對(duì)500,規(guī)定了一般、常用、和優(yōu)先 選用的軸和孔公差帶：,一般、常用和優(yōu)先的孔公差帶（基本尺寸500mm）,一般、常用和優(yōu)先的軸公差帶（基本尺寸500mm）,基孔制優(yōu)先、常用配合（基本尺寸500mm）,基軸制優(yōu)先、常用配合（基本尺寸500mm）,2.6 線性尺寸的未注公差,一. 一般公差(general tolerance) 指在車(chē)間一般加工條件下可以保證的公差 二. 原因 1.較低精度等級(jí)的非配合尺寸 2.現(xiàn)有的加工工藝、設(shè)備可保證的公差 3.對(duì)功能無(wú)特殊要求的要素 4.為簡(jiǎn)化制圖,1.適用于金屬切削加工尺寸,也適用于一般的沖 壓加

21、工尺寸 2.適用于線性尺寸、角度尺寸,形狀和位置幾何 要素 3.非配合尺寸,三. 適用的范圍,2.給出了 線性尺寸 和 導(dǎo)角高度、倒圓半徑 的四個(gè)公差等級(jí)的極限偏差 3.標(biāo)準(zhǔn)不分孔、軸、長(zhǎng)度，其極限偏差均按雙向?qū)ΨQ(chēng)分布取值,1.四個(gè)等級(jí) f 精密級(jí) c 粗糙級(jí) m 中等級(jí) v 最粗級(jí),四.一般公差的規(guī)定,1.采用一般公差的要素在圖樣上不單獨(dú)注出公 差,而是在圖樣、技術(shù)文件中作出總的說(shuō)明 2.在圖樣上,技術(shù)文件中用本標(biāo)準(zhǔn)號(hào)和公差等 級(jí)符號(hào)表示 如: GB1804/T m,五.表示方法,2.7 公差與配合的選擇,2.7.1 基準(zhǔn)制的選擇,（1）優(yōu)先選用基孔制；,基準(zhǔn)制； 公差等級(jí)； 配合,（2）當(dāng)

22、采用基軸制有明顯的經(jīng)濟(jì)效益； 如 農(nóng)機(jī)、紡機(jī)產(chǎn)品 采用冷拔鋼作軸 當(dāng)有特殊結(jié)構(gòu)時(shí) 如 同一根軸（基本尺寸相同）的多處與孔配 合，且配合性質(zhì)要求不同。,定尺寸刀具,2,3,1,例:內(nèi)燃機(jī)中的活塞銷(xiāo)1與活塞2及連桿3的配合,1）若采用基孔制配合, ,2）若采用基軸制配合,30,h5,M6,30,h5,M6, ,外圈與殼體孔采用基軸制,（3）與標(biāo)準(zhǔn)件配合時(shí),基準(zhǔn)值 由標(biāo)準(zhǔn)件決定,內(nèi)圈與軸徑采用基孔制,（4）在特殊應(yīng)用時(shí),允許采用任一孔、軸公差帶 組成配合,Xmax=0.229 Xmix=0.091,2.7.2 公差等級(jí)的確定,協(xié)調(diào)零、部件的使用與制造工藝、成本之間的矛盾 (1) 滿(mǎn)足使用要求的最低等

23、級(jí) (2) 尺寸500,標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8時(shí), 推薦孔比軸 低一等級(jí)相配合 標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8或尺寸500，推薦孔、軸同級(jí)相配合 (3) 選擇公差等級(jí)時(shí),應(yīng)考慮與其相關(guān)零件或部件的精度,2.7 公差與配合的選擇,公差等級(jí)的應(yīng)用,各種加工方法的加工精度,鉆孔夾具示意圖,1：鉆模板，2：鉆頭，3：定位套，4：鉆套，5：工件,（1）大間隙,大間隙配合，用于不重要的配合或高溫及工作條件較差處的配合。,管道法蘭連接配 合，外徑采用很松 的配合,（2）正常間隙,基本偏差D(d)E(e)為較大間隙配合，使用于IT6IT11級(jí)。圖為C616尾架部位，偏心軸815與尾架體802有前后兩孔相配合，為補(bǔ)償尾架體前后兩孔同軸度誤差，及便于裝配，采用較松的配合H8/d8。,偏心軸與尾架體配合,配合的間隙較大，多用于精度要求不高、易于轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐，如球磨機(jī)、軋鋼機(jī)等重型機(jī)械的滑動(dòng)軸承、密封蓋與軸的配合；或用與大跨距支撐和多支點(diǎn)支撐,內(nèi)燃機(jī)