公差--孔轴公差与配合.pptx
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1、第三章 孔、轴公差与配合孔、轴公差与配合1 基本术语及其定义基本术语及其定义一、孔和轴的定义孔和轴的定义 孔通常是指工件的圆柱形内表面,也包括非圆柱形内表面。轴通常是指工件的圆柱形外表面,也包括非圆柱形外表面。二、有关尺寸的术语及定义 1.线性尺寸线性尺寸 尺寸通常分为两类:线性尺寸和角度。2.基本尺寸基本尺寸 基本尺寸是指设计确定的尺寸,用符号D表示。3.极限尺寸极限尺寸 极限尺寸是指孔或轴允许的尺寸的两个极端。用符 号Dmax、Dmin和dmax、dmin表示。4.实际尺寸实际尺寸 实际尺寸是指零件加工后通过测量获得的某一孔或 轴的尺寸。用符号Da和da表示。三、有关偏差和公差的术语及定义
2、1.尺寸偏差尺寸偏差 尺寸偏差尺寸偏差(简称偏差)是指某一尺寸(极限尺寸、实际尺寸等)减去基本尺寸所得的代数差。偏差偏差分为极限偏差和实际偏差。偏差值除零外,前面必须冠以正负号。极限偏差极限偏差是指极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差。(见图3-1)孔ES=Dmax-D;EI=Dmin-D 轴es=dmax-d;ei=dmin-d (3-1)实际偏差实际偏差是指实际尺寸减去基本尺寸所得的代数差,它应限制在偏差范围内,也可达到极限偏差。2.2.尺寸公差尺寸公差 尺寸公差尺寸公差(简称公差)是指最大极限尺寸减去最小极限尺寸所得的差值,或上偏差减去下偏差所得的差值。孔Th=Dmax-D min=ES-E
3、I 轴Ts=dmax-d min=es-ei (3-2)公差与极限偏差的比较两者两者区别:区别:从数值上看:从数值上看:极限偏差是代数值,正、负或零值是有意义的;而极限偏差是代数值,正、负或零值是有意义的;而公差是允许尺寸的变动范围,是没有正负号的绝对值,也不能为公差是允许尺寸的变动范围,是没有正负号的绝对值,也不能为零(零值意味着加工误差不存在,是不可能的)。实际计算时由零(零值意味着加工误差不存在,是不可能的)。实际计算时由于最大极限尺寸大于最小极限尺寸,故可省略绝对值符号。于最大极限尺寸大于最小极限尺寸,故可省略绝对值符号。从作用上看从作用上看:极限偏差用于控制实际偏差,是判断完工零件是
4、否:极限偏差用于控制实际偏差,是判断完工零件是否合格的根据,而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。合格的根据,而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。从工艺上看:从工艺上看:对某一具体零件,公差大小反映加工的难易程度,对某一具体零件,公差大小反映加工的难易程度,即加工精度的高低,它是制定加工工艺的主要依据,而极限偏差即加工精度的高低,它是制定加工工艺的主要依据,而极限偏差则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据。则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据。两者两者联系联系:公差是上、下偏差之代数差的绝对值,所以确定了两:公差是上、下偏差之代数差的绝对值,所以确定了两极限偏差也就确定了公
5、差。极限偏差也就确定了公差。Home 加工误差与公差的关系工件在加工过程中,由于工艺系统误差的影响,使加工后的零件工件在加工过程中,由于工艺系统误差的影响,使加工后的零件的几何参数与与理想值不相符合,其差别称为加工误差。其中包的几何参数与与理想值不相符合,其差别称为加工误差。其中包括:括:尺寸误差尺寸误差:实际尺寸与理想尺寸之差。:实际尺寸与理想尺寸之差。几何形状误差:几何形状误差:宏观几何形状误差(形状误差,由工艺系统误差宏观几何形状误差(形状误差,由工艺系统误差所造成)、微观几何形状误差(表面粗糙度,刀具在工件上留下所造成)、微观几何形状误差(表面粗糙度,刀具在工件上留下的波峰和波长)、表
6、面波度误差(加工过程中振动引起的)。的波峰和波长)、表面波度误差(加工过程中振动引起的)。位置误差位置误差:各要素之间实际相对位置与理想位置的差值。:各要素之间实际相对位置与理想位置的差值。加工误差是不可避免的,其误差值在一定范围内变化是允许的,加工误差是不可避免的,其误差值在一定范围内变化是允许的,加工后的零件的误差只要不超过零件的公差,零件是合格的。所加工后的零件的误差只要不超过零件的公差,零件是合格的。所以,公差是设计给定的,用于限制加工误差的;误差则是加工过以,公差是设计给定的,用于限制加工误差的;误差则是加工过程中产生的。程中产生的。Home 公差是一个没有符号的绝对值,公差不可能为
7、负值或零。3 3公差带示意图及公差带公差带示意图及公差带 见图3-2。公差带是指在公差带示意图中,由代表上偏差和下偏差或者最大极限尺寸和最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。公差带在零线垂直方向上的宽度代表公差值,沿零线方向的长度可适当选取。公差带由“公差带大小”与“公差带位置”两个要素组成,公差带的大小由公差值确定,公差带相对于零线的位置由极限偏差(上偏差后下偏差)确定。经标准化的公差与偏差制度称为极限制极限制。4.4.标准公差标准公差标准公差标准公差是指国家标准所规定的公差值5.5.基本偏差基本偏差基本偏差基本偏差是指国家标准所规定的上偏差或下偏差,它一般为靠近零线或位于零线的那一个极限
8、偏差。四、有关配合的术语和定义四、有关配合的术语和定义1.配合配合配合配合是指基本尺寸相同的,相互结合的孔和轴公差带之间的关系。2.间隙或过盈间隙或过盈间隙或过盈间隙或过盈是指孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。该代数差为正值时,叫做间隙间隙,用符号X表示;该代数配合的概念基本尺寸相同,相互结合的孔、轴公差带之间的关系,称为配合。在前面我们学过有关尺寸、偏差和公差的有关术语和定义,为清楚表示各术语间关系,可作公差与配合示意图。简化它们的关系,即可作公差带图。配合的类别通过公差带图,我们能清楚地看到孔、轴公差带之间的关系。根据其公带位置不同,可分为三种类型:间隙配合、过盈配合和过渡配合。0
9、+-基本尺寸孔轴孔轴孔轴配合制改变孔和轴的公差带位置可以得到很多配合,为便于现代大生产,简化标准,标准对配合规定了两种配合制:基孔制和基轴制。基孔制:基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种配合的一种制度。基孔制中的孔为基准孔,其下偏差为零。0+-基本尺寸孔轴轴轴轴轴轴轴间隙配合过渡配合过盈配合 过渡 或过盈轴配合制(续)基轴制:基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种制度。基轴制中的轴为基准轴,其上偏差为零。0+-轴孔孔孔孔孔孔孔间隙配合过渡配合过盈配合 过渡 或过盈孔差为负值时,叫做过盈过盈,用符号Y表示。3.配合的分类配合的分类(1)间隙配合
10、间隙配合间隙配合间隙配合是指具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。此时,孔公差带在轴公差带上方(见图3-3)Xmax=Dmax-dmin=ES-ei (3-3)Xmin=Dmin-dmax=EI-es (3-4)平均间隙Xav=(Xmax+Xmin)/2 (3-5)间隙数值的前面必须冠以正号。间隙数值的前面必须冠以正号。(2)过盈配合过盈配合过盈配合过盈配合是指具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。此时,孔公差带在轴公差带下方(见图3-4)Ymin=Dmax-dmin=ES-ei (3-6)Ymax=Dmin-dmax=EI-es (3-7)平均过盈Yav=(Ymax+Ymin)/2 (3-8
11、)过盈数值的前面必须冠以负号负号。(3)过渡配合过渡配合过渡配合过渡配合是指可能具有间隙或过盈的配合。孔公差带与轴公差带相互交叠。过渡配合中的平均间隙或平均过盈为:Xav(或Yav)=(Xmax+Ymax)/2 (3-9)(4)配合公差配合公差对孔、轴配合的使用要求为间隙(或过盈)的大小,它应控制在允许的最小间隙(或最大过盈)与最大间隙(或最小过盈)范围内。后者减去前者所得的差值为该配合中的孔与轴公差之和,称为配合公差配合公差。用符号Tf表示,即间隙配合中 Xmax-Xmin=Th+Ts=Tf (3-10)过盈配合中 Ymin-Ymax=Th+Ts=Tf (3-11)过渡配合中 Xmax-Ym
12、ax=Th+Ts=Tf (3-12)配合公差是一个没有符号的绝对值。例1 组成配合的孔50+0.0250 mm和轴50-0.009-0.025 mm,试计算该配合的最大间隙、最小间隙、平均间隙和配合公差,并画出孔轴公差带示意图。解解 由式(3-3)Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.025)=+0.050mm 由式(3-4)Xmin=EI-es=0-(-0.009)=+0.009mm 由式(3-5)平均间隙Xav=(Xmax+Xmin)/2 =+0.0295mm 配配合合公公差差是是指指允允许许间间隙隙或或过过盈盈的的变变动动量量。它它是是设设计计人人员员根根据据机机器器配配合合部部位
13、位使使用用性性能能的的要要求求对对配配合合松松紧紧变变动动的的程程度度给给定定的的允允许许值值。它它反反映映配配合合的的松松紧紧变变化化程程度度,表表示示配配合合精精度度,是是评评定定配配合质量的一个重要的综合指标。合质量的一个重要的综合指标。在在数数值值上上,它它是是一一个个没没有有正正、负负号号,也也不不能能为为零零的的绝绝对对值值。它的数值用公式表示为:它的数值用公式表示为:对于间隙配合对于间隙配合 Tf =XmaxXmin 对于过盈配合对于过盈配合 Tf =YminYmax 对于过渡配合对于过渡配合 Tf =XmaxYmax 将将最最大大、最最小小间间隙隙和和过过盈盈分分别别用用孔孔、
14、轴轴极极限限尺尺寸寸或或极极限限偏偏差差换算后代入上式,则得三类配合的配合公差的共同公式为:换算后代入上式,则得三类配合的配合公差的共同公式为:Tf =Th+Ts 由式(3-10)配合公差Tf=Xmax-Xmin=0.041mm孔轴公差带示意图见图3-6。五、基准制五、基准制 把孔公差带(或轴公差带)的位置固定,而改变为轴公差带(或孔公差带)的位置,来实现所需要的各种配合。这种制度称为基准制基准制。1.基孔制基孔制基孔制基孔制是指基本偏差为一定的孔的公差带,与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度(见图3-7)。基孔制的孔为基准孔,它的基本偏差(下偏差)为零。基孔制的轴为非基准轴。2.
15、基轴制基轴制基轴制基轴制是指基本偏差为一定的轴的公差带,与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度(见图3-8)。基轴制的轴为基准轴,它的基本偏差(上偏差)为零。基轴制的孔为非基准孔。用标准化的孔、轴公差带(即同一极限制的孔和轴)组成各种配合的制度称为配合制配合制。例2 有一过盈配合,孔、轴基本尺寸45mm,要求过盈在-0.045mm至-0.086mm范围内,采用基孔制,取Th=1.5Ts,确定孔、轴的极限偏差,并画出孔轴公差带示意图。解解(1)求孔、轴的公差由式(3-11)得 Ymin-Ymax=Th+Ts=(-0.045)-(-0.086)=0.041mm 本例取 Th=1.5 Ts
16、,即1.5 Ts+Ts=0.041mm Ts=0.016mm,Th=0.025mm。(2)求孔、轴的极限偏差按基孔制,则EI=0,故ES=Th+EI=+0.025mm。由Ymin=ES-ei得 ei=ES-Ymin=(+0.025)-(-0.045)=+0.070mm,es=ei+Ts=(+0.070)+0.016=+0.086mm孔轴公差带示意图见图3-9。例例1、某一基本尺寸为、某一基本尺寸为95mm的滑动轴承机构,根据使用要求,其允许的的滑动轴承机构,根据使用要求,其允许的的最大间隙的最大间隙Xmax=55 m,允许的的最小间隙,允许的的最小间隙Xmin=10 m,试确定此,试确定此配合
17、的孔轴公差带和配合代号。配合的孔轴公差带和配合代号。解解:(:(1)计算允许的配合公差)计算允许的配合公差Tf。由配合公差计算公式得:由配合公差计算公式得:Tf=|Xmax-Xmin|=55-10=45 m。(2)计算查表确定孔、轴的公差等级。)计算查表确定孔、轴的公差等级。按要求有按要求有:Tf TD+Td式中:式中:TD、Td分别为配合的分别为配合的孔、轴的允许公差。孔、轴的允许公差。由表由表1-8查得:查得:IT5=15 m,IT6=22 m,IT7=35 mA、若孔轴公差等级都选、若孔轴公差等级都选IT6级,则配合公差级,则配合公差Tf=2IT6=44m Tf;B、若孔选、若孔选IT7
18、级,轴选级,轴选IT6级,则配合公差级,则配合公差Tf=IT6+IT7=57 m Tf,肯定不符合要求。肯定不符合要求。C、若孔选、若孔选IT6级,轴选级,轴选IT5级,则配合公差级,则配合公差Tf=IT5+IT6=37 m Tf 经过比较分析,经过比较分析,C是合适的。是合适的。(3)、确定孔、轴公差带)、确定孔、轴公差带 假设采用基孔制,则有假设采用基孔制,则有 ,因采用基孔制间隙配合,所以因采用基孔制间隙配合,所以轴的基本偏差应从中选取,且其基本偏差为上偏差轴的基本偏差应从中选取,且其基本偏差为上偏差es.第第三三章章 孔孔轴轴公公差差与与配配合合+0-H6g5 95+0.0220-0.
19、012-0.027Xmin+0.034+0.0120-0.015XminG6h5基孔制基轴制根据题意有:根据题意有:Xmin=EI-es Xmin Xmax=ES-ei Xmax es-ei=IT5=15解此不等式得:解此不等式得:-18 m es-10 m 查表查表1-10可知:轴的基本偏差代号为可知:轴的基本偏差代号为g时,时,es=-12m 公差代号为公差代号为g5,且,且ei=-27 m配合代号为配合代号为若为基轴制,则配合代号为若为基轴制,则配合代号为 第第三三章章 圆圆柱柱公公差差与与配配合合 2 常用尺寸孔、轴公差与配合常用尺寸孔、轴公差与配合 国家标准的构成国家标准的构成 机械
20、产品中,基本尺寸不大于500mm的尺寸段在生产中应用最广,该尺寸段称为常用尺寸常用尺寸。一、标准公差系列标准公差系列1.标准公差等级及其代号标准公差等级及其代号GB/T1800.2-1998将标准公差分为20个等级,分别用IT01、IT1、IT2、IT18表示。2.标准公差因子标准公差因子(自学)自学)标准公差因子标准公差因子是计算标准公差的基本单位,也是制定标准公差数值系列的基础。利用统计分析发现,加工误差范围与基本尺寸的关系呈立方抛物线的关系,如图3-10所示。基本尺寸不大于500mm时,IT5至IT8的标准公差因子i用下式表示:i=0.045D1/3+0.001D (m)(3-13)式中
21、 D基本尺寸(mm)。式(3-13)中第一项表示加工误差范围与基本尺寸大小的关系;第二项表示测量误差与基本尺寸的大小呈线性关系。3 3标准公差数值的计算标准公差数值的计算(自学)自学)计算公式见表3-1标准公差等级公 式 标准公差等级公 式标准公差等级 公 式IT01 0.3+0.008DIT6 10i IT13 250iIT0 0.5+0.012DIT7 16i IT14 400iIT1 0.8+0.020DIT8 25i IT15 640iIT2 (IT1)(IT5/IT1)1/4IT9 40i IT16 1000iIT3 (IT1)(IT5/IT1)2/4IT10 64i IT17 16
22、00iIT4 (IT1)(IT5/IT1)3/4IT11 100i IT18 2500iIT5 7i IT12 160i4 4尺寸分段尺寸分段(自学)自学)为了把标准公差数值的数目减少到最低限度,统一公差数值,简化公差表格,GB/T 1800.31998将基本尺寸分成若干段,见附表3-2。尺寸分段后,对于每一个标准公差等级,同一尺寸分段内(大于D1至Dn)各个尺寸的标准公差数值相同,采用该尺寸分段首末两个尺寸的几何平均值Dj(Dj=D首D末)代入式(3-13)计算标准公差因子,这样就使得同一标准公差等级、同一尺寸分段的标准公差数值相同。附表3-2和3-3就是这样编制的。求基本尺寸为90mm的I
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