几何量公差 尺寸公差ppt课件.ppt

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14几何量公差 本章内容：极限与配合形位公差表面粗糙度几何量公差 几何量公差读懂工程图正确理解图中标注的含义。会标注工程图，能提出合理的图面要求。 44.1极限与配合 互换性同一规格的一批零部件，任取其一，不经任何挑选和修配就能装在机器上，并能满足其使用功能要求的特性叫做互换性。如机器上的螺钉、灯泡，自行车、汽车、钟表上的零部件。标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，作为共同遵守的准则和依据。我国标准分为国家标准（代号为GB）、行业标准（如机械标准JB）、地方标准（DB）和企业标准（QB）。本课程研究的公差标准属于国家基础标准。涉及到的标准如：GB/T1800.1-1997、GB/T1801.1-1999等。标准及标准化 4.1.1极限与配合的基本概念1轴和孔2尺寸3尺寸偏差和公差4配合 孔：通常指工件的圆柱形内表面，也包括其它非圆柱形内表面(由二平行平面形成的包容面)中由单一尺寸确定的部分。轴：通常指工件的圆柱形外表面，也包括其它非圆柱形外表面(由二平行平面形成的被包容面)中由单一尺寸确定的部分。极限与配合的基本概念-轴和孔 极限与配合的基本概念-尺寸（1）尺寸是用特定单位表示长度的数字。（2）基本尺寸(孔D、轴d)设计给定的尺寸（理论值）,是由设计者经过计算或按经验确定后，再按标准选取的标注在设计图上的尺寸。（3）实际尺寸(Da、da)是通过测量所得的尺寸。由于存在测量误差，故实际尺寸并非尺寸的真值；由于存在形状误差，工件同一表面上不同部位的实际尺寸往往不相等。（4）极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。如孔轴其中：较大的一个称为最大极限尺寸（Dmax、dmax）较小的一个称为最小极限尺寸（Dmin、dmin）。 公差与配合的基本术语——尺寸偏差与公差(1)尺寸偏差（偏差）：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差上偏差（ES、es）：最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差；下偏差（EI、ei）：最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差；上偏差和下偏差统称为极限偏差。实际偏差：实际尺寸减其基本尺寸的代数差。偏差可以是正，负或零值。实际偏差应位于极限偏差范围之内。(2)尺寸公差（公差）TD和Td：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值；也等于上偏差与下偏差的代数差的绝对值。是一个绝对值的概念。以孔和轴为例理解上述概念。ecartinferieurecartsuperieurtolerance 2.1公差与配合的基本术语——尺寸偏差与公差(3)偏差与公差的一些公式孔：ES=Dmax-D轴：es=dmax-dEI=Dmin-D           ei=dmin-dTD=︱Dmax-Dmin︱=︱ES-EI︱Td=︱dmax-dmin︱=︱es-ei︱用下例理解上述公式：孔和轴孔和轴孔和轴 极限与配合的基本概念–尺寸公差带图零线：在公差带图中，表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差。正偏差位于其上，负偏差位于其下公差带：在公差带图中，由代表上偏差和下偏差的两条平行直线所限定的一个区域。 极限与配合的基本概念–尺寸公差带图在国家标准中，公差带包括：公差带大小由“标准公差”确定公差带位置由“基本偏差”确定标准公差就是国家标准所确定的公差。（p188表4-4）基本偏差就是用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。（p192表4-8，p196表4-10） 极限与配合的基本概念–尺寸公差带图公差带图中的基本尺寸、最大最小极限尺寸、公差等的概念 公差与配合的基本术语——尺寸公差带图举例：孔φ56H7()公差带大小为0.03；公差带的位置：下偏差EI最靠近零线，是基本偏差，为0。轴φ55k6()公差带大小为0.019下偏差最靠近零线，是基本偏差ei=+0.002孔φ56H7公差带图轴φ55k6公差带图 公差与配合的基本术语——配合配合是指基本尺寸相同、相互结合的轴和孔公差带之间的关系。间隙与过盈孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差，差值为正时，称为间隙，用X表示，差值为负时，称为过盈，用Y表示。间隙过盈 公差与配合的基本术语——配合配合种类1.间隙配合2.过盈配合3.过渡配合间隙配合及其图解过盈配合及其图解过渡配合及其图解 公差与配合的基本术语——配合配合种类1.间隙配合2.过盈配合3.过渡配合孔的公差带在轴的公差带之上，形成具有间隙的配合（包括最小间隙等于零的配合）。孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸之差称为最大间隙(用Xmax表示)。孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差称为最小间隙(用Xmin表示)。Xmax=ES-eiXmin=EI-esXmax=ES-ei=+0.052-(-0.072)=+0.124Xmin=EI-es=0-(-0.020)=+0.020 公差与配合的基本术语——配合配合种类1.间隙配合2.过盈配合3.过渡配合轴的公差带在孔的公差带之上，形成具有过盈的配合（包括最小过盈等于零的配合）。孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸之差称为最小过盈(用Ymin表示)。孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差称为最大过盈(用Ymax表示)。Ymin=ES-eiYmax=EI-esYmin=ES–ei=+0.033-0.035=-0.002Ymax=EI–es=0-(+0.056)=-0.056 公差与配合的基本术语——配合配合种类1.间隙配合2.过盈配合3.过渡配合是指可能具有间隙或过盈的配合。此时，轴公差带与孔公差带相互交叠。孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸的差值称为最大间隙(用Xmax表示)。孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸的差值称为最大过盈(用Ymax表示)。Xmax=ES-eiYmax=EI-esXmax=ES–ei=+0.021–0.002=+0.019Ymax=EI–es=0-(+0.015)=-0.015 公差与配合的基本术语——配合配合公差Tf指允许间隙或过盈的变动量，表示配合松紧程度的变化范围间隙配合中：Tf=∣Xmax-Xmin∣最大间隙-最小间隙过盈配合中：Tf=∣Ymax-Ymin∣最大过盈-最小过盈过渡配合中：Tf=∣Xmax-Ymax∣最大间隙-最大过盈Tf=∣Xmax-Xmin∣=∣(ES-ei)-(EI-es)∣=(ES-EI)+(es-ei)=TD+Td即：配合公差=轴公差+孔公差 公差与配合的基本术语——配合配合公差带图：图解表示配合公差与极限间隙、极限过盈之间的关系。配合公差带在零线上方时为间隙配合(如(1)、(2)组配合)；在零线下方时为过盈配合(如(3)、(4)组)；跨在零线上下两侧为过渡配合(如(5)、(6)组)。用配合公差带宽窄可判断配合精度高低。图中，(6)组配合精度最高，(5)组配合精度最低。 公差与配合的基本术语——配合例：已知公差带图，求XmaxXmin,YmaxYmin等，以及配合公差。a)间隙配合+0-Ф25+21-20-33孔公差带轴公差带解：最大间隙Xmax=ES-ei=+21-(-33)=54μm=Dmax-dmin=25.021-24.967=0.054mm=54μm最小间隙Xmin=EI-es=0-(-20)=20μm=Dmin-dmax=25.0-24.980=20μm配合公差Tf=|Xmax-Xmin|=|54-20|=34μm=TD+Td=21+13=34μm 公差与配合的基本术语——配合例：已知公差带图，求XmaxXmin,YmaxYmin等，以及配合公差。孔公差带轴公差带解：最小过盈Ymin=ES-ei=+21-28=-7μm=Dmax-dmin=25.021-25.028=-0.007mm=-7μm最大过盈Ymin=EI-es=0-41=-41μm=Dmin-dmax=25.0-25.041=-41μm配合公差Tf=|Ymin-Ymax|=|-7-（-41）|=34μm=TD+Td=21+13=34μmb)过盈配合+0-+21+28+41Ф25 公差与配合的基本术语——配合例：已知公差带图，求XmaxXmin,YmaxYmin等，以及配合公差。孔公差带轴公差带解：最大间隙Xmax=ES-ei=+21-2=19μm=Dmax-dmin=25.021-25.002=19μm最大过盈Ymax=EI-es=0-(+15)=-15μm=Dmin-dmax=25.0-25.015=-15μm配合公差Tf=|Xmax-Xmin|=|19-（-15）|=34μm=TD+Td=21+13=34μmc)过渡配合+0-+21+2+15Ф25 4.1.2《极限与配合》国家标准的主要内容及规定1极限制2配合制3一般公差 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制极限制：规定公差带的大小和位置。1标准公差系列2基本偏差系列上偏差下偏差零线基本尺寸下偏差上偏差下偏差上偏差上偏差下偏差 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制标准公差(IT-ISOTolerance)系列标准公差是国家标准规定的极限制中列出的任一公差数值其数值与标准公差等级和基本尺寸有关。标准公差数值表 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制公差等级标准公差共分20级:IT01、IT0、IT1、IT2、…到IT18。公差等级依次降低，相应的标准公差数值依次增大。 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制基本偏差系列1)基本偏差的种类及其代号标准对轴和孔各规定了28个公差带位置,分别由28个基本偏差表示。基本偏差代号用英文字母表示。小写代表轴，大写代表孔。在26个字母中去掉5个容易混淆的字母I(i)、L(l)、O(o)、Q(q)、W(w)，增加7个双写字母CD(cd)、EF(ef)、FG(fg)、JS(js)、ZA(za)、ZB(zb)、ZC(zc)，作为基本偏差代号。 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制孔的基本偏差轴的基本偏差 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制孔的基本偏差 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制轴的基本偏差 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制基本偏差数值（轴） 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制基本偏差数值（轴）可根据基本尺寸、轴的基本偏差代号和公差等级查表4-8获得轴的基本偏差数值。注意：需明确该轴的基本偏差是上偏差还是下偏差。另一个极限偏差数值按照轴的极限偏差与标准公差之间的关系求得。如φ30k6，查表4-8，得到该轴的基本偏差数值：ei=+0.002该轴的标准公差(查表4-4)IT=0.013则另一个极限偏差为es=+0.015+0-+2+15Ф3013 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制基本偏差数值（孔） 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制基本偏差数值（孔）可根据基本尺寸、孔的基本偏差代号和公差等级查表4-10获得孔的基本偏差数值。注意：需明确该孔的基本偏差是上偏差还是下偏差。另一个极限偏差数值按照孔的极限偏差与标准公差之间的关系求得。如φ50P7的基本偏差为：基本偏差代号P，公差等级7级，基本偏差ES=-0.026+Δ，Δ=0.009，所以ES=-0.026+0.009=-0.017。查表4-4，确定标准公差数值φ50IT7=25则EI=-0.04225+0--17Ф50-42 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制公差带系列公差带代号由基本偏差代号和公差等级数字表示。公差带1大小——标准公差2位置——基本偏差基本偏差代号公差等级 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制2）公差带在零件图上的标注一是注公差尺寸的表示；二是未注公差尺寸的表示。注公差尺寸的表示可有三种形式：标注基本尺寸和极限偏差值。如：，此种标注一般适用在单件或小批量生产的产品零件图样上，应用广泛。标注基本尺寸、公差带代号和极限偏差值。如：，此种标注一般适用在中、小批量生产的产品零件图样上。标注基本尺寸和公差带代号。如，此种标注适用在大批量生产的产品零件图样上。 4.1.2《极限与配合》国家标准——极限制3）国标推荐选用的尺寸公差带国家标准推荐了孔和轴的一般、常用和优先选用的公差带轴公差带国家标准推荐的一般、常用和优先选用的轴公差带共有116种，见表4-12。其中方框内(除括号外)为常用公差带，有46种；括号内的为优先选用的公差带，有13种。孔公差带国家标准推荐的一般、常用和优先选用的孔公差带共105种，见表4-13。其中方框内(除括号外)为常用公差带，有31种；括号内的为优先选用的公差带，有13种。选用时，应按照优先、常用、一般公差带的顺序选取。 表4-12不大于500mm的一般、常用和优先轴公差带 表4-13不大于500mm的一般、常用和优先孔公差带 4.1.2《极限与配合》国家标准——配合制配合制是由同一种极限制的轴和孔的公差带组成配合的一种制度。国家标准规定了两种配合制：基孔配合制和基轴配合制。1.基孔配合制指基本偏差为一定的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度，简称基孔制。在基孔制配合中，孔为基准孔，其基本偏差(下偏差)为零，基准孔的基本偏差代号为H。 4.1.2《极限与配合》国家标准——配合制2.基轴配合制指基本偏差为一定的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度，简称基轴制。在基轴制配合中，轴为基准轴，其基本偏差(上偏差)为零，基准轴的基本偏差代号为h。 4.1.2《极限与配合》国家标准——配合制3.配合系列配合代号标准规定，用孔和轴的公差带代号以分数形式组成配合代号。其中，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号，如：φ30H7/g6或。配合代号在装配图上的标注形式：国家标准推荐选用的配合(1)基孔制的优先和常用配合。GB/T1801—1999规定基孔制常用配合46种，优先配合13种。(2)基轴制的优先和常用配合。GB/T1801—1999规定基轴制常用配合35种，优先配合13种。 表4-14基孔制优先、常用配合 表4-15基轴制优先、常用配合 4.1.2《极限与配合》国家标准——一般公差未注公差1.一般公差的概念指在车间普通工艺条件下，机床设备可以保证的公差。2.一般公差的公差等级和极限偏差GB/T1804—2000对一般公差规定了4个公差等级，从高到低依次为：精密级(f)、中等级(m)、粗糙级(c)、最粗级(v)。线性尺寸的一般公差的极限偏差数值见表4-16；倒圆半径和倒角高度尺寸的一般公差的极限偏差数值见表4-17。 表4-16线性尺寸的极限偏差数值(mm)表4-17倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值(mm)4.1.2《极限与配合》国家标准——一般公差未注公差 实例设：在某钻夹具上，钻套与衬套的配合代号为φ30H7/g6，衬套与钻模板的配合代号为φ45H7/n6。试根据这两组配合代号，完成以下工作：可换钻套1-钻模板2-钻套3-衬套4-螺钉 (1)用文字说明“φ30H7/g6和φ45H7/n6”所代表的含义(明确指出：基本尺寸、基准制、基本偏差、公差等级和配合性质等内容)。(2)查表求出“φ30H7/g6和φ45H7/n6”中，轴、孔的基本偏差数值、轴公差和孔公差数值。(3)计算另一个极限偏差数值、配合的极限间隙或极限过盈、配合公差。(4)验算上述计算是否正确？(5)绘制“φ30H7/g6和φ45H7/n6”的尺寸公差带图和配合公差带图。(6)指出在“φ30H7/g6和φ45H7/n6”中，是优先选用的配合还是常用配合？组成配合的公差带是一般选用的公差带？还是常用公差带？或是优先选用的公差带？ 1基准制的选择和应用2尺寸公差等级的选择3配合的选择和应用4.1.3零件的尺寸精度和配合的设计 主要考虑两方面的因素：零件的加工工艺可行性及检测经济性；机械设备及机械产品的结构形式的合理性。基准配合制的选择原则是：优先采用基孔配合制，其次采用基轴配合制，特殊场合应用非基准制。1.基孔配合制的选择同样公差等级情况下，一般来说，孔比轴的加工难度大，尤其是中、小孔的加工和检测，常需采用定值尺寸的刀具和量具。采用基孔配合制，可减少孔的公差带的数量，从而减少孔的定值刀具、量具的规格和数量，获得较佳的经济效益。基准配合制的选择 2.基轴配合制的应用场合1)用冷拉钢制圆柱型材制作光轴作为基准轴这一类圆柱型材的规格已标准化，它作为基准轴，轴径外圆不需切削加工，只要按照不同的配合性质来加工孔，技术与经济效果好。2)轴为标准件或标准部件(如：键、销、轴承等)如轴承外圈外径与箱座孔的配合(φ100J7)、输出轴上键与输出轴上的键槽的配合16N9/h8和键与齿轮毂槽的配合16Js9/h8)均采用基轴配合制。基准配合制的选择3)“一轴多孔”，而且多处配合的松紧程度要求不同的场合。“一轴多孔”指一轴与两个或两个以上的孔组成配合。如内燃机中活塞销与活塞孔及连杆套孔的配合，它们组成三处两种性质的配合。 基准配合制的选择内燃机中活塞销与活塞孔及连杆套孔的配合1—活塞销；2—活塞；3—连杆小头孔一轴多孔且配合性质不同应用基轴制的选择示例 基准配合制的选择采用基孔制配合时采用基轴制配合时 3.非基准制应用的场合国家标准规定：为了满足配合的特殊需要，允许采用非基准制配合，即采用任一孔、轴公差带(基本偏差代号非H的孔或h的轴)组成的配合。基准配合制的选择 1.公差等级的选择原则在满足使用性能的前提下，尽量选取较低的公差等级。2.公差等级的选择方法1)类比法。即经验法。主要是通过查阅有关的参考资料、手册，并进行分析比较后确定公差等级。多用于一般要求的配合。2)计算法。即根据工作条件和使用性能要求确定配合部位的间隙或过盈允许的界限，然后再根据《极限与配合》的标准确定合理的公差等级。多用于重要的配合。尺寸公差等级的选择 3.确定公差等级应考虑的几个问题（1）基本尺寸≤500mm，标准公差≤IT8时，由于孔比同级的轴加工困难，孔比轴低一级配合；标准公差>IT8级或基本尺寸>500mm时，由于孔的测量精度比轴容易保证，采用同级孔、轴配合。（2）既要满足设计要求，又要考虑工艺的可能性和经济性。IT01、IT0、IT1用于高精度量块和标准块的公差；IT2～IT5用于特别精密零件的配合；IT6(孔到IT7)用于要求精密配合的情况；IT7～IT8用于一般精度要求的配合；IT9～IT10用于一般要求场合，或精度要求较高的槽宽配合；IT11～IT12用于不重要的配合；IT12～IT18用于未注尺寸公差的尺寸精度。尺寸公差等级的选择 3)了解各个公差等级的应用范围。见表4-18。4)熟悉各种工艺方法的加工精度。公差等级的应用范围、公差等级与加工方法的关系见表4-19。5)协调与相配零(部)件的精度关系。例如：与滚动轴承配合的轴或孔的公差等级应与滚动轴承的公差等级相匹配。尺寸公差等级的选择 表4-18公差等级的应用范围尺寸公差等级的选择 表4-19各种工艺方法的加工精度尺寸公差等级的选择 1.配合选择的原则：根据使用要求——配合公差(间隙或过盈)的大小，确定与基准件相配的孔、轴的基本偏差代号，同时确定基准件及配合件的公差等级。尽可能选用国标推荐的优先配合。2.配合选择的方法1)类比法主要应用在一般、常见的配合中。2)计算法主要用于：保证与滑动轴承的间隙配合；完全依靠装配过盈传递负荷的过盈配合。3)试验法主要用于新产品和特别重要配合的选择。配合的选用 3.各类配合的选择1)间隙配合的选择应用场合：孔轴之间有相对运动或需要拆卸的无相对运动的配合部位。基孔制的间隙配合，轴的基本偏差代号为：a～h；基轴制的间隙配合，孔的基本偏差代号为A～H。2)过渡配合的选择主要场合：孔与轴之间有定心要求，而且需要拆卸的静联接(即无相对运动)的配合部位。基孔制的过渡配合，轴的基本偏差代号为：js～m(n、p)；基轴制的过渡配合，孔的基本偏差代号为JS～M(N)。3)过盈配合的选择应用场合：孔与轴之间需要传递扭矩的静联接的配合部位。基孔制的过盈配合，轴的基本偏差代号为：(n、p)r～zc；基轴制的过盈配合，孔的基本偏差代号为(N)P～ZC。配合的选用 孔的基本偏差轴的基本偏差配合的选用 练习下列配合属于哪种基准制的哪种配合，确定其配合的极限间隙（过盈）和配合公差。并画出其公差带图。ø50H8/f7ø30K7/h6ø30H7/p6000+++---ø50ø30ø30+0.039-0.025-0.050+0.006+0.021+0.035+0.022-0.015-0.013 练习已知某过盈配合的孔、轴基本尺寸为45mm，孔的公差为0.025mm，轴的上偏差为0，最大过盈为-0.050mm，配合公差为0.041mm。试求：①孔的上、下偏差；②轴的下偏差和公差；③最小过盈；④平均过盈；⑤画出尺寸公差带示意图；⑥写出配合代号。