第三节 机械零件的公差与配合一、公差与配合的基本概念公差加工误差一、公差与配合的基本概念
1,有关,尺寸,的术语和意义
( 1)尺寸尺寸是用 特定单位 表示长度的数字。
1,有关,尺寸,的术语和意义
( 2)基本尺寸基本尺寸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。
1,有关,尺寸,的术语和意义
( 3)实际尺寸实际尺寸是通过测量所得的尺寸。
1,有关,尺寸,的术语和意义
( 4)极限尺寸极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。
其中:较大的一个称为 最大极限尺寸较小的一个称为 最小极限尺寸
( 4)极限尺寸图 2-8 公差与配合示意图 图 2-9 公差带图
2,有关,公差、偏差及误差,的术语和定义
( 1)尺寸偏差尺寸偏差 =某一尺寸 -基本尺寸偏差包括:实际偏差 =实际尺寸 -基本尺寸极限偏差极限偏差上偏差 =最大极限尺寸 —基本尺寸
ES( 孔),es( 轴)
下偏差 = 最小极限尺寸 —基本尺寸
EI( 孔),ei( 轴)
2,有关,公差、偏差及误差,的术语和定义
( 2)尺寸公差(公差)
尺寸 公差是指尺寸允许的变动量。
尺寸 公差 = 最大极限尺寸 —最小极限尺寸
= 上偏差 —下偏差
2,有关,公差、偏差及误差,的术语和定义
( 3)零线零线是在公差带图中,确定偏差的一条基准直线,也叫零偏差线。
2,有关,公差、偏差及误差,的术语和定义
( 4)公差带上偏差下偏差零线基本尺寸下偏差上偏差
2,有关,公差、偏差及误差,的术语和定义
( 4)公差带在公差带图中,由代表上、下偏差两条直线所限定的一个区域称为公差带。
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
2,有关,公差、偏差及误差,的术语和定义
( 5)标准公差标准公差就是国家标准所确定的公差。
2,有关,公差、偏差及误差,的术语和定义
( 6)基本偏差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。
2,有关,公差、偏差及误差,的术语和定义
( 7)误差误差是指零件的设计值 X0与加工后的实测值 Xi之差,用△ Xi表示。
即 △ Xi = Xi — X0
式中,i = 1,2,3,…,n,为测量次数。
误差△ Xi恒不为零 !
3,有关,配合,的术语和定义
( 1)配合配合就是基本尺寸相同的、相互结合的孔与轴公差带之间的相配关系。
基孔制基轴制基孔制基孔制是基本偏差固定不变的孔公差带,
与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。
基孔制的孔为基准孔,它的下偏差为零。
基准孔的代号为,H”。
ES
EI=00 基本尺寸
H
图 2-11 基孔制配合与基轴制配合基轴制基轴制是基本偏差固定不变的轴公差带,
与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度。
基轴制的轴为基准轴,它的上偏差为零。
基准轴的代号为,h”。
es=0
ei
0 基本尺寸
h
图 2-11 基孔制配合与基轴制配合
(2)配合类型 间隙配合过渡配合过盈配合
(2) 配合类型间隙配合:当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)。
图 2-11 基孔制配合与基轴制配合
(2)配合类型过盈配合:当孔的公差带在轴的公差带之下,形成具有过盈的配合(包括最小过盈等于零的配合)。
图 2-11 基孔制配合与基轴制配合
(2)配合类型过渡配合:当孔与轴的公差带相互交迭,
既可能形成间隙配合,也可能形成过盈配合。
图 2-11 基孔制配合与基轴制配合
(3)配合公差允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。
间隙配合:配合公差 =最大间隙 —最小间隙过盈配合:配合公差 =最大过盈 —最小过盈过渡配合:配合公差 =最大间隙 +最大过盈
(3)配合公差配合公差 =轴公差 +孔公差二、标准公差系列与基本偏差系列
1,标准公差系列
P28 表 2-7
1,标准公差系列
( 1)公差单位( 公差因子,单位 μm)
当尺寸 ≤500mm时,
( mm)
D001.0D45.0 3i
反映加工误差 反映测量误差
1,标准公差系列
( 2)公差等级标准公差共分 20级,
IT01,IT0,IT1,IT2,… 到 IT18。
IT—国际标准公差 ( ISO Tolerance) 的缩写代号
IT7表示标准公差 7级 。
从 IT01至 IT18,公差等级依次降低,相应的标准公差数值依次增大 。
1,标准公差系列
( 2)公差等级公差等级系数 a( 见表 2-6)
标准公差的值 T= a i
表 2-6 尺寸 ≤500mm的 IT5至 IT18级标准公差计算表公差等级 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12
公差值 7i 10i 16i 25i 40i 64i 100i 160i
1,标准公差系列
( 3)基本尺寸分段
D001.0D45.0 3i
标准公差的值 T= a i
1,标准公差系列
( 3)基本尺寸分段例:基本尺寸 φ 45 mm( 在> 30mm~ 50mm 尺寸段 )
的 IT6与 IT7的公差值 。
计算基本尺寸 ( mm) 73.385030D
1,标准公差系列例:基本尺寸 φ 45 mm( 在> 30mm~ 50mm
尺寸段)的 IT6与 IT7的公差值。
公差单位
(mm)
IT6 = 10 i = 10× 1.56≈ 16 (mm)
IT7 = 16 i = 16× 1.56≈ 24.97≈ 25 (mm)
56.173.38001.073.3845.0 3i
2,基本偏差系列图 2-15 基本偏差系列
2,基本偏差系列
( 1)轴的基本偏差请看 P32 表 2-9
2,基本偏差系列
( 1)轴的基本偏差有了基本偏差和标准公差,就不难求出轴的另一个偏差 ( 上偏差或下偏差 ),
es = ei + IT
ei = es – IT
2,基本偏差系列
( 1)轴的基本偏差
1) a,b,c三种用于大间隙或热动配合;
2) d,e,f主要用于旋转运动;
3) g主要用于滑动和半液体摩擦,或用于定位配合;
4) cd,ef,fg适用于小尺寸的旋转运动件;
5) j~h主要用于过渡配合,对中性好;
6) p ~ zc主要用于过盈配合,保证轴和孔有足够的连接强度 。
2,基本偏差系列
( 2)孔的基本偏差请看 P34 表 2-10
2,基本偏差系列
( 2)孔的基本偏差当基本尺寸 ≤ 500mm时,孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得来的 。
孔与轴基本偏差换算的前提是:
,基本偏差代号相当时,应保持配合相同,。
换算规则:
1) 通用规则
a) 全部间隙配合 A~H;
b) 标准公差 >IT8的 K,M,N;
c) 标准公差 >IT7的 P~ZC;
孔的基本偏差与轴的基本偏差数值相等,但符号相反 。
但有个别例外,对公差等级 >IT8,基本尺寸 >3mm的 N,
其基本偏差 ES= 0。
换算规则:
2) 特殊规则
a) 标准公差 ≤IT8的 K,M,N;
b) 标准公差 ≤IT7的 P~ZC;
孔的基本偏差要在上述基础上增加一个 Δ值 。
三、公差与配合的基准制与公差等级
1,国家标准规定的公差与配合图 2-17 尺寸 ≤500mm轴的(方框内的)一般常用和(圆圈内的)优先公差图 2-18 尺寸 ≤500mm孔的(方框内的)一般常用和
(圆圈内的)优先公差图 2-19 基孔制优先配合公差带 图 2-20 基轴制优先配合公差带三、公差与配合的基准制与公差等级
2,基准制的选用一般情况下,应优先选用基孔制。
三、公差与配合的基准制与公差等级
3,公差与配合的选用选择公差与配合的主要内容有:
1)确定基准制;
2)确定公差等级;
3)确定配合种类。
选择公差与配合的原则是在保证机械产品基本性能的前提下,充分考虑制造的可行性,并应使制造成本最低。
三、公差与配合的基准制与公差等级
4,公差等级的选用选用的原则如下:
(1) 对于基本尺寸 ≤500mm的轴孔 配合,当标准公差 ≤IT8时,国家标准推荐孔比轴低一级相配合;
但当标准公差> IT8级或基本尺寸> 500mm的配合,推荐采用同级孔,轴配合 。
(2) 选择公差等级,既要满足设计要求,又要考虑加工的可能性与经济性 。
4,公差等级的选用
1) IT01,IT0,IT1级公差一般用于高精度量块和其它精密标准量块的尺寸。
2) IT2~IT5级公差用于特别精密的零件尺寸。
3) IT5( 孔到 IT6) 级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸;
4) IT6( 孔到 IT7) 级公差用于零件较精密的配合尺寸;
5) IT7~IT8级用于一般精度要求的配合尺寸;
6) IT9~IT10级常用于一般要求的配合尺寸,或精度要求较高的与键配合的槽宽尺寸。
7) IT11~IT12级公差用于不重要的配合尺寸。
8) IT12~IT18级公差用于未注公差的尺寸。
三、公差与配合的基准制与公差等级
5,配合的选用应尽可能选用优先配合和常用配合。
四、形状公差与位置公差
(一) 形状公差和形状误差
1.形状公差构成机械零件形状的几何要素 所允许的变动量称为形状公差 。
四、形状公差与位置公差
(一) 形状公差和形状误差
2.形状误差:
形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动量。
四、形状公差与位置公差形状误差的评定原则最小条件,是指被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。
例:
四、形状公差与位置公差
(二) 形状公差的项目
(二) 形状公差的项目
1,直线度公差实际被测要素对理想直线的允许变动量。
1,直线度公差
1)在给定平面内的直线度公差带图 2-21 给定平面内的直线度公差带
1,直线度公差
2)在给定一个方向上的直线度公差带图 2-22 给定一个方向上的直线度公差带
1,直线度公差
3)在给定相互垂直的两个方向上的直线度公差带图 2-23 给定两个方向上的直线度公差带
2,平面度公差平面度公差是实际被测要素对理想平面的允许变动量,其公差带是距离为公差值 t的两平行平面之间的区域。
图 2-24 平面度公差带
3,圆度公差实际被测要素对理想圆的允许变动量,其公差带是垂直于轴线的任一截面上半径差为公差值 t的两个同心圆间的区域。
图 2-25 圆度公差带
4,圆柱度公差实际被测要素对理想圆柱的允许变动量,其公差带是半径差为公差值 t的两同轴圆柱面之间的区域。
图 2-26 圆柱度公差带
5,线轮廓度公差实际被测要素对理想轮廓线的允许变动量,
其公差带是距离为公差值 t,对理想轮廓线对称分布的两等距曲线之间的区域。
图 2-27 线轮廓度公差带
6,面轮廓度公差实际被测要素对理想轮廓面的允许变动量,其公差带是距离为公差值 t,对理想轮廓面对称分布的两等距曲面之间的区域,理想轮廓面由理论正确尺寸标出。
图 2-28 面轮廓度公差带四、形状公差与位置公差
(三) 位置公差和位置误差几何要素 → 关联要素 → 基准要素
→ 基准四、形状公差与位置公差
(三) 位置公差和位置误差位置公差 是关联实际要素的位置对基准的变动全量 。
位置公差带 是限制关联实际要素变动的区域,被测实际要素要在此区域内才合格 。
四、形状公差与位置公差
(三) 位置公差和位置误差位置公差包括:定位位置公差定向位置公差跳动位置公差
1.定向位置公差 — 平行度被测实际要素相对于基准要素的方向成 0o的要求。
图 2-29 以平面为基准的平行度公差带
1.定向位置公差 — 垂直度被测实际要素相对于基准要素的方向成 90o的要求。
图 2-30 以轴线为基准的垂直度公差带
1.定向位置公差 — 倾斜度被测实际要素相对于基准要素的方向成一定角度的要求。
图 2-31 倾斜度公差带
2.定位位置公差 — 同轴度要求被测实际要素与基准要素同轴。
图 2-32 同轴度公差带
2.定位位置公差 — 对称度要求被测实际要素与基准要素共面。
图 2-33 对称度公差带
2.定位位置公差 — 位置度要求被测实际要素与基准要素有一定的位置关系。
图 2-34 孔轴线的位置度公差带
3.跳动位置公差圆跳动全跳动
3.跳动位置公差 — 圆跳动单个被测实际要素在任一截面上相对于基准要素的允许跳动量。
根据允许变动的方向 的不同,圆跳动可分为,
径向圆跳动端面圆跳动斜向圆跳动径向圆跳动径向圆跳动用于控制圆柱表面任一横截面上的跳动量 。
图 2-35 径向圆跳动公差带端面圆跳动端面 圆跳动用于控制 端面 任一 测量直径处,在轴向方向的 跳动量 。
图 2-36 端面圆跳动公差带斜面圆跳动斜面 圆跳动用于控制 圆锥面在法线方向的 跳动量 。
3.跳动位置公差 — 全跳动整个被测实际要素相对于基准要素的允许跳动总量。
根据允许变动的方向 的不同,全 跳动可分为,
径向 全 跳动端面 全 跳动斜向 全 跳动径向全跳动径向 全 跳动用于控制 整个 圆柱表面上的跳动 总 量 。
图 2-37 径向全跳动公差带端面全跳动端面 圆跳动用于控制 整个端面在轴向方向的 跳动总 量 。
图 2-38 端面全跳动公差带四、形状公差与位置公差
(四) 形位公差的选用
(四) 形位公差的选用
(1) 形状公差应比尺寸公差小:
例如,圆柱形零件的形状公差 ( 轴线直线度除外 ),
一般情况下应小于其尺寸公差值,平行度公差值应小于相应的距离尺寸公差值 。
圆度,圆柱度公差值约为同级的尺寸公差值的 50%,故一般可按同级选取 。 比如,尺寸公差为 IT6,则圆度,圆柱度公差也选 6级 。
但并不是圆度,圆柱度公差必须按尺寸公差同级选取,
也可根据零件的功能要求选取相邻级,必要时可按比尺寸公差等级高半级到 2级 。
(四) 形位公差的选用
(2) 一般形状公差应比位置公差小:
同一要素上给定的形状公差值应小于位置公差值 。
如同一平面上,平面度公差值应小于该平面对基准的平行度公差值 。
(3) 表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系:
通常,表面粗糙度的 Ra值可取为形状公差值的
(20%~25%)。
(四) 形位公差的选用
(4) 对于制造难度大的零件应该选取较大的形位公差:
对刚性较差的零件 ( 如细长轴 ) 和结构特殊的要素 (
如大跨距的孔或轴的同轴度公差 ),在保证零件功能的前提下,考虑到制造较困难,应适当降低 1-2级形位公差值