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1、第2章尺寸公差与圆柱结合的互换性,2.1 概 述 2.2 公差与配合的基本术语及定义 2.3 标准公差系列 2.4 基本偏差系列 2.5 一般、常用和优先使用的公差带与配合的标准化 2.6 公差与配合的选用 2.7 一般公差线性尺寸的未注公差,2.1 概 述,圆柱体结合通常指孔与轴的结合，是机器中最广泛采用的一种结合形式.由于各种因素的影响，如机床精度的限制，刀具刃磨角度的误差，工艺系统刚性较差等，在加工过程中，零件的尺寸，形状，微观几何形状(表面粗糙度)以及相互位置等几何量总会存在一定的误差 如何控制加工误差，大致体现在两个方面：第一，在设计时，规定一定的公差(即允许零件几何参数的变动量)来
2、控制加工误差；第二，在加工时和加工后控制加工误差是根据设计时规定的公差，选择合理的加工方法和按设计要求进行合理的量测,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,2.2.1尺寸的术语及其定义 1.尺寸 用特定单位表示长度值的数值，称为尺寸.一般情况下尺寸只表示长度量，如直径，半径，宽度，深度，高度和中心距等.工程上规定图样上的尺寸的特定单位为mm. 2.孔，轴尺寸 孔通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面(由两个平行平面或切面形成的包容面).轴通常指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面(由两个平行平面或切面形成的被包容面).根据定义可以看出图2-1中，A，d2，d3，d4应当视为”轴
3、”，而B，d1应视为“孔”.以此类推，凡有包容与被包容关系的两者!前者为孔，后者为轴,下一页,返回,图2-1 孔与轴的示意图,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,3.基本尺寸 设计给定的尺寸.它是设计时根据使用要求，通过计算或根据经验确定的尺寸.通常应按标准选取，以减少定值刀具，量具的规格 基本尺寸是计算极限尺寸和极限偏差的起始尺寸，它可以是一个整数或一个小数，如32，15，8.75，0.5等.基本尺寸应标注在图样中.孔的基本尺寸代号用D 表示，轴的基本尺寸代号用d表示 4.极限尺寸 一个孔或轴允许的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，孔，轴的最大极限尺寸分别用Dmax
4、，dmax，表示；较小的一个称为最小极限尺寸，孔，轴的最小极限尺寸分别用Dmin，dmin表示，如图2-2所示,上一页,下一页,返回,图2-2 极限尺寸,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,5.实际尺寸 通过量测获得的某一孔，轴的尺寸.由于存在量测误差，实际尺寸并非尺寸的真值；又由于存在形状误差，零件的同一表面上的不同部位，其实际尺寸往往并不相等.孔，轴的实际尺寸分别用Da，da表示 6.最大实体状态和最大实体尺寸 在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的状态称为最大实体状态(简称MMC)，在此状态下的尺寸称为最大实体尺寸(简称MMS)，根据定义可知它是孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸的统
5、称,上一页,下一页,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,7.最小实体状态和最小实体尺寸 在尺寸公差范围内，具有材料量最少时的状态称为最小实体状态(简称LMC)，在此状态下的尺寸称为最小实体尺寸(简称LMS)，根据定义可知它是孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸的统称,上一页,下一页,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,2.2.2偏差，公差的术语及其定义 1.尺寸偏差(简称偏差) 尺寸偏差是某一尺寸(实际尺寸，极限尺寸等)减去其基本尺寸所得的代数差，可为正值，负值或零.在计算和标注时，除零外的值必须带有正，负号 (1)上偏差：最大极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为上偏差.孔的上偏差
6、用ES表示；轴的上偏差用es表示 (2)下偏差：最小极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为下偏差.孔的下偏差用EI表示；轴的下偏差用ei表示,上一页,下一页,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,(3)上，下偏差统称为极限偏差.根据定义，孔，轴极限偏差可以表示为 孔 ES=Dmax-D EI=Dmin-D 轴 es=dmax-d ei=dmin-d (4)实际偏差：实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差 由于极限尺寸和实际尺寸有可能大于，小于或等于基本尺寸所以极限偏差和实际偏差可以为正值，负值或零.显然，合格零件的实际偏差应控制在极限偏差范围以内,上一页,下一页,返回,2.2 公差与配合的基本术
7、语及定义,2.尺寸公差(简称公差) 允许尺寸的变动量称为尺寸公差.它等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值，也等于上偏差与下偏差之差的绝对值.孔的公差用Th表示；轴的公差用Ts表示 注意：公差与偏差是两个根本不同的概念，公差是绝对值，不能为零，它代表制造精度的要求，反映加工难易程度；而偏差是代数差，表示与基本尺寸偏离的程度，与加工难易程度无关,上一页,下一页,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,2.2.3公差带图 由于公差与偏差的数值与基本尺寸数值相比，差别很大，不便用同一比例尺表示.为了便于讨论，这里只画出放大的孔，轴公差带，即公差与配合图解(简称公差带图)，如图2-3所示 1
8、.零线 在公差带图中，确定偏差的一条基准直线为零偏差线，简称零线.通常零线表示基本尺寸.在公差带图中，正偏差位于零线的上方，负偏差位于零线的下方.尺寸公差带.简称公差带，在公差带图中，由代表上，下偏差的两条直线所限定的一个区域，称为尺寸公差带.在国家标准中，公差带包括”公差带大小”和”公差带位置”两个参数,上一页,下一页,返回,图2-3 公差带图,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,3.标准公差 国家标准规定的用以确定公差带大小的任一公差称为标准公差 4.基本偏差 国家标准规定的用以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，即基本偏差,上一页,下一页,返回,2.
9、2 公差与配合的基本术语及定义,2.2.4配合的术语及定义 配合是指一批基本尺寸相同，相互结合的孔和轴公差带之间的位置关系.零件在组装时，常使用配合这一概念来反映组装后的松紧程度.孔轴配合时，孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差为正时是间隙，为负时是过盈.根据孔和轴公差带相对位置的不同，配合可分为间隙配合，过盈配合和过渡配合3类,上一页,下一页,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,1.间隙配合 具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合称为间隙配合.在公差带图上，孔的公差带位 于轴的公差带之上，如图2-4所示.在间隙配合时，当孔为最大极限尺寸，轴为最小极限 尺寸时，装配后便产生最大间隙(X
10、max)当孔为最小极限尺寸，轴为最大极限尺寸时，装配后便产生最小间隙(Xmin)最大间隙和最小间隙统称为极限间隙，其计算式为,上一页,下一页,返回,图2-4 间隙配合,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,Xmax=Dmax-dmin=ES-ei Xmin=Dmin-dmax=EI-ei 平均间隙(Xav)就是中间位置，在数值上等于最大间隙与最小间隙之和的一半，即 Xav=1/2(Xmax+Xmin) 实践经验表明，最佳的实际间隙值应是平均间隙值，这样才能保证配合的松紧程度,上一页,下一页,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,2.过盈配合 具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合称为过盈
11、配合.反映在公差带图上，孔的公差 带在轴的公差带之下，如图2-5所示.当孔为最大极限尺寸，轴为最小极限尺寸时，装配 后便产生最小过盈(Ymin)，当孔为最小极限尺寸，轴为最大极限尺寸时，装配后便产生最 大过盈(Ymax)最小过盈与最大过盈统称为极限过盈，其计算式为 Ymin=Dmax-dmin=ES-ei Ymin=Dmin-dmax=EI-ei 最佳的过盈配合应是处在平均过盈Yav附近，即 Yav=1/2(Ymax+Ymin),上一页,下一页,返回,图2-5 过盈配合,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,3.过渡配合 可能有间隙或过盈的配合称为过渡配合.反映在公差带图上，孔与轴的公差带
12、相互交叠，如图2-6所示.当孔为最大极限尺寸，轴为最小极限尺寸时，装配后得到最大间隙； 当孔为最小极限尺寸，轴为最大极限尺寸时，装配后产生最大过盈.其计算公式为 Xmax=Dmax-dmin=ES-ei Ymax=Dmin-dmax=EI-ei 过渡配合中，平均间隙或平均过盈为最大间隙与最大过盈之和的平均值，即 Xav (Yav) =1/2(Xmax+Ymax),上一页,下一页,返回,图2-6 过渡配合,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,4.配合公差 配合公差Tf 为相互配合的孔轴公差之和，也等于极限间隙或过盈量之差的绝对值.配合公差反映配合精度，是评定配合质量的一个重要指标，是由设计
13、者按使用要求确定的.其计算式为 Tf=Th+Ts 用极限间隙(或过盈)量表示为 间隙配合Tf=|Xmax-Xmin| 过盈配合Tf=|Ymin-Xmax| 过渡配合Tf=|Xmax-Ymin| 可以看出配合件的装配精度与零件的加工精度有关，若要提高装配精度，使配合后的间隙或过盈的变化范围减小，则应减小零件的公差!即需要提高零件的加工精度,上一页,下一页,返回,2.2 公差与配合的基本术语及定义,5.基准制 国家标准对配合规定了两种基准制，即基孔制和基轴制， 如图2-7所示 (1)基孔制：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.基孔制中，孔的下偏差EI为零，称
14、为基准孔，代号为”H” (2)基轴制：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公差制度.基轴制中，轴的上偏差es为零，称为基准轴，代号为”h” 图公差带如图2-8所示.该配合是过渡配合,上一页,返回,图2-7 基孔制与基轴制配合,返回,图2-8 例2-6公差带图,返回,2.3 标准公差系列,2.3.1公差单位(公差因子) 经实践证明，机械零件的制造误差不仅与加工方法有关，而且与基本尺寸的大小有关，为了评定零件尺寸公差等级的高低，合理地规定公差数值，提出了公差单位的概念.公差单位i，又称公差因子，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.,下一页,返
15、回,2.3 标准公差系列,2.3.2公差等级 公差与配合国家标准中规定的标准公差T 是由公差等级系数a与公差单位i的乘积所确定的，即 T=ai 式中：a_公差等级系数 在基本尺寸一定的情况下，公差等级系数a是决定标准公差大小的唯一参数.根据公差等级系数的不同，国家标准将标准公差分为20级，即IT01，IT0，IT1，IT2.IT18.IT表示标准公差，即国际公差(ISOTolerance) 的缩写代号.阿拉伯数字表示公差等级代号,上一页,下一页,返回,2.3 标准公差系列,在基本尺寸D500mm时，各级公差值的计算公式如表2-1所示.从表中可以看出，从IT6IT18级，a值按R5优先数系增加，
16、即每隔5个等级其公差值增加10倍.对高公差等级IT01，IT0和IT1，主要考虑量测误差，其公差计算式采用线性关系式.IT2IT4的公差值则大致在IT1IT5的公差值之间按几何级数分布，公比为IT5/IT1,上一页,下一页,返回,表2-1 基本尺寸D500mm各级标准公差的计算公式,返回,2.3 标准公差系列,2.3.3基本尺寸分段及标准公差表 根据标准公差计算式来看，每一个基本尺寸都应当有一个相应的公差值.但在生产实际中基本尺寸很多，会形成一个极庞大的公差数值表，反而给生产带来许多困难,上一页,下一页,返回,2.3 标准公差系列,分段后，对同一尺寸分段内的所有基本尺寸， 采用统一的公差单位.计算时将相应尺寸分段内的首，尾两尺寸的几何平均值D=(D1Dn) -2作为式(2-20)中的基本尺寸计算值.对同一尺寸分段内的所有基本尺寸，在公差等级相同的情况下，规定相同的标准公差，例如，基本尺寸D 在80120mm尺寸段内，基本尺寸用首，尾两数的几何平均值代入式(2-17)计算出公差数值，再经圆整后得出标准公差数值.由标准公差数值构成的表格为标准公差数值表，如表2-2所
