第二章+++极限与配合基础.ppt

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1、1 第二章极限与配合基础 本章要点 掌握极限与配合的基本术语 熟练绘制 分析公差带图 配合公差带图 配合类别 熟练掌握公差与配合的选用 孔与轴的极限与配合标准是机械工程最重要的基础标准 制定最早 体系比较完善 也是学习其它互换性标准的基础 2 1概述 1 孔 轴相互联结的状态 孔 轴 孔 松动结合 紧固结合 不松不紧 结合 机构实际运动的要求决定了孔 轴的这三种结合状态的选用 轴 P 孔 实际机构中 孔 轴相互结合可有 P 轴 2 孔 轴结合的互换性要求及实现措施 3 圆柱体结合互换性的标准体系 一 有关尺寸的术语 孔与轴 holeandshaft 孔通常指工件的圆柱形内表面 也包括非圆柱型的

2、表面 由两个平行平面或切面的包容面 轴是指工件的圆柱型外表面 由两个平行平面或切面而形成的被包容面 广义的孔与轴 孔为包容面 尺寸之间无材料 在加工过程中 尺寸越加工越大 而轴是被包容面 尺寸之间有材料 尺寸越加工越小 2 2极限与配合的基本术语和定义 尺寸 size 尺寸是特定单位表示线性尺寸值的数值 通常用mm表示 常省略 如直径 40 半径R20 宽度12 高度120 中心距60等 基本尺寸 basicsize 基本尺寸是设计给定的尺寸 用D和d L或l 表示 大写字母表示孔 小写字母表示轴 它是根据产品的使用要求 零件的刚度等要求 计算或通过实验而确定的 它应该在优先数系中选择 实际尺

3、寸 actualsize 实际尺寸是通过测量得到的尺寸 Da da 实际尺寸并非尺寸的真值 极限尺寸 limitsofsize 允许尺寸变化的两个界限值 最大极限尺寸 Dmax dmax最小极限尺寸 Dmin dmin合格零件的实际尺寸应该是 最大实体状态 MMC 孔或轴具有允许的材料量最多时的状态 在最大实体状态下的极限尺寸 称为最大实体尺寸 MMS 孔的最大实体尺寸是 最小极限尺寸 Dmin 轴的最大实体尺寸是 最大极限尺寸 dmax 最小实体状态 LMC 孔或轴具有允许的材料量最少时的状态 孔的最小实体尺寸是 最大极限尺寸 Dmax 轴的最小实体尺寸是 最小极限尺寸 dmin 最大实体状

4、态和最小实体状态 偏差 limitsofdeviation 某尺寸与基本尺寸的代数差 其值可正 可负或零 上偏差 最大极限尺寸与基本尺寸之差 ES Dmax Des dmax d下偏差 最小极限尺寸与基本尺寸之差 EI Dmin Dei dmin d实际偏差 实际尺寸与基本尺寸之差Ea Da D 注意 标注和计算偏差时前面必须加注 或 号 零除外 例如 二 有关偏差与公差的术语 尺寸公差 Tolerance 尺寸公差是指允许尺寸的变动量 孔 轴 问题 比较公差与偏差 公差与偏差是两个不同的概念 公差表示制造精度的要求 反映加工的难易程度 偏差表示与基本尺寸远离程度 它表示公差带的位置 影响配合

5、的松紧程度 课堂练习 轴 基本尺寸 25 最大极限尺寸 24 980 最小极限尺寸 24 967 上偏差 0 020下偏差 0 033 公差 24 980 24 967 0 013或 0 020 0 033 0 013 公差带图 用尺寸公差带的高度和相互位置表示公差大小和配合性质 它由零线和公差带组成 1 零线 确定偏差的基准线 2 公差带 由代表上偏差和下偏差两条直线所限定的区域 例2 1已知轴mm 孔mm 求孔 轴的极限尺寸和公差 解 公差带图解法 根据已知条件画出孔 轴的公差带图 如图所示 孔的极限尺寸 轴的极限尺寸 其孔 轴公差为 2 公式法 1 图解法 三 有关配合的基本术语 配合

6、fit 基本尺寸相同 相互结合的孔与轴公差带之间的关系 间隙配合过渡配合过盈配合 三种关系 孔的尺寸减去轴的尺寸的代数差为正时 该差值为间隙 用S表示 孔的尺寸减去轴的尺寸的代数差为负时 该差值为过盈 用 表示 间隙配合 Clearancefit 具有间隙 含最小间隙等于零 的配合 孔的公差带位于轴的公差带之上 通常指孔大 轴小的配合 Smax Dmax dmin ES ei Smin Dmin dmax EI es 间隙配合 Clearancefit 过盈配合 Interferencefit 具有过盈 含最小过盈等于零 的配合 孔的公差带位于轴公差带之下 通常是指孔小 轴大的配合 过盈配合

7、Interferencefit max Dmin dmax EI es min Dmax dmin ES ei 过渡配合 Transitionfit 可能产生间隙或过盈的配合 孔 轴公差带相互交叠 是介于间隙配合与过盈配合之间的配合 特点 其间隙或过盈的数值都较小 一般来讲 过渡配合的工件精度都较高 配合公差 是指允许间隙或过盈的变动量 以Tf表示 配合公差反映配合的松紧变化程度 表示配合的精度 即配合精度取决于配合的孔与轴的尺寸精度 配合公差带图 例 若已知某配合的基本尺寸为 80mm 配合公差Tf 49 m 最大间隙Smax 19 m 孔的公差带TD 30 m 轴的下偏差ei 11 m 试

8、画出该配合的尺寸公差带图和配合公差带图 说明配合类型 解 孔轴公差带相互交叠 二者形成过渡配合 统一 简化 协调 四 关于配合制的术语及定义 配合 f TD Td 孔公差带位置 轴公差带位置 使用要求的配合是无序化发展的 加工制造很难满足无序化发展的要求 社会 经济效益要求其有序化发展 标准化 极限与配合标准 极限制 标准化的公差与偏差制度 配合制 同一极限制的孔和轴组成的配合的一种制度 1 标准公差 StandardTolerance 标准中表列的 用以确定公差带大小的任一公差 2 基本偏差 FundamentalDeviation 标准中表列的 用以确定公差带相对零线位置的极限偏差 上偏差

9、或下偏差 一般为靠近零线或绝对值较小的那个极限偏差 TD 0 基本尺寸 3 基孔制 HoleBasisSystem 基本偏差为一定的孔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 实质 将孔公差带位置固定不动 而改变轴公差带的位置 从而形成不同松紧程度配合的配合制 Td Td Td Td Td 间隙 过渡 过盈 基孔制中 孔为基准件 称为基准孔 标准规定基准孔的下偏差EI 0 上偏差ES 0 且孔公差取标准公差值 轴为非基准件 Td 0 基本尺寸 4 基轴制 ShaftBasisSystem 基本偏差为一定的轴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 实质 将轴公差带位

10、置固定不动 而改变孔公差带的位置 从而形成不同松紧程度配合的配合制 TD TD 间隙 过渡 过盈 TD TD TD 基轴制中 轴为基准件 称为基准轴 标准规定基准轴的上偏差es 0 下偏差ei 0 且轴公差取标准公差值 孔为非基准件 基准轴公差带 ei 0 5 规定基准制的出发点 避免实际选用的零件的极限偏差数目繁多 可得到一系列的配合 以满足广泛的使用需求 统一基准件的极限偏差 减少定尺寸刀 量具的规格和数量 无序 设计要求 有序 制造 孔公差带大小 孔公差带位置 孔公差带 标准化 轴公差带大小 轴公差带位置 轴公差带 五 公差值 公差带大小 的标准化 1 分段情况 D 500mm时分13段

11、 3 3 6 6 10 10 18 400 500mmD 500mm时分8段 500 630 630 800 2500 3150mm 2 公差等级 ToleranceGrade 反映加工误差与加工水平 能力的关系 标准公差共分20个等级 等级代号 IT01 IT0 IT1 IT2 IT17 IT18 由左 右等级依次降低 即公差值增大 允许误差加大 精度渐低 IT ISOTolerance IT右边的数字表示公差等级数 每一行为同一尺寸段 由左至右 反映对加工 测量精度的要求 可见 尺寸等同时 精度的要求越低 允许的误差越大 每一列为同一公差等级 由上至下 反映尺寸大小对加工误差的影响 可见

12、同一精度水平下 尺寸越大 允许的误差越大 1 基本偏差分布情况 六 基本偏差 公差带位置 的标准化 基本偏差系列a 孔的基本偏差系列b 轴的基本偏差系列 2 轴的基本偏差的计算 1 计算公式及结果 注意 公式中D的单位是mm 其数值为尺寸段首尾尺寸的几何平均值 计算结果的单位是 m 结果 计算结果列入表中 形成标准规定的轴的基本偏差数值系列 P18表2 4 应用中查表即可 不用再行计算 3 孔的基本偏差的计算 原则上 孔基本偏差的确定是由轴的基本偏差转换得到的 以形成基孔制和基轴制两种等效的配合制度 1 孔的基本偏差计算的一般情况 某一字母的孔基本偏差与同一字母的轴基本偏差相对于零线是完全对称

13、的 计算孔基本偏差时 取同一字母代号的轴基本偏差的相反数 即取EI es 或ES ei 基本尺寸 0 G EI g es 2 孔的基本偏差计算的例外情况 基本尺寸D 3mm 公差等级为IT9 IT18 基本偏差代号为N 取ES 0 基本尺寸D 3 500mm 公差等级 IT8 基本偏差代号为J K M N 公差等级 IT7 基本偏差代号为P ZC 取 ES ei ITn ITn 1 其中 ei为同一字母代号的轴的基本偏差 n为孔的给定公差等级数 n 1为更精一级的公差等级数 基本尺寸 0 r ei R ES R 3 孔的基本偏差计算中 例外情况 的出发点 对较精密的配合 在中等尺寸范围内 通常

14、孔比轴难加工 则 在某些较精密的孔轴配合时 即上述例外情况 为方便孔类零件的制造 标准规定的配合中 选孔比轴的公差等级低一级 即取 TH ITn TS ITn 1 为保证此时基孔制配合与对应基轴制配合等效使用 具有同等的极限间隙或过盈 孔的基本偏差按一般情况计算的基础上还要加上一个 ITn ITn 1 H7k6 K7h6 例如 例 若某配合孔的尺寸为 轴的尺寸为 试分别计算其极限尺寸 极限偏差 公差 极限间隙 配合公差 并画出其尺寸公差带图和配合公差带图 说明配合类型 解 例查表确定和两配合的孔 轴极限偏差 画出尺寸公差带图 并比较 解基本尺寸 18 30mm时 对于H7 EI 0 对于k6

15、两者形成的是过渡配合 对于K7 对于h6 es 0 公差配合选择得当与否直接影响机器的使用性能 公差与配合是产品重要的技术档案 关键的选用应属于企业的技术秘密 公差配合选用的目的或总的原则保证产品性能优良 制造经济可行 或者说 公差配合的选择应使产品使用价值与制造成本的综合经济效果最好 公差配合选择要解决的基本问题 基准制的选择 公差等级的选择 配合的选择 配合的表示方法及语言表述 2 3极限与配合的应用原则 一 基准制的选择原则 1 基孔制的选择原则 一般 中等尺寸 较高精度的孔 轴配合选用基孔制 从工艺上考虑 原因 这类孔一般多用定尺寸刀量具 如拉刀 铰刀 量规等 来加工 检测 此时采用基

16、孔 制可减少定尺寸刀量具的规格 数量 获得较好的经济效益 如下列三对分别为基孔制和基轴制的等效配合 对孔 只用一种规格的定值刀量具 与标准孔件配合时 应采用基孔制 标准件如 与滚动轴承内圈配合的轴 与标准油缸 汽缸配合的活塞等 对没有特殊要求的场合 从统一和习惯上考虑 一般采用基孔制 默契 需用三种规格的孔用定值刀量具 2 基轴制的选择原则 冷拉 冷拔成型的轴 其形状 尺寸较准确 表面较光洁 外圆表面不再加工即可在农业或工程机械中应用 故宜采用基轴制 从工艺上考虑 小尺寸精密的轴比孔难加工 而小孔用定值刀量具加工制造较轴方便 成本低 这样的孔 轴配合宜采用基轴制 仪器 钟表业多用 从工艺上考虑 2 基轴制的选择原则 基本尺寸相同的一轴多孔配合 若用基孔制 若用基轴制 活塞销制成光轴状 0 h6 基本尺寸 F7 与标准轴件相配合时 应采用基轴制 如 与滚动轴承外圈配合的孔等 活塞销制成阶梯状 活塞 活塞销 连杆 过渡 间隙 f6 0 基本尺寸 H7 3 为了满足特殊要求 允许采用不同基准制的配合 非基准孔 轴 或无基准件配合 m6 H7 H7 基本尺寸 0 E7 活塞孔公差带 连杆孔公差