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1、第三章 精密机械零件公差与互换性,(零件的几何精度),3-1 概论 一、误差的概念 零件的几何参数:包括尺寸、形状及位置 参数等等。 加工误差加工后,零件的实际几何参数对其理想参数的变动量。 几何精度而实际几何参数近似于理想几何参数的程度。 零件的加工误差愈小,则其几何精度愈高。,零件的加工误差,按其几何特征的不同可分为如下二类: 1.尺寸误差 加工后零件的实际尺寸与理想尺寸之差。 如轴类零件的直径及长度尺寸的误差均属此类。 2几何形状误差 零件的实际几何形状(一般指各种线、面)与理想形状的差别。 形状误差又可分为: 宏观几何形状误差(简称形状误差); 中间几何形 状误差(表面波度); 微观几
2、何形状误差(表面粗糙度)。,表面形状误差的波距较大,表面粗糙度的波距较小,表面波度则介于两者之间,如图3-1所示。,二互换性 是指按规定的几何、物理及其它质量参数的公差来分别制造机械的各个零部件,任取其一,使其在装配与更换时不需任何挑选、辅助加工或修配,就能装在仪器上,达到规定的功能要求。 互换性的例子: 1. 钟表、手表中的零件损坏了,可迅速换上一个同规格的零件,以恢复其使用功能。之所以如此方便,是因为这些零件具有互换性。 2汽车上的零件也具有互换性。买一个来就可以装上。,仪期制造中的互换性,通常包括: 几何参数(如尺寸、形状等); 力学性能(如硬度、强度) ; 理化性能(如化学成分、线膨胀
3、系数) 等方面的互换性。 本章只讨论几何参数的互换性。 用公差来保证几何参数的互换性 公差值大小应根据功能要求和经济性权衡而定。实际几何参数是否合格,应通过技术测量所得结果来判断。,互换性按其互换性程度分为完全互换和不完全互换。 完全互换零、部件在装配时不需要挑选、调整和附加修配; 不完全互换允许零、部件在装配前进行预先分组,对应组内的零、部件才可互换,而且只适用于厂内组织生产采用(如滚动轴承的大批量生产)。,互换性的重要意义: 互换性是组织现代化工业生产的重要技 术经济原则。它有利于在工业中广泛地组织协 作,进行高效率的专业化生产,对产品设计、 制造、使用和维修等方面都具有重要的意义。 1.
4、从使用看,零部件新旧替换方便。 2.从制造看,是提高生产水平和文明程度的有力手段。 并行制造零件、自动装配、CAM、产量质量高、成本 低。 3.从设计看,可简化计算、绘图,可CAD。,3-2 公差与配合的基本术语和定义,1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(见图3-2)。,2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。,孔与轴的基本特征表现为包容和被包容的 关系,即孔为包容面,轴为被包容面。,3尺寸: 以特定单位表示长度值的数字。 由数字和长度单位(
5、如mm)组成,如直径100mm. 4基本尺寸: 通过设计给定的尺寸(理论值)。 通过它应用上下偏差算出极限尺寸。它是根据使用要求,通过强度、刚度计算和结构等方面的考虑,并按标准选取尺寸(可减少刀具、量具、夹具的规格数量)。 5实际尺寸:通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。,由于存在测量误差,所以实际尺寸并非尺寸的真值;同时,由于存在形状误差,工件同一表面的不同部位的实际尺寸往往是不相等的。因此,一个孔或轴的任意横截面中的任一距离,即任何两相对点之间测得的尺寸称为局部实际尺寸。 例如:测得轴的尺寸为24.965mm,若测量的极限误差为0.001mm,则尺寸的真值在24.9650.001 mm范围内。
6、,6极限尺寸: (孔或轴的)允许尺寸变化的两个界限值,它以基本尺寸为基准来确定。 最大极限尺寸两个界限值中,较大的一 个; 最小极限尺寸两个界限值中,较小的一 个; 实际尺寸应位于其中,也可达到极限尺寸。 7尺寸偏差(简称偏差) 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。,8上偏差:最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为上偏差(孔ES、轴es),9下偏差: 最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差(孔EI、轴ei) ES、EI为孔的上、下偏差; es、ei为轴的上、下偏差。 上偏差和下偏差统称为极限偏差。 10实际偏差: 实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差称 为实际偏差。 偏差可以是正,负或零值
7、。实际偏差应 位于极限偏差范围之内。,11尺寸公差(简称公差): 允许尺寸的变动量。是一个没有符号的绝 对值,它是最大极限尺寸减最小极限尺寸之 差或上偏差减下偏差之差的绝对值。 其计算公式如下: 孔的公差: TH=|Dmax-Dmin|=|ES-EI| 轴的公差: TS=|dmax-dmin|=|es-ei|,例1: 已知孔的基本尺寸D=轴的基本尺寸 d=25mm, 孔的最大极限尺寸Dmax=25.021mm, 孔的最小极限 尺寸Dmin=25.000mm; 轴的最大极限尺寸dmax=24.980mm,轴的最小极限尺寸dmin=24.967mm。求孔与轴的极限偏差及公差。 解:孔: ES=Dm
8、ax-D=25.021-25=+0.021mm EI= Dmin-D=25.000-25=0mm TH=|Dmax-Dmin|=|25.021-25.000|=0.021mm 或TH=|ES-EI|=|0.021-0|=0.021mm 轴: es=dmax-d=24.980-25=-0.020mm ei=dmin-d=24.967-25=-0.033mm TS =|dmax-dmin|=|24.980-24.976|=0.013mm 或 TS=|es-ei|=|-0.020-(-0.033)| =0.013mm,12.零线: 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
9、偏差位 于其上,负偏差位于其下(见图3-4)。,13.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,见图3-4。 由此可见,公差带是由“公差带大小”和 “公差带位置”两个要素组成的。前者由标准 公差确定,后者由基本偏差确定。 14. 标准公差: 在国标“公差与配合”中所规定的任一公差。 15公差等级:确定尺寸精确程度的等级。 见P34 表3-1,16基本偏差 在国标“极限与配合”标准中表列的,用以 确定公差带相对零线位置的那个极限偏差(上 偏差或下偏差)。一般为靠近零线的那个偏差。 见P35 图3-9所示。,17配合:基本尺寸相同的,相互结合的孔或轴公差带之间的
10、关系称为配合。 18间隙或过盈:孔的尺寸减去相配合的轴 的尺寸的代数差,此代数差为正称为间隙; 若为负称为过盈。 根据相配合的孔、轴公差带的关系,可分 为间隙配合,过渡配合和过盈配合三类。 19间隙配合: 具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。,特点:此时孔的公差带在轴的公差带之上(见 图3-5), 用途:孔、轴间的活动联结,贮藏 润滑油,补偿热变形、弹性变形及制造安装 误差,影响活动程度及定位精度。,20过盈配合:具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。 特点:此时孔的公差带在轴的公差带之下(见图3-6)。 用途:孔、轴间的紧固联结,不允许两者之间有相对运 动。例如火车轮芯与耐磨的轮箍(gu)
11、之间采用过盈配 合(加热、压入) ;光纤与套筒的联结。,21过渡配合: 可能具有间隙或过盈的配合。 特点:此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠(见图3-7)。 用途:孔、轴间的定心联结。 过渡配合的间隙或过盈量一般较小,可保证定心 精度的要求,也便于拆装。例如光学透镜与镜筒的 定心联结;固定齿轮与轴的联结。,22最小间隙:对间隙配合,孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得代数差的绝对值。 简称:“孔最小减轴最大” 23最大间隙:对间隙配合或过渡配合,孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得代数差的绝对值。 简称:“孔最大减轴最小” 24最小过盈:对过盈配合,孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得代
12、数差的绝对值。 简称:“孔最大减轴最小” 25最大过盈:对过盈配合或过渡配合,孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得代数差的绝对值。 简称:“孔最小减轴最大”,26配合公差(Tf) 允许间隙或过盈的变动 量。它等于组成配合的孔、轴公差之和,即: Tf=TH十TS 是一个没有符号的绝对值。 也可按下式计算: 对间隙配合 Tf=|最大间隙Xmax-最小间隙Xmin|= TH十TS; 对过盈配合 (过盈是一种“负间隙”) T f=|最大过盈Ymax-最小过盈Ymin|= TH十TS; 对过渡配合 Tf =|最大间隙Xmax-(-最大过盈Ymax)|= TH十TS,例:已知公差带图,求配合公差。 解:
13、以X代表间隙,Y代表过盈,则: a)其最大间隙Xmax=| Dmax- dmin | =|25.021-24.967|=0.054mm=54m 最小间隙Xmin=| Dmin- dmax |=|0-(-20)|=20m 配合公差Tf =Xmax- Xmin=54-20=34m,+ 0 -,+ 0 ,+ 0 -,25,+21,+21,+21,+28,+41,+2,+15,a) 间隙配合,c)过渡配合,b)过盈配合,-20,-33,孔公差带,轴公差带,25,25,或配合公差Tf=|21-0|+|-33-20|=34m b)其最大过盈Ymax=| Dmin- dmax | =|(25mm+0m)-(
14、25mm+41m)|=41m 其最小过盈Ymin =| Dmax- dmin | =|(25mm+21m)-(25mm+28m)|=7m 配合公差Tf =|Ymax-Ymin |=34m c)其最大间隙Xmax=| Dmax- dmin | =|(25mm+21m)-(25mm+2m)|=19m 其最大过盈Ymax=| Dmin- dmax | =|(25mm+0m)-(25mm+15m)|=15m 配合公差T f = | Xmax+Ymax |=15+19=34m 以上三例说明:三例的配合松紧程度不同,但配合精度T f相同。,说明:T f=TH+TS为配合公差与孔、轴公差的关系。 T f表示
15、配合精度,是使用要求; TH、TS分别表示孔、轴的加工精度,是制造要求。 关系式反映了使用要求与制造工艺要求的对立 统一关系。 27基孔制配合: 基本偏差固定不变的孔的公差带,与不同基本偏 差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。基孔制 配合的孔为基准孔,其基本偏差为下偏差(EI),且 为零,即孔的最小极限尺寸与基本尺寸相等,用H 表示,见图3-8a,基准孔 公差带,基准轴 公差带,轴公差带,孔公差带,28基轴制配合: 基本偏差固定不变的轴的公差带,与不同基本偏 差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。基轴制配 合的轴为基准轴,其基本偏差为上偏差(es),且为 零,即轴的最大极限尺寸与基本尺寸相等
16、,用h表 示,见图3-8b。 按照孔、轴公差带相对位置的不同,两种配合 制度都可形成间隙配合,过渡配合和过盈配合三类配 合。,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.8.2120.8.21Friday, August 21, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。20:55:1120:55:1120:558/21/2020 8:55:11 PM 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.2120:55:1120:55Aug-2021-Aug-20 4、越是无能的人,越喜欢挑剔别人的错儿。20:55:1120:55:1120:55Friday, August 21, 2020 5、知人者智,自知者明。胜人者有力,自胜者强。20.8.2120.8.2120:55:1120:55:11August 21, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年8月21日星期五下午8时55分11秒20: