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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:
