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1、1,精密机械设计基础,第十五章 零件的精度设计与互换性,2,第一节 概论 一、几何量公差与互换性 1、零件的加工误差,3,（1） 尺寸误差 加工后零件的实际尺寸与理想尺寸之差。 （2）形状位置误差 零件的实际形状（一般指点、线、面）与理想形状、 位置的差别。它包括以下三种情况： 表面粗糙度 微观几何形状误差 表面波度 中间几何形状误差 宏观几何形状误差,第十五章 零件的几何精度,第一节 概论 一、几何量公差与互换性 1、零件的加工误差,4,（2）不完全互换性,分组装配法 修配法,第一节 概论 一、几何量公差与互换性 1、零件的加工误差 2、公差 3、互换性 二、互换性的种类和标准化 1、互换性
2、的种类 （1）完全互换性,第十五章 零件的几何精度,5,6,国家标准GB3211980优先数和优先数系规定：优先数系项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比数列。各数列分别用R5、R10、R20、R40和R80表示,7,第十五章 零件的几何精度,第二节 尺寸精度设计 一、配合的基本术语与定义 1、孔与轴 由单一尺寸确定的圆柱形内表面，也包括其它非圆柱形内表面，叫做孔。 由单一尺寸确定的圆柱形外表面，也包括其它非圆柱形外表面，叫做轴。,8,第十五章 零件的几何精度,第二节 尺寸精度设计 一、配合的基本术语与定义 1、孔与轴,2、尺寸 尺寸是指两点之间的线性距离，它由数字和长度单位组
3、成。 根据使用要求，通过强度、刚度计算和结构等方面考虑，所设计确定的尺寸叫做基本尺寸。 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸，叫做实际尺寸。 一个孔或轴允许的尺寸的两个极端称为极限尺寸。,9,第十五章 零件的几何精度,第二节 尺寸精度设计 一、配合的基本术语与定义 1、孔与轴 2、尺寸 3、尺寸偏差和公差,某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差，叫做尺寸偏差，简称偏差。 最大极限尺寸减去基本尺寸得到最大极限偏差，简称上偏差。 最小极限尺寸减去基本尺寸得到最小极限偏差，简称下偏差。 最大极限尺寸减去最小极限尺寸或上偏差减去下偏差，即允许尺寸的变动量，叫做尺寸公差，简称公差 。 公差是一个不为零的正数 。,1
4、0,用极限尺寸表示孔、轴配合,11,用偏差表示孔、轴配合,12,用公差带图表达孔、轴配合,13,用公差带表示孔、轴配合,14,1. 以基本尺寸作为零线,2. 零线上方代表正偏差、下方代表负偏差,3.根据孔的上、下偏差画出孔的公差带,4.根据轴的上、下偏差画出轴的公差带,1.,公差带图,15,第十五章 零件的几何精度,第二节 尺寸精度设计 一、配合的基本术语与定义 二、标准公差、基本偏差系列及其应用,16,标准公差等级为20级,标准公差数值按基本尺寸分段给出,标准公差等级为7级(IT7) 基本尺寸在大于30mm至50mm范围内的 标准公差数值为0.025mm,17,轴的基本偏差代号由小写字母az
5、c分别代表 28种轴的基本偏差,基准轴的代号为h, 基本偏差为上偏差且数值为 0,轴的基本偏差,18,孔的基本偏差代号由大写字母AZC分别代表 28种孔的基本偏差,基准孔的代号为H, 基本偏差为下偏差且数值为 0,孔的基本偏差,19,基本尺寸为50mm, 基本偏差为 f ，公差等级为 6级，轴的公差带标注,基本尺寸为50mm, 基本偏差为H，公差等级为7级，孔的公差带标注,基本尺寸为50mm孔和轴相互配合, 孔的基本偏差为H，公差等级为 7 级，轴的 基本偏差为f ，公差等级为 6 级,20,基准孔与各种基本偏差的轴相互配合基孔制,孔的公差带在轴的 公差带的上方 形成间 隙配合,孔的公差带在轴
6、的公差带的下方 形成过盈配合,孔的公差带在轴的公差带 相交形成过渡配合,21,基准轴与各种基本偏差的孔相互配合基轴制,孔的公差带在轴的公差带之上，形成间隙配合,孔的公差带在轴的公差带之下，形成过盈配合,孔的公差带在轴的公差带相交 形成过渡配合,22,-25,基本尺寸在4050mm范围内，基本偏差代号为 f 的轴的基本偏差为上偏差，所有公差等级的基本偏差数值均为负0.025mm,基本偏差代号为js, 所有公差等级和基本尺寸，其基本偏差为上偏差或下偏差， 数值均为,基本偏差为j的轴的公差等级只有4个级别,基本偏差为 k 的轴，根据其公差等级和基本尺寸分段，其数值不同,+144,基本偏差为 u ,
7、基本尺寸在100120范围内所有公差等级轴的基本偏差数值为+144,23,+36,基本尺寸在80120mm，基本偏差为 F 的孔的基本偏差是下偏差，数值为+0.036mm,基本偏差为 Js 的所以公差等级孔的基本偏差为：,基本偏差代号为J的孔只有3个公差等级： IT6、IT7、IT8,基本偏差代号为：K、M、N的孔，其基本偏差数值与公差等级 和基本尺寸分段有关,基本偏差为K，公差等级为IT6，基本尺寸为70mm孔的基本偏差？,6,基本偏差为上偏差， 数值为：4,当公差等级高于等于IT8时，基本偏差的数值要加上一个与公差等级相关的修正值,24,轴的一般公差带（116种）,轴的常用公差带（59种）
8、,轴的优先公差带（13种）,25,孔的一般公差带（105种）,孔的常用公差带（44种）,C11,D9,U7,S7,P7,N7,K7,G7,H11,H9,H8,H7,F8,孔的优先公差带（13种）,26,基孔制优先、常用配合,间隙配合,过渡配合,过盈配合,27,过盈配合,过渡配合,间隙配合,28,机械零件生产制造中将尺寸小于500mm的尺寸叫做常用尺寸。 公差配合的选择内容主要包括：基准制的选择、公差等级的选择和配合种类的选择。选择的原则是在满足使用要求的前提下，追求最佳的技术经济效益。 公差等级和配合种类的选择方法有计算法、实验法和类比法。,第十五章 零件的几何精度,第二节 尺寸精度设计 一、
9、配合的基本术语与定义 二、标准公差、基本偏差系列及其应用 三、常用尺寸孔、轴公差与配合的选用原则,29,1. 基准制的选择原则 在进行零件的精度设计时，应首先选用基孔制,以减少孔公差带的数量，进而减少孔用定值刀具和光滑极限塞规的规格种类。 在下列情况下，采用基轴制比较合理: 1）与孔配合的轴是具有一定精度并因此不需要加工就能满足配合要求的型材（冷拉型材等）； 2）与孔配合的轴是标准件且已经达到配合要求的精度（如滚动轴承外圈、平键宽度等）； 3）考虑装配顺序或装配工艺时，采用基轴制更为有利的情况。,第十五章 零件的几何精度,第二节 尺寸精度设计 三、常用尺寸孔、轴公差与配合的选用原则,30,基准
10、制的选择实例,选择基孔制，销轴将会加工成里小外大的阶梯轴，对工艺和保证装配质量都不利,选择基轴制，销轴可以加工成光轴，有利于加工 和装配工艺,31,2.公差等级的选择原则 选择公差等级的基本原则是：在满足使用要求的前提下，尽量选用低的公差等级。 选择公差等级，要正确处理好使用要求、制造工艺和成本之间的关系。 一般采用类比法选择，即参考从生产实践中总结出来的经验资料进行对比选择。,第十五章 零件的几何精度,第二节 尺寸精度设计 三、常用尺寸孔、轴公差与配合的选用原则 1.基准制的选择原则,32,参考从生产实践中总结出来的经验资料进行对比选择,工艺等价性！ 同一配合中 孔与轴的加工难度 应基本一致
11、,相配件或相关件的结构 或精度应相互一致,33,选择配合种类实际上就是选择非基准轴或非基准孔公差带的位置，即选择非基准轴或非基准孔的基本偏差代号。 设计时，可用类比法选择配合种类，且应按照国标规定的优先配合、常用配合、一般配合的顺序来选择。 应用类比法时，首先要了解工作配合的应用实例，然后考虑所设计的产品的具体工作条件和使用要求来选择配合种类。,第十五章 零件的几何精度,第二节 尺寸精度设计 三、常用尺寸孔、轴公差与配合的选用原则 1.基准制的选择原则 2.公差等级的选择原则 3. 配合种类的选择原则,34,35,第三节 形状与位置精度设计,一、形位公差的含义和形位公差带的特性 组成机械零件的
12、点、线、面称为几何要素，简称要素 要素可以从不同角度加以分类 按结构特征，要素可分为轮廓要素和中心要素 按存在状态，要素可分为理想要素和实际要素 按检测关系，要素可分为被测要素和基准要素 按功能关系，要素可分为单一要素和关联要素,第十五章 零件的几何精度,36,形状公差的项目6项 位置公差的项目8项 其中：定向公差3项、定位公差3项、跳动公差项目2项,37,实际要素（平面点）必须包容在圆形区域内，公差值是圆的直径,实际要素（圆）必须在两同心圆半径差所确定的环形区域内，公差值是两半径之差,实际要素（空间点）必须包容在球形区域内，公差值是球的直径,在设计规定的长度内，实际要素（空间线）必须包容在圆
13、柱形区域内，公差值是圆柱的直径,实际要素（圆柱面）必须包容在两同心圆柱面半径差所确定的环形区域内，公差值是两同心圆柱的半径之差,实际要素（面）必须包容在两平行平面之间的区域内，公差值是两平行平面的距离,实际要素（曲面）必须包容在两等距曲面之间的区域内，公差值是两等距曲面之间的距离,在设计规定的长度内，实际要素（直线）必须被两条平行线包容，公差值为两平行直线间的距离,在设计规定的范围内，实际要素（曲线）必须被两条等距曲线包容，公差值为两等距曲线的距离,38,39,40,41,42,43,44,45,46,形位公差带特点： 形状公差带是浮动的，即其位置和方向是不确定的； 定向公差带相对于基准的方向
14、是确定的，但是离开其基准的距离是浮动的； 定位公差带相对于基准的位置和方向都是确定的； 跳动公差带两个同心圆的位置和半径差确定，但两圆半径的大小并不确定；,47,定向公差带能够自然地把同一要素的形状误差控制在其定向公差范围内； 定位公差带能够自然地把同一要素的形状误差和定向误差控制在其定位公差范围内。 对某一被测要素给出定位公差后，仅在对其定向精度或（和）形状精度有进一步要求时，才另行给出定向公差或（和）形状公差，且定向公差值必须小于定位公差值，形状公差值必须小于定向公差值。,48,二、公差原则 零件上的某个几何要素，往往是既给出尺寸公差的要求，又给出形状、位置公差的要求。 确定形位公差与尺寸
15、公差之间关系的原则称为公差原则。 公差原则分为: 独立原则; 包容要求;相关要求,49,三、有关定义、符号,局部实际尺寸（Da、da）：实际要素的任意正截面上，两对应点间的距离。 体外（体内）作用尺寸 最大（小）实体状态（MMC、LMC） 最大（小）实体尺寸（MMS、LMS） 边界、最大（小）实体边界 最大（小）实体实效状态（MMVC、LMVC） 最大（小）实体实效边界 最大（小）实体实效尺寸（MMVS、LMVS）,体外,体内,体内,Da,da,体外,50,体外作用尺寸,在被测要素的给定长度上，与实际内表面（孔）体外相接的最大理想面，或与实际外表面（轴）体外相接的最小理想面的直径或宽度，称为体外作用尺寸，即通常所称作用尺寸。,51,A1,A2,A3,B,G基准平面,90,10,-0.028,-0.013,G,0.01 G,关联体外作用尺寸,是局部实际尺寸与位置误差综合的结果。是指结合面全长上，与实际孔内接（或与实际轴外接）的最大（或最小）的理想轴（或孔）的尺寸。而该理想轴（或孔）必须与基准要素保持图样上给定的功能关系。,52,体内作用尺寸,在被测要素的给定长度上，与实际内表面（孔）体内相接的最小理想面，或与实际外表面（轴）体内相接的最大理想面的直径或宽度，称为体内作用尺寸。,53,最大实体状态（尺寸、边界）,最大实体状态（MMC）： 实际要素在给
