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1、1,第九章 圆锥的公差配合与检测,第一节 概 述 第二节 圆锥的公差与配合 第三节 圆锥的检测,2,第一节 概 述,一、圆锥配合的特点与应用 圆锥表面是由一条与轴线成一定角度的母线绕其轴线旋转所形成的表面，圆锥体在垂直其轴线的各横截面内的直径是不相等的，具有渐变性。,3,圆锥体配合在机械中应用很广泛，由于其直径渐变性的补偿作用，使圆锥体形成的配合间隙与过盈可以调整，故对中性好。间隙配合的圆锥体在使用中，机件磨损后经调整可继续投入使用(如机床主轴轴承的配合)；而对过盈配合的圆锥体拆卸更方便、不损坏零件，可反复使用(如机床主轴锥孔与刀杆或工具尾部的配合)；对某些密封性好的配合零件(如液压装置中的锥
2、度阀心与阀体的配合)，也常常采用圆锥配合通过配研的方法达到其要求。相对圆柱体配合而言，圆锥体配合在生产中装配调整比较费事，检测也比较麻烦。,4,二、圆锥的几何参数 1、圆锥角（） 在通过圆锥轴线的纵截面内， 两条素线间的夹角，称为圆锥角。如图9-1所示，内 圆锥角用i表示；外圆锥用e表示。相互结合的内 外圆锥其公称圆锥角是相等的。 2、圆锥直径 圆锥直径指圆锥在垂直于其轴线的 截面上的直径，分为最大圆锥直径De (Di)、最小圆锥直 径de (di和给定截面的圆锥直径dxe (dxi)，如图9-1所示。,5,3、圆锥长度(L) 内(外)圆锥最大圆锥直径与最小圆 锥直径之间的轴向距离称为圆锥长度
3、，如图9-1所示。 4、锥度(C) 两个垂直于圆锥轴线截面的圆锥直径之差 与该两截面的轴向距离之比，称为锥度C,用公式表示为 C （Dd）L 由图中圆锥参数的几何关系, 可得出锥度的另一关系式 为 C 2tan2 式中 圆锥角； 锥度C在图样标注中，常写成比例、分数或百分数形 式，如C 1:5或15或C 20%。,圆锥的几何参数,6,5、圆锥配合长度H 指内、外圆锥配合部分的长度。 6、基面距a 指内、外圆锥结合后，外圆锥基准平面 (轴肩或轴端面)与内圆锥基准平面(端面)之间的距离a，如 图9-1所示。,圆锥的几何参数,7,8,三、锥度与锥角系列,一般用途的锥度与锥角系列见下表，选用时应优先选
4、用第1系列，当不能满足需要时选用第2系列，具体见表9-1所示。,9,锥度与锥角系列,10,特殊用途圆锥的锥度与锥角系列可参看表9-2。,锥度与锥角系列,11,四、圆锥尺寸在图上的标注,1、公称圆锥 圆锥是由圆锥表面与一定尺寸所限定的几何体,而 公称圆锥则是指由设计给定的理想形状圆锥。公称圆锥 用一个公称圆锥直径(以给出最大圆锥直径D、最小圆锥 直径d、给定截面圆锥直径dx三者中的任何一个)、公称 圆锥长度L、公称圆锥角（或公称圆锥度C）确定。,12,2、圆锥尺寸在图上的标注,1）标注圆锥公称直径(只用一端，一般选用为大端)、 公称圆锥角与公称圆锥长度(见图9-2)。,13,2）标注公称直径(只
5、注一端，一般选用为大端)、公称 圆锥度与公称圆锥长度(见图9-3)。,14,3）标注给定截面公称圆锥直径D、公称圆锥度C与轴向位置给定截面公称圆锥长度L (见图9-4)。,15,4）对生产中常用的特殊用途的锥度(如工具与机床常用的莫氏锥度)， 可以不按以上形式标注，而按如图9-5所示的形式。,16,第二节 圆锥的公差与配合,一、圆锥公差 圆锥零件的精度主要是由圆锥直径、圆锥角和圆锥形 状三项精度所构成，在GB/T 113342005圆锥公差标 准中作了明确规定。 1、圆锥直径公差TD 圆锥直径公差TD 是指圆锥直径的允许变动量。圆锥直 径公差TD (以大端最大圆锥直径D为公称尺寸)与给定截面
6、圆锥直径公差TDS (以给定截面圆锥直径dx为公称尺寸)，可 按光滑圆柱体GBT 1180.12009规定的标准公差取值,17,2、圆锥角公差AT 1)分级 圆锥角公差等级共分12级，分别以ATl、 AT2ATl2表示。ATlAT6用于角度量块、高精度的角度 量规及角度样板；AT7AT8用于工具锥体、锥销、传递大 扭矩的摩擦锥体；AT9ATl0用于中等精度的圆锥零件； AT11AT12用于低精度圆锥零件。 2)表示形式 圆锥角公差可用两种形式表示：一种角 度值AT，另一种是线性值ATD。不同公差等级的ATD与AT 见表9-4圆锥角公差数值,18,19,20,3)圆锥角偏差的分布形式 可分为单向
7、与双向分布，如图 9-6所示。,3、圆锥形状公差(TF) 主要包括圆锥素线直线度公差和圆度公差。要求不高 时，圆锥形状误差由圆锥直径公差带限制，对要求较高的 圆锥工件，应按形状与位置公差标准的规定选取。,21,二、圆锥公差的给定与标注,在图样上标注配合圆锥内、外圆锥的 尺寸和公差时，内、外圆锥必须具有相同的 公称圆锥角（或公称锥度），同时在圆锥上 标注直径公差的圆锥直径必须具有相同的公 称尺寸。 圆锥公差的标注方法有（GB/T 15754- 1995）：面轮廓度法、基本锥度法、公差锥 度法三种。,22,1、面轮廓度法 指给出圆锥的理论正确圆锥角（或锥度C）、理论 正确圆锥直径（D或d）和圆锥长
8、度L，标注面轮廓度公差， 如图9-7所示。它是常用的圆锥公差给定方法，由面轮廓度 公差确定最大与最小极限圆锥，把圆锥的直径偏差、圆锥角 偏差、素线直线度偏差和横截面圆度偏差等都控制在面轮廓 度公差带内。这相当于包容要求。,23,2、基本锥度法 指给出圆锥的公称圆锥角和圆锥直径公差TD。标注圆锥 直径公差（D或d）及其极限偏差（按相对于该直径对称分 布取值），如图9-8所示。其特征是按圆锥直径为最大和最 小实体尺寸构成的同轴线圆锥面，来形成两个具有理想形 状的包容面公差带，实际圆锥处处不得超越这两个包容面。 如果对圆锥角公差、圆锥的形状公差有更高要求，可再给 出圆锥角公差AT、圆锥的形状公差TF
9、，此时，AT和TF仅占TD 公差的一部分。基本锥度法通常适用于有配合要求的结构 性内、外圆锥。,24,25,3、公差锥度法是指同时给出圆锥直径（最大或最小圆锥直径）极限偏差和圆锥角极限偏差，并标注圆锥长度，它们各自独立，分别满足各自的要求。标注方法如图9-9所示，按独立原则解释。 公差锥度法适用于非配合圆锥；也适用于对某给定截面直径有较高要求的圆锥和密封。,26,三、圆锥配合,1、圆锥配合的种类 圆锥配合有结构型圆锥配合和位移型圆锥配合两种。 1）结构型圆锥配合 由内、外圆锥的结构确定的装 配的最终位置或由内外圆锥基准平面之间的尺寸(基面距) 确定装配的最终位置而获得的配合，都称为结构型圆锥配
10、 合。它可分为间隙配合、过渡配合和过盈配合，如图9-10a 、b所示。 这类配合的内、外圆锥在进行装配时，其配合间隙或 过盈是不能调整的。而是取决于结构的相关尺寸精度(如内 、外圆锥的大端与小端直径尺寸或基面距的精度)。,27,28,考虑到圆锥的大小端直径尺寸不便测量，实际生产中，可采用以下方法：如对圆锥的结构要求不严时，加工时可借助内圆锥的大端预留的工艺圆柱面与外圆锥小端的工艺圆柱面进行精确测量，以控制其直径尺寸(工艺圆柱面可留23mm)，如图9-11所示。若结构要求较严时，可在内圆锥大端直径尺寸与外圆锥的小端直径尺寸达到要求后，将工艺圆柱面倒角(见图中虚线部分)。,29,30,2）位移型圆
11、锥配合 是指内、外圆锥进行装配时，在不施加力的情况下，相互结合的内、外圆锥表面刚好处于接触时(初始位置)，再通过作相对轴向位移所获得的配合，称为位移型圆锥配合。它分为间隙配合与过盈配合，如图9-12所示。这类配合所获得的配合间隙或过盈大小完全取决于轴向的终止位置(相对于初始位置)。显然，对过盈配合则必须施加一定的装配力才能产生轴向位移。因此，装配时控制轴向位移量的大小，是保证圆锥配合间隙或过盈的关键。,31,32,由于圆锥配合的间隙或过盈是直径方向，无法直接测量，所以实际生产中，装配时主要控制轴向位移量，这就需要将直径方向的量转换成轴向位移量，二者的关系为: Ea1CY或Ea1CX （7-4）
12、 式中Y配合的过盈量(可为最大、最小或过盈公差量)； X配合的间隙量(可为最大、最小或间隙公差量)； Ea轴向位移量(可为最大、最小或位移公差量)。,33,2、圆锥配合的一般规定,1)对于结构型圆锥配合可按光滑圆柱体公差配 合标准GBT 18012009选取基准制和公差带(推 荐优先选用基孔制)。 2)对位移型圆锥配合的内圆锥直径公差带的基 本偏差推荐选用H和JS；外圆锥直径公差带的基本 偏差推荐选用h和js。根据间隙配合或过盈配合的 要求，再换算内、外圆锥的轴向位移量及其公差 (见前例)。,34,第三节 圆锥的检测,一、圆锥的锥角测量,1、直接测量法又称绝对测量法，即用量具、量仪直接 测量零
13、件的角度。例如用万能角度尺测量实际圆锥角的数值。 2、间接测量法是指测量与被测圆锥有一定函数关系的若 干线性尺寸，然后计算出被测圆锥角的实际值。通常使用正 弦规、量块、滚柱、钢球进行测量。 用正弦规进行测量 正弦规的外形结构如图9-13所示， 正弦规的主体下面两边各安装一个直径相等的圆柱体，利用 正弦规测量锥度时，测量精度可达 ，但适宜测量小于45的 锥角。,35,36,用正弦规测量锥度的原理如图9-14所示。,37,先按照所测锥角的理论值算出所需的量块尺寸h (h与的关系为hLsin)，然后将组合好的量块和正弦规按图示位置放在平板上，再将被测工件(图示被测工件为一圆锥量规)放在正弦规上。若这
14、时工件的实际锥角等于理论值时，工件上端的素线将与平板是平行的。这时若在a、b两点用表测量，则表的读数应是相等的。,38,若工件的锥角不等于理论值，工件上端的素线将与平板不平行，在a、b两点测值，将得出不同的读数，若两点读数差为n，又知a、b两点的距离为L，则被测圆锥的锥度偏差c为 cnL 相应的锥角偏差为 2c10 具体测量时，须注意a、b两点测值的大小，若a点值大于b点值，则实际锥角大于理论锥角，算出的为正，反之，为负。,39,2）用钢球和圆柱测量锥角 用精密钢球和精密量柱(滚柱)也可以间接测量圆锥角。图9-15所示为用两球测内锥角的示例。已知大、小球的直径分别为D0和d0，测量时，先将小球
15、放入，测出H值，再将大球放人，测出h值，则内锥角值可按下式求得：,40,41,二、圆锥的综合测量,用圆锥量规可以综合检验圆锥体的圆锥角、圆锥直径和圆锥表面的形状是否合格。检验外圆锥用的量规称为圆锥套规，检验内圆锥用的量规称为圆锥塞规，其外形见图9-17所示：,42,在圆锥塞规的大端，有两条细的刻线，距离为Z；在套规的小端，也有一个由端面和一条刻线所代表的距离Z (有的做成台阶)，该距离值Z代表被检圆锥的直径公差TD在轴向的量，被检圆锥件，若直径合格，其端面(外圆锥为小端，内圆锥、为大端)应在距离为Z的两条刻线之间。 见图9-18所示：,43,然后在圆锥面上均匀地涂上23条极薄的涂层(若被检验的工件为内圆锥，将红丹或兰油涂在塞规上；若被检验的工件为外圆锥，可将红丹或兰油涂在外圆锥工件上)，并使被检验的圆锥与量规面接触后转动1213周，取出后观看涂层被擦掉的情况，来判断圆锥角误差与圆锥表面的形状误差的合格与否。若涂层被均匀地擦掉，表明锥角误差与圆锥表面的形状误差都较小。反之，则表明存在误差。如用圆锥塞规检验内圆锥时，若塞规小端的涂层被擦掉则表明被检内圆锥的锥角大了；若塞规大端的涂层被擦掉，则表明被检内圆锥的锥角小了，但不能检测出具体的误差值。,
