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1、项目一 尺寸公差与配合,【项目描述】 通过本项目知识点的学习，理解尺寸公差含义，合理选择公差与配合，熟练测量零件误差。 【知识目标】： 1）了解标准及标准化，理解互换性等基本概念。 2）掌握孔、轴、尺寸、尺寸偏差、公差、公差带、配合、基准制等概念。掌握常用及优先配合,3）掌握基本偏差系列并能查表确定基本偏差值，掌握标准公差系列并能查表确定标准公差值。 4）掌握常用及优先配合，了解一般配合。 5）能根据使用功能（极限间隙或过盈）正确选用尺寸公差与配合。 【技能目标】 1）掌握常用测量工具的使用方法，如游标卡尺、千分尺、百分表等。 2）能正确使用常用测量工具进行一般零件上孔、轴、深度等尺寸的测量，
2、判断尺寸的合格性。 3）对拆卸的模具装配件，在正确测量的基础上，判断配合的性质。,项目引入：导套 尺寸公差要求,互换性概念,互换性：在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需要任何挑选或附加修配(如钳工修配)就能装在机器上，达到规定的功能要求。这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。 举例：机器上的螺钉、灯泡，自行车、缝纫机、钟表上的零部件。 机械制造业中的互换性通常包括几何参数和力学性能、物理性能及化学性能的功能互换，本课程仅讨论几何参数的互换性。,互换性必须满足的三个条件：,互换性的分类：,分类：互换性按其互换程度分为完全互换和不完全互换。 定义：完全互换装配时不需挑选和修配。不
3、完全互换装配时允许挑选、调整和修配。 应用：零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在同一厂制造和装配时，可采用不完全互换。,互换性的意义：,设计方面：可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品的多样化。 制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造，及实现加工过程和装配过程机械化、自动化。 使用维修方面：减少了机器的使用和维修的时间和费用，提高了机器的使用价值。,几个基本概念：,几何参数：指尺寸大小、几何形状和相互位置关系，以及表面粗糙度等。 公差：允许零件尺寸和几何参数的变动
4、范围称为“公差”。它是实现互换性的保证。 标准化：标准化是对研究的对象，进行简化、优化和统一的科学管理过程。以后要讨论的公差与配合、形状和位置公差、表面结构（表面粗糙度）等标准都是属于基础标准。标准化是保证互换性生产的前提。,任务一 认识标准和标准化,要使具有互换性的产品几何参数完全一致，是不可能，也是不必要的。在此情况下，要使同种产品具有互换性，只能使其几何参数、功能参数充分近似。其近似程度可按产品质量要求的不同而不同。允许零件几何参数的变动量称为公差。现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细和协作多。为使社会生产有序地进行，必须通过标准化使产品规格品种简化，使分散的、局部的生产环节相互协调
5、和统一。,一、标准的概念：,标准：是对重复性事物和概念所作的统一规定，它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。 标准的范围极广，种类繁多，涉及到人类生活的各个方面。本课程研究的公差与配合、形状和位置公差、表面结构等标准大多属于国家基础标准。,二、标准的分类：,标准按不同的级别颁发。我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。 对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制定国家标准，代号为GB，对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求，可制定行业标准，如机械标准（JB）等；对没有国家标准和行业标准
6、而又需要在某个范围内统一的技术要求，可制定地方标准或企业标准，它们的代号分别用DB、QB表示。,三、标准化：,定义：标准化是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程，包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准，以后还要修订标准等等。标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。 意义：标准化是组织现代化生产的重要手段，是实现互换性的必要前提，是国家现代化水平的重要标志之一。它对人类进步和科学技术发展起着巨大的推动作用。,四、优先数和优先数系概念,在机械设计中，常常需要确定很多参数，而这些参数往往不是孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有
7、关的参数传播。例如，螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。由于数值如此不断关联、不断传播，所以，机械产品中的各种技术参数不能随意确定。,为使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数选择一开始就纳入标准化轨道，必须对各种技术参数的数值作出统一规定。优先数和优先数系国家标准（GB32180）就是其中最重要的一个标准，它与国际标准优先数和优先数系ISO73基本一致，要求工业产品技术参数尽可能采用它。 采用优先数系，能使工业产品以较少的品种和规格，经济合理地满足用户各种各样的需求。,1、优先数系,GB32180中规定以十进制等比数列为优先数系，
8、并规定了五个系列，它们分别用系列符号R5、 R10、 R20、 R40和R80表示，其中前四个系列作为基本系列， R80为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。各系列的公比为； R5的公比： q51.60； R10的公比： q101.25； R20的分比： q201.12； R40的公比： q401.06； R80的公比： q801.03。,2、优先数,优先数系的五个系列中任一个项值均为优先数。按公比计算得到的优先数的理论值，除10的整数幂外，都是无理数，工程技术上不能直接应用。实际应用的都是经过圆整后的近似值。根据圆整的精确程度，可分为： （1）计算值：取五位有效数字，供精确计算用。 （2）常
9、用值：即经常使用的通常所称的优先数，取三位有效数字。 国家标准规定的优先数系分档合理，疏密均匀，有广泛的适用性，简单易记，便于使用。常见的量值，如长度、直径、转速及功率等分级，基本上都是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的有关标准里，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列等，基本上采用优先数系。,任务二 公差与配合基本术语和定义,“公差”主要反映机器零件使用要求与制造工艺之间的矛盾；“配合”则反映组成机器零件之间的关系。 目前我国使用“公差与配合”的标准为： （GB/T1800.1-1997） （GB/T1800.2-GB/T1800.3-1998） （GB/T1800.4-1992）
10、,一、孔和轴,在满足互换性的配合中，孔和轴具有广泛的含义，即： 孔指圆柱形内表面及其它内表面中，由单一尺寸确定的部分，其尺寸由D表示； 轴指圆柱形的外表面及其它外表面中由单一尺寸确定的部分，其尺寸由d 表示。 即：孔为包容面，轴为被包容面。如图所示。,二、尺寸,尺寸：用特定单位表示长度值的数字。 基本尺寸：由设计给定的尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。 实际尺寸：通过测量所得的尺寸。包含测量误差，且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。用Da、da表示。 极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值。两者中大的称为最大极限尺寸，小的称为最小极限尺寸。孔和轴的最大、最小极限尺寸分别为 Dmax、dmax
11、和Dmin、 dmin表示。,作用尺寸： 孔的作用尺寸Dm：在配合的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸；Dm=Da-t形状 轴的作用尺寸dm ：在配合的全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸。,最大实体尺寸（MMS）：对应于孔或轴的最大材料量（实体大小）的那个极限尺寸， 即：轴的最大极限尺寸dmax；孔的最小极限尺寸Dmin。 最小实体尺寸（LMS）：对应于孔或轴的最小材料量（实体大小）的那个极限尺寸， 即：轴的最小极限尺寸dmin；孔的最大极限尺寸Dmax。,极限尺寸判断原则 （泰勒原则）,孔或轴的体外作用尺寸不允许超过MMS； 任何部位的实际尺寸不允许超过LMS。 Dm变小 保证配合
12、不要小于Dmin dm变大 不要大于dmax 有配合要求的零件尺寸合格条件： Dmin Dm Da Dmax dmdmax dmin da,三、尺寸偏差、公差及公差带,偏差：某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。包括实际偏差和极限偏差。极限偏差又分上偏差（ES、es）和下偏差（EI、ei）。 ES=Dmax-D es=dmax-d EI=Dmin-D ei=dmin-d 公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。孔、轴的公差分别用TD和Td表示。 TD= Dmax- Dmin = ES-EI Td= dmax- dmin = es-ei,尺寸公差带图,零线：表示基本尺
13、寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差，零线以上为正，以下为负。 尺寸公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。 基本偏差：标准中表列的，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。一般为靠近零线的那个极限偏差。 标准公差：标准中表列的，用确定公差带大小的任一公差。,孔,轴,0,基本尺寸,ES,EI,es,ei,TD,Td,+,-,公差与极限偏差的比较,两者区别： 从数值上看：极限偏差是代数值，正、负或零值是有意义的；而公差是允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零（零值意味着加工误差不存
14、在，是不可能的）。实际计算时由于最大极限尺寸大于最小极限尺寸，故可省略绝对值符号。 从作用上看：极限偏差用于控制实际偏差，是判断完工零件是否合格的根据，而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。 从工艺上看：对某一具体零件，公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低，它是制定加工工艺的主要依据，而极限偏差则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据。 两者联系：公差是上、下偏差之代数差的绝对值，所以确定了两极限偏差也就确定了公差。,尺寸公差带图（举例）,画出基本尺寸为50,最大极限尺寸为50.025 、最小极限尺寸为50的孔与最大极限尺寸为49.975 、最小极限尺寸为49.959mm的轴的公
15、差带图。,0,+,-,50,孔,轴,+0.025,-0.025,-0.041,加工误差与公差的关系,工件在加工过程中，由于工艺系统误差的影响，使加工后的零件的几何参数与与理想值不相符合，其差别称为加工误差。其中包括： 尺寸误差：实际尺寸与理想尺寸之差。 几何形状误差：宏观几何形状误差（形状误差，由工艺系统误差所造成）、微观几何形状误差（表面粗糙度，刀具在工件上留下的波峰和波长）、表面波度误差（加工过程中振动引起的）。 位置误差：各要素之间实际相对位置与理想位置的差值。 加工误差是不可避免的，其误差值在一定范围内变化是允许的，加工后的零件的误差只要不超过零件的公差，零件是合格的。所以，公差是设计
16、给定的，用于限制加工误差的；误差则是加工过程中产生的。,合格性判定原则极限尺寸判断原则 复习泰勒原则,工件除线性尺寸误差外，还存在形状误差，为正确地判断工件尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断原则，即泰勒原则。其内容为： 孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸，任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。 DmDmin ， DaDmax dmdmax ， dadmin,四、配合,基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。在前面我们学过有关尺寸、偏差和公差的有关术语和定义，为清楚表示各术语间关系，可作公差与配合示意图。简化它们的关系，即可作公差带图。,D（d）,Dmax,Dmin,dmin,dmax,ES,EI,TD,Td,es,ei,零线,孔,轴,配合的类别,通过公差带图，我们能清楚地看到孔、轴公差带之间的关系。根
