互换性与技术测量-第03章3.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.4,尺寸精度的设计,一、配合制的选用,1.,一般情况下应,优先选用基孔制,尺寸精度设计,内容,配合制（基准制）,标准公差等级,配合,未注尺寸公差,1,2.,在下列情况下,应选基轴制,（,1,）采用冷拉钢材直接作轴。,（,2,）直径小的光轧钢丝作轴。,常常应用于一轴与多孔配合，且配合性质不同的情况。,常常应用在农业、纺织机械中。此时采用基轴制配合可避免冷拉钢材的尺寸规格过多，而且节省加工费用。,常常应用在仪器仪表中。,（,3,）结构上的需要,。,2,图3.15,3,3.,与标准零部件配合，,允许采用,任一,适当的,孔,、,轴公差带,组成配合。,图3.16,基准件的选用由配合的,标准件,决定。,4.,为满足特殊的需要，,4,二、标准公差等级的选用,1,.,选用原则,：,在充分满足使用要求的条件下，考虑工艺的可能性，应尽量选用精度较低的公差等级。,图3.17,5,2.,选用方法：,类比法，计算法和计算查表法。,根据具体情况，参照已被实践证明合理的实例来选用。,利用类比法，应有一定的实践经验和参考有关的资料。,表,3.10,各种加工方法可能达到的标准公差等级,表,3.9,标准公差等级的应用范围,（,1,）,类比法,：,例如,6,表,3.9,标准公差等级的应用范围,7,表,3.10,各种加工方法可能达到的标准公差等级,8,（,2,）,计算查表法：,根据使用要求确定的极限间隙、过渡或过盈,T,f,=|,X,max,-,X,min,|=|,Y,max,-,Y,min,|=|,X,max,-,Y,max,|,表,3.2,确定孔和轴的公差等级,T,D,+,T,d,T,f,9,例,3.10,已知,D,(,d,)=,95mm,，要求,X,max,+55m,，,X,min,+10m,，,确定孔、轴公差等级。,解,:,查表,3.2,T,f,=|,X,max,-,X,min,|=45mIT,n+,IT(,n-,1),得,:,IT5=15m,，,IT6=22m,，,IT7=35m,。,如果孔、轴都选,6,级，则,T,f,=44,T,f,45,（,m,），,虽然符合上述公式要求，但不符合此时孔必须比轴低一级的要求。,因此，孔选,6,级，轴选,5,级，其,T,f,=37,45,（,m,）。,符合要求的是,T,D,=IT6,，,T,d,=IT5,。,10,三、配合的选用,1.,配合,类别,的选用：,根据使用要求和孔轴间,有无相对运动,有,间隙配合,无,间隙配合,过盈配合,过渡配合,11,2.,配合,种类,的选用,（,1,）选用方法,（,2,）尽量选用常用,公差带,及优先、常用,配合,。,计算法；试验法；,类比法。,类比法是确定机械和仪器配合种类最常用的方法。,计算法应有理论依据，在实际应用时还需经过试验来确定。,试验法用于重要的、关键配合。,12,图,3.18,孔的公差带,P57,13,图,3.19,轴的公差带,P57,14,P58,表,3.11,基孔制优先、常用配合,15,16,P61,17,P62,表,3.14,优先配合的应用说明,18,P63,表,3.15,按具体情况考虑间隙或过盈的修正,19,例,3.11,已知,D,(,d,)=,40,，,要求,X,=+20+90m,，,若采用基孔制，试确定孔、轴公差带和配合代号，并画出尺寸公差带图。,解：,（,2,）,确定孔、轴公差等级,T,f,=,查表,3.2,得,T,D,=IT8=39m，,（,3,）,确定轴的基本偏差代号,X,max,=ES-,ei,X,min,=EI-,es,T,d,=,es-ei,=,按例,3.10,的方法确定孔、轴的公差等级。,（,2,）,（,1,）,（,3,）,（,1,）,确定基准制,：,由题意为基孔制，,孔的基本偏差代号为,H,。,|+90-(+20)|=70,T,D,+,T,d,T,d,=IT7=25m,X,max,X,min,25,=+90,=+20,20,即,-26,es,-20,查,P44,表,3.4,轴的基本偏差数值，,(4),确定孔、轴公差带和配合代号,孔：,公差带图,图3.20,由式（,2,）,由式（,1,）和式（,3,）,配合,:,解得,es,-20,解得,es,-26,得该轴的基本偏差代号为,f,其,基本偏差数值,es,=,轴：,-25m,H8,f7。,40H8/f7,21,例,3.11,已知,D,(,d,)=,40,，要求,X,=+20+90m,，若采用基孔制。利用,基孔制与基轴制极限间隙或极限过盈表,确定孔、轴公差带与配合代号。,解：由题意采用基孔制,由表,3.8,得，满足,X,=+20+90m,要求为,公,称,22,由表,3.6,得，得,40H8,得极限偏差为,ES=+39 ,EI=0m,由表,3.7,得，得,40f7,得极限偏差为,es,=-25,ei,=-50m,图3.20,其公差带图为,23,例,3.12,已知,D,（,d,）,60,，,由于使用要求其配合的 ,Y,min,20m,，,Y,max,55m,，若,采用,h,配合，,利用标准公差表和基本偏差表,。,解,（,1,）由题意为基轴制（,h,）,配合,es,0,（,2,）确定孔、轴公差等级,T,f,=,Y,min,Y,max,20,（,55,）,T,D,IT619，,T,d,IT513（m）,试确定配合代号，并指出是否属于优先配合？,=35,T,D,+,T,d,由表,3.2,（查教材中的表）得,24,（,3,）确定孔的基本偏差代号,Y,min,ES,ei,Y,min,20,（,1,）,Y,max,EI,es,Y,max,55,（,2,）,T,D,ESEIIT6=19 （3）,由式（,1,）得,ES,33,，,由式（,2,）、（,3,）得,ES,36,36 ES,7,（ES,7,）33,即 ,42 ,ES,7,39,(,为什么计算上偏差？,),其中,IT6-IT5=19-13=6 (,或查表,3.5),由表,3.5(,教材中的表,),得,孔的基本偏差代号为,R,25,60R6h5,由表,3.5,可知：,对于,IT7,的,R,其ES=-41m。,所以,IT7,的,R:,ES=-41+=-41+6=-35m。,EI=ES-IT6=-35-19=-54 m。,(4),配合代号,（,5,）公差带图,图,3.21,60R6,h5,公差带,26,(6),由图,3.18,可见,图,3.18,孔的公差带,60R6,为,常用,公差带。,27,图,3.19,轴的公差带,(7),由图,3.19,可见,60h5,为,常用,公差带。,28,(8),由表,3.12,可见,60R6,h5,为基准轴的,常用配合,。,29,3.4.4,线性尺寸的未注公差的选用,1.,未注尺寸公差的,公差等级,2.,未注尺寸公差数值 见表,3.16,和 表,3.17,。,f,-,精密级,m,-,中等级,c,-,粗糙级,v,-,最粗级,是指在车间普通工艺条件下和机械加工能力可能达到的公差，在零件图上不标注它们的公差。,线性尺寸的未注公差（,一般公差,general tolerances,）：,若,在,生产中产生纠纷时，对未注公差按,表,3.16,和 表,3.17,（,GB/T 1804,2000,）,验收。,30,图样上采用未注公差的原因：,简化制图，使图样清晰易读。,节省图样设计时间。设计人员只要熟悉一般公差的规定并加以应用，可不必详细计算其公差值。,明确了哪些要素可由一般工艺水平保证，可简化对这些要素的检验要求而有助于质量管理。,突出了图样上注出公差的尺寸。,由于明确了图样上尺寸的一般公差要求，便于供需双方达到加工和销售合同协议，交货时也可避免不必要的争议。,31,在图样标题栏附近或技术要求中,注出标准号和公差等级。,3.,图样标注,例如图中,225,加工后，应按,2250.2,验收。,R3,加工后，应,3,0.2,验收。,如未注尺寸公差为,f,级时，标注见图。,图3.22,技术要求,未注尺寸公差,GB/T1804,f,32,3.5,尺寸精度的检测,3.5.1,用通用计量器具测量,1.,测量的误收与误废,例如用分度值,=0.01,和不确定度 的外径千分尺测量 的轴。,有可能将公差带内的合格品判为废品，即“,误废,”；,也可能将公差带外的不合格品判为合格品，即“,误收,”。,图3.23,P65,由于测量误差的存在，若按最大、最小极限尺寸验收，,33,（,1,）测量误差越大，则误收、误废的概率就越大；反之，测量误差越小，则误收、误废的概率也越小；,结论：,（,2,）当计量器具不确定度一定时，若改变允许零件尺寸变化的界限，即验收极限，将验收极限向零件公差带内移动，则误收率减少，而误废率增大，这样做对保证零件的质量是有利的。,保证公差,：由验收极限和测量极限误差所确定的允许尺寸变化范围。,生产公差,：为了保证公差在生产中应控制的允许尺寸变化范围。,0,25mm,+,-,H8,+33,生产公差,保证公差,-3,+3,+30,+36,误废,误收,误收,34,2.,验收原则、,安全裕度与验收极限的确定,国家标准规定的,验收原则,：原则上只接受公差带内的工件，即只允许误废，,不允许有误收,。,A,=,f,(,u,1,u,2,),式中：,u,1,计量器具的不确定度；,u,2,测量条件的不确定度；,由,表,3.18,查得,P65,图,3.23,的,A,=0.0062,。,安全裕度,A,：从规定的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别向工件公差带内移动一个尺寸值称为安全裕度。安全裕度,A,值由公差确定，约为工件公差的,10,。,35,验收极限,：检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。,上,验收极限,=,最大极限尺寸,A,下,验收极限,=,最小极限尺寸,+,A,验收极限的确定：,方法一：,T,D,T,d,上验收极限,上验收极限,下验收极限,下验收极限,A,1/10,T,方法二：验收极限等于规定的最大实体尺寸和最小实体尺寸，即,A,等于零。,36,具体原则,：,对符合包容要求的尺寸，公差等级高的尺寸，其极限尺寸按方法一确定。,对工艺能力指数 时，其极限尺寸按方法二确定。但对于符合包容要求的尺寸，其最大实体尺寸一边的验收极限仍按方法一确定。,对偏态分布的尺寸，其验收极限可以仅对尺寸偏向的一边按方法一确定。,对非配合的一般尺寸，其验收极限按方法二确定。,37,选择计量器具,3,.,计量器具的选择,根据,T,尺,表,3.18,表,3.19,和表,3.20,（,P68,）,：测量不确定度的允许值,38,例,3.14,被检验零件尺寸为轴 ，试确定验收极限、选择适当的计量器具。,（,2,）由表,3.18,查得安全裕度,A,6.2,，工件尺寸符合包容要求，按方法一确定验收极限，则,（,1,）由极限与配合标准，查得 ,0.050,0.112,下验收极限 ,0.112+0.0062=,上验收极限 ,0.050,0.0062=,39,由表,3.18,按优先选用,档的原则查得计量器具测量不确定度允许值 ，,由表,3.19,查得分度值为,0.01mm,的外径千分尺，在尺寸范围大于,0,50mm,内，不确定度数值为,0.004mm,，因,0.0040.0056,，故可满足使用要求。,40,例,3.15,被检验零件为孔 ，工艺能力指数为 ，试确定验收极限，并选择适当的计量器具。,（,1,）由表,3.2,和表,3.5,查得，,0.16,0,（,2,）由表,3.18,查得安全裕度,A,=16,，因,1,其验收极限按方法二确定，即一边,A,0,，但该零件尺寸遵守包容要求，因此其最大实体尺寸一边的验收极限仍按方法一确定，则,上验收极限,下验收极限,41,(3),由表,3.18,按优先选用,档的原则查得计量器具测量不确定度允许值 。,由表,3.19,查得分度值为,0.01mm,的内径千分尺在尺寸,100,150mm,范围内，不确定度为,0.008,，故可满足使用要求。,42,3.5.2,用光滑极限量规检验,1.,量规的作用和分类,光滑极限量规,（简称量规）是一种没有刻度的定值专用检验工具。,因此用量规检验很方便，而且由于量规的结构简单，检验效率高，因而在生产中得到了广泛应用。,用量规检验零件时，只能判断零件是否合格，而不能测出零件的实际尺寸数值；,但对于成批、大量生产的零件来说，只要是能够判断出零件的作用尺寸和实际尺寸在尺寸公差带内就足够了；,43,测孔用的量规,测轴用的量规,量规都是成对使用的，孔用量规和轴用量规都有通规和止规。,如果通规能够通过被检工件，止规不能通过被检工件，即可确定被检工件是合格品。,检验孔的量规叫,塞规；,检验轴的量规叫,环规或止规。,44,量规分类：,工作量规；验收量规；校对量规。,工作量规,：在零件制造过程中，操作者对零件进行检验所使用的量规。通规用“,T”,表示，止规用“,Z”,表示。,验收量规,：检验部门或用户代表在验收产品时所使用的量规。,为了保证加工零件的精度，操作者应该使用新的或者磨损较小的通规。,验收量规的类型与工作量规相同，只是磨损较多，但未超过磨损极限。,这样，由操作者自检合格的零件，检验人员或用户代表验收时也一定合格，从而保证零件的合格率。,45,校对量规,：检验轴用量规（环规或卡规）在制造时是否符合制造公差，在使用中是否已经达到磨损极限的量规。,因为轴用量规是内尺寸，不易检验，所以设立了校对量规，校对量规是外尺寸，可以用通用量仪检测。,孔用量规本身是外尺寸，可以较方便地用通用量仪检测，所以不设校对量规。,校对量规分为三类：,“校通通”量规,(TT),、“校通损”量规,(TS),、“校止通”量规,(ZT),46,2.,量规设计原则：,泰勒原则。,量规尺寸的确定：,通规：控制工件的体外作用尺寸,，而体外作用尺寸受形状误差的影响；,通规的基本尺寸应等于被检工件的最大实体尺寸（,MMS,）；止规的基本尺寸应等于被检工件的最小实体尺寸（,LMS,）。,量规形式的确定：,止规表面与被测件是,点,接触。,表面与被测件是,面,接触；,止规：控制工件的实际尺寸,，不受形状误差的影响；,47,量规形式的选择：,（,1,）环规（,2,）卡规,按照,GB,推荐,测孔时可用下列形式的量规,（,1,）全形塞规（,2,）不全形塞规,（,3,）片状塞规（,4,）球端杆规,测轴时，可用下列形式的量规,48,3.,/2,TS,TT,ZT,T,D,T,d,/2,孔用,工作量规公差带,轴用工作量规及其校对量规公差带,量规公差及其工作尺寸的计算,为保证验收零件的质量，在检验时不产生误收，量规的公差带位于零件的公差带之内，它仅占有零件公差的一小部分。,止规的公差带紧靠工件的最小实体尺寸；通规的公差带中心偏离工件的最大实体尺寸一个,Z,1,值距离,。,(1),工作量规的公差及公差带,通规的磨损极限尺寸为零件的最大实体尺寸；,标准中没有特别规定止规的磨损公差。,49,(2),校对量规的公差及公差带,校对量规的公差值,T,p,取量规制造公差,T,的,50%,。,轴用工作量规及其校对量规公差带,“校通通”量规（,TT,），其作用是防止通规过小，检验时应通过被校对的轴用通规，其公差带是从通规的下偏差起，向轴用通规公差带内分布。,“校通损”量规（,TS,），其作用是防止通规在使用中超出磨损极限尺寸，检验时不应通过被校对的轴用通规，其公差带是从通规的磨损极限起向轴用通规公差带内分布。,“校止通”量规（,ZT,），其作用是防止止规尺寸过小，检验时应通过被校对的轴用止规，其公差带是从止规的下偏差起，向轴用量规止规公差带内分布。,50,例,3.18,计算孔和轴用各种量规的极限偏差和工作尺寸。,解：,由表,3.2,3.4,3.5,查出孔与轴的上、下偏差为,51,由表,3.21,查出，,T,1,和,Z,1,的值，确定工作量规的形状公差和校对量规的尺寸公差。,塞规尺寸公差,T,1,=0.004mm,Z,1,=0.006mm,塞规形状公差,T,1,/2=0.002mm,卡规形状公差,T,1,=0.003mm,Z,1,=0.004mm,塞规形状公差,T,1,/2=0.0015mm,校对量规尺寸公差,T,p,=,T,1,/2=0.0015mm,52,（,3,）画出工件和量规公差带图,Z1=4,T1=4,T1/2=2,TS,TT,ZT,H,8,T,d,T1=3,Z1=6,T1,/2,53,(4),计算各种量规的极限偏差和工作尺寸。,通规（,T,）,上偏差,EI+Z,1,+T,1,/2=0+0.006+0.002=+0.008mm,下偏差,EI+Z,1,-T,1,/2=0+0.006-0.002=+0.004mm,工作尺寸,磨损极限尺寸,止规（,Z,）,上偏差,ES=+0.039mm,下偏差,ES-T,1,=(+0.039)-0.004=+0.035mm,工作尺寸,54,通规（,T,）,上偏差,es-Z,1,+T,1,/2=(-0.009)-0.004+0.0015=-0.0115mm,下偏差,es-Z,1,-T,1,/2=(-0.009)-0.004+0.0015=-0.0145mm,工作尺寸,磨损极限尺寸,止规（,Z,）,上偏差,ei+T,1,=(-0.034)+0.003=-0.031mm,下偏差,ei,=-0.034mm,工作尺寸,55,“校通通”量规（,TT,）,上偏差,es-Z,1,-,T,1,/2+,T,p,=,(-0.009)-0.004-0.0015+0.0015,=-0.013mm,下偏差,es-Z,1,-,T,p,=(-0.009)-0.004-0.0015,=-0.0145mm,工作尺寸,56,“校通损,”,量规（,TS,）,上偏差,es,=-0.009mm,下偏差,es-,T,p,=(-0.009)-0.0015=-0.0105mm,工作尺寸,“校止通,”,量规（,ZT,）,上偏差,ei+,T,p,=(-0.034)+0.0015=-0.0325mm,下偏差,ei,=-0.034mm,工作尺寸,57,作业,:,P74,作业题,10,、,12,、,16,、,17,本章重点,:,1.,极限与配合,的基本术语和定义及其运算关系、尺寸公差带的图解；,2.,标准公差和基本偏差的应用；,3.,孔、轴结合的精度设计内容和基本方法；,4.,未注尺寸公差的应用。,58,表3.2,P39,59,表,3.4,轴的基本偏差数值,P4445,60,表,3.5,孔,的,基本偏差数值表,P4647,61,表,3.17,表,3.16,62,P65,63,64,例：设计,18H8/f7,孔与轴用量规,（,1,）、量规型式的选择,孔用量规通规、止规均采用全型塞规；,轴用量规通规、止规均采用卡规；,（,2,）从,公差与配合,中查得被检工件的极限偏差。,查表,1-8,，表,1-9,：,18H8,孔：,EI=0,，,ES=+0.027mm,18f7,轴：,es,=-0.016mm,，,ei,=-0.034mm,（,3,）由表,5-8,查出工作量规的,T,和,Z,塞规的制造公差：,T=0.002 8mm,；,塞规的位置要素：,Z=0.004mm,；,塞规的形状公差：,T/2=0.001 4mm;,卡规制造公差：,T=0.002mm,；,卡规位置要素：,Z=0.002 8mm,；,卡规形状公差：,T/2=0.001mm;,校对量规制造公差：,T,P,=T/2=0.001mm,65,（,4,）计算量规的极限偏差及工作尺寸,18H8,孔用塞规,通规（,T,）：,上偏差,=EI+Z+T/2=0+0.004+0.0014=0.0054mm,下偏差,=EI+Z-T/2=0+0.004-0.0014=0.0026mm,+,0,Z,+27,18,-,H8,LMS,MMS,T,f7,TS,TT,ZT,LMS,MMS,-16,-34,T,T,P,T=0.002 8mm,Z=0.004mm,T=0.002mm,Z=0.004mm,T,P,=T/2=0.001mm,磨损极限,=EI=0,止规（,Z,）：,上偏差,=ES=0.027mm,下偏差,=ES-T=0.027-0.0028=+0.024 2mm,66,（,4,）计算量规的极限偏差及工作尺寸,18f7,轴用卡规,通规（,T,）：,上偏差,=es-Z+T/2,=-0.016-0.0028+0.001,=-0.017 8mm,下偏差,=es-Z-T/2,=-0.016-0.0028-0.001,=-0.0198mm,f7,TS,TT,ZT,LMS,MMS,T,P,Z=0.004mm,T,P,=T/2=0.001mm,T=0.002mm,磨损极限,=,es,=-0.016mm,止规（,Z,）：,上偏差,=,ei+T,=-0.034+0.002,=-0.032mm,下偏差,=,ei,=-0.034mm,67,（,4,）计算量规的极限偏差及工作尺寸,18f7,轴用卡规的校对量规,“校通,-,通”量规（,TT,）：,上偏差,=es-Z-T/2+T,P,=-0.016-0.0028-0.001+0.001=-0.018 8mm,下偏差,=es-Z-T/2=-0.016-0.0028-0.001=-0.0198mm,f7,TS,TT,ZT,LMS,MMS,T,P,Z=0.004mm,T,P,=T/2=0.001mm,T=0.002mm,“校止,-,通”量规（,TT,）：,上偏差,=,ei+T,P,=-0.034+0.001,=-0.033mm,下偏差,=,ei,=-0.034mm,“,校通,-,损“量规（,TS,）：,上偏差,=,es,=-0.016mm,下偏差,=,es,-T,P,=-0.016-0.001=-0.017mm,68,（,5,）标注,工作量规工作尺寸的标注如下图：,69,