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公差配合与测量技术Tolerance and Measurement Technology 1 1-第1章绪论2 2-课时：2课时重点重点：互换性的含义、加工误差与公差的区别、优先数系难点：点：优先数系授授课方式：方式：课堂教学所用教具：所用教具：课件新新课导入：入：公差是用于协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾；配合是反映机器零件之间有关功能要求的相关关系。“公差与配合”的标准化直接影响产品的精度、性能和使用寿命，是评定产品质量的重要技术指标。要求：（1）掌握有关公差、测量的基本概念、基本理论、术语、定义。（2）培养公差设计及精度检测的基本能力。（3）学会查工具书，如手册、标准等。3-1.1.1什么叫互换性定义：是指在同一规格的若干个零件或部件中任取一件，不需作任何挑选、修配或调整，就能装配到机器或仪器上，并能满足机器或仪器的使用性能的特性。或者说，同一规格的零部件，按规定的要求分别制造，能彼此相互替换并能保证使用要求的特性。1.1.2 互换性分类：(1）完全互换性 特点：不限定互换范围，以零部件装配或更换时不需要挑选或修配为条件。如日常生活中所用电灯泡。1.11.1互互换性的基本概念性的基本概念 4-(1)分组互换法：如机器上某部位精度愈高，相配零件精度要求就愈高，加工困难，制造成本高，为此，生产中往往把零件的精度适当降低，以便于制造，然后再根据实测尺寸的大小，将制成的相配零件分成若干组，使每组内的尺寸差别比较小，最后，再把相应的零件进行装配。(2)修配法：修配互换是待零部件加工完毕后，装配时对某一特定的零件按所需要的尺寸进行调整，以满足装配要求和使用要求。当零件的装配精度要求较高时，采用完全互换将使零件的公差很小，加工困难，加工成本很高，甚至无法加工。这时可根据精度要求、结构特点、生产批量等具体条件，各种不同形式的不完全互换法进行加工。（2）不完全互换性特点：零件在装配或更换时，需要经过适当的选择、调整或辅助加工（修配），才能具有相互替换的性能。即：指零件在一定范围内互换。5-(2)在制造方面，有利于组织专业化生产，采用先进工艺和高效率的专用设备，提高生产效率。(1)在设计方面，有利于最大限度采用标准件、通用件和标准件，大大简化绘图和计算工作，缩短设计周期。便于计算机辅助设计。1.1.3互换性在机械制造中有什么作用 (3)在使用、维修方面，可以减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久的运转。提高了机器的使用寿命。(3)调整法：修配互换是待零部件加工完毕后，装配时对某一特定的零件按所需要的尺寸进行调整，以满足装配要求和使用要求。6-1.2 加工误差和公差1.2.1 加工误差和公差的含义允允许零件几何参数的零件几何参数的变动量就是公差。量就是公差。零件的实际几何参数与理想几何参数之间的差异，称为几何量误差。它包括以下几个方面：1 尺寸误差 零件加工后的实际尺寸与理想尺寸之差。2 几何形状误差零件的几何形状误差分为三种宏观几何形状误差微观几何形状误差表面波度(1)宏宏观几何形状几何形状误差差指零件整个表面范围内的形状与理想形状之间的差异。如理想形状是正圆形，若加工后实际形状为椭圆形或其他非正圆形，则存在形状形状误差差。如图1-1所示。宏观几何形状误差通常称作形状误差。7-(2)微微观几何形状几何形状误差差 微观几何形状误差是加工后，刀具在工件表面上留下的许多微小的高低不平的波形。如图1-2所示。微观几何形状误差通常称作表面粗糙度。（3）表面波度表面波度 表面波度是介于宏观和微观几何形状误差之间的一种表面形状误差，主要是由加工过程中的振动引起的，表面成明显的周期波形，如图1-2所示。理想形状（正圆）实际形状（非正圆）图1-1图1-28-3 相互位置误差 相互位置误差是指加工后，零件各表面或中心线之间的实际位置与其理想位置之间的差值。如两个平面之间的平行度、垂直度等。1.2.2 1.2.2 误差与公差的区差与公差的区别 加工误差是在零件加工过程中产生的，是不可避免的，是客在的，它的大小受到加工过程中的各种因素的影响。公差则是允许零件的尺寸、几何形状和相互位置的最大变动量。它是由设计人员根据零件的功能要求给定的。9-1.3 标准化和标淮的概念 1.3.1 标准化和标淮含义 标准化就是指在经济、技术、科学以及管理等社会实践中，对重复性的事物（如产品、零件、部件）和概念（如术语、规则、方法、代号、量值），在一定范围内通过简化、优选和协调，做出统一的规定，经审批后颁布、实施，以获得最佳秩序和社会效益一个活动过程。标准化的主要体现形式是标准。标准就是为在一定的范围内获得最佳秩序，对活动或结果规定的共同的和重复使用的规则、导则或特性文件或特性文件。10-1.3.2标准的分类和分级1 标准的分类技术标准生产组织标准经济管理标准按性质不同，分为 按适应程度不同，分为 基础标准一般标准 按法律属性不同，分为 强制性标准，其代号为“GB”推荐性标准，其代号为“GB/T”2 标淮分级 按制定的范围不同，标准分为国际标准 ISO IEC国家标准 GB 地方标准行业标准 如机械（JB）企业标准 QB11-1.4优先数和优先数系1.4.1优先数和优先数系的概念 优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的一种科学的数值标准。GB/T321-1980优先数和优先数系就是其中的一个重要标准。在确定机械产品的技术参数时，应尽可能地选用该标准中的数值。1.4.2优先数系 优先数系是一种十进制的几何级数。我国标准GB321-80与国际标准ISO推荐R5、R10、R20、R40、R80系列，前四项为基本系列（见表1-1）,R80为补充系列。其公比为：(1)基本系列 优先数系中的R5、R10、R20、R40四个系列是常用系 列，称为基本系列。12-(3)派生系列 派生系列是从R5、R10、R20、R40、R80五个系列中，每隔P项取值导出的系列。其公比为：qr/p=10p/r 代号为Rr/p，其中r代表5、10、20、40、801.51.5测量技量技术发展概况展概况(略略)(2)补充系列 R80系列仅在参数分级很细或不能满足需要时才采用，称为补充系列。其代号表示方法与基本系列相同。13-本课小结v机械零件必须同时满足两个条件才具有互换性：装配时，不需要经过挑选、修配和调整。装配后能满足使用要求。v互换性在产品的设计、制造、使用维修等方面都具有积极作用。实际生产中，可根据产品的复杂程度、精度要求、生产规模的大小以及生产设备和技术水平等的不同，采用完全互换、不完全互换；内互换、外互换。v互换性是现代化生产的重要原则。但互换性必须通过标准化来实现。制订和贯彻公差标准并采用相应的技术测量措施是实现互换性的必要条件。而优先数系则是标准化在互换性学科中最直接的应用。v在加工过程中，零件的实际几何参数不可避免地会与其理想几何参数之间产生差异，即，产生几何量误差。但该误差只要在允许的范围内，零件就具有互换性。因此，设计人员在设计时应根据零件的功能要求给出允许该零件的变动量，即，规定公差，以便生产中以此为依据来判别零件是否合格。作业：1-1；1-2；1-3；1-614-第2章光滑圆柱体结合的公差与配合1515-v课时：2课时v重点：重点：孔与轴含义、尺寸偏差与公差区别、配合与配合公差定义、公差带图与配合公差带图绘制。v难点：点：公差带图与配合公差带图v授授课方式：方式：新授v所用教具：所用教具：课件v新新课导入入：光滑圆柱体结合是机械产品最广泛采用的一种结合形式，通常指孔与轴的结合。为使加工后的孔与轴能满足互换性要求，必须在结构设计中统一其基本尺寸，在尺寸精度设计中采用公差与配合标准。因此，圆体结合的公差与配合标准是一项最基本、最重要的标准。首先要掌握有关尺寸、偏差、公差及配合的基本概念。.公差配合的基本公差配合的基本术语和定和定义16-2.1.1孔和轴 (1)孔 主要指工件圆柱形的内表面，也包括其它由单一尺寸确定的非圆柱形的内表面部分（由二平行平面或切面形成的包容面）。(2)轴 主要指工件的圆柱形外表面，也包括其它由单一尺寸确定的非圆柱外表面部分（由二平行平面或切面形成的被包容面）在工差与配合标准中，孔是包容面包容面，轴是被包容面被包容面，孔与轴都是由单一一的主要尺寸主要尺寸构成，例如：圆柱形的直径、轴的键槽宽和键的键宽等。孔和轴不仅表示通常的慨念,即圆柱体的内、外表面，而且也表示由二平行平面或切面形成的包容面、被包容面。由此可见，除孔、轴以外，类似键连接的公差与配合也可直截应用公差与配合国家标准。如图2-1所示。17-2.1.2 2.1.2 尺寸、基本尺寸、尺寸、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸尺寸、极限尺寸(1)尺寸用特定单位表示长度值的数字。一般是指两点之间的距离.常用毫米（mm）作为特定单位(2)基本尺寸设计给定定的的尺尺 寸寸(孔 D，轴-d)。通常有配合关系的孔和轴的基本尺寸相同。(3)实际尺寸通通过测量所量所得的尺寸得的尺寸（Da,da）。实际尺寸并非真值。图2-118-(4)极限尺寸允许尺寸变化的两个极限值，其中极限值较大者称为最大极限尺寸（Dmax，dmax），极限值较小者称为最小极限尺寸（Dmin，dmin）如图2-2所示。2.1.3尺寸偏差和公差（1）实际偏差实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。以公式表示如下：孔的实际偏差a=DaD轴的实际偏差ea=dad1.尺寸偏差某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差（简称偏差）。偏差分有：图2-219-（2）极限偏差极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。其中最大极限尺寸与基本尺寸之差称为上偏差上偏差（，es），最小极限尺寸与基本尺寸之差称为下偏差下偏差（，ei），孔的上偏差max-轴的上偏差es=dmaxd孔的下偏差min-轴的下偏差ei=dmin-d极限偏差用于控制实际偏差。完工后零件尺寸的合格条件常用偏差的关系式表示如下：孔合格的条件a轴合格的条件eieaes2.尺寸公差（简称公差TD,Td）尺寸公差是最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值，或者是上偏差与下偏差代数差的绝对值，见图2-2，其关系式表示如下：20-孔的公差TD=maxmin=ESEI轴的公差Td=dmaxdmin=esei 公差与偏差是两种不同的概念。从工艺上讲，公公差差大大小小决决定定了了允允许尺尺寸寸变动范范围的大小;而极限偏差表示每个零件尺寸允许变动的极限值，是判断零件尺寸是否合格的依据。从作用上看，极限偏差用于控制实际偏差，影响配合的松紧；而公差则影响配合的精度。2.1.4零线和公差带图解 (1)零线 在公差带图中，确定偏差的一条基准直线称为零线。通常以零线表示基本尺寸，偏差由零线算起，零线以上为正偏差，零线以下为负偏差。(2)尺寸公差带 在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域称为尺寸公差带（简称公差带）。公差带在垂直零线方向的宽度代表公差值，上面线表示上偏差，下面线表示下偏差。(如图2-3所示)21-图2-3公差带图2.1.52.1.5配合和配合公差配合和配合公差 1 配合 基本尺寸相同的相互结合的孔与轴公差带之间的关系。(1)间隙与过盈 孔的尺寸减去其相配合的轴的尺寸所得的代数差。此值为“+”时得间隙隙，此值为“-”时得过盈盈。(2)间隙配合 孔的公差带在轴的公差带之上，具有间隙的配合（包括最小间隙为零的配合），如图2-4所示。间隙配合的性质用最大间隙Xmax、最小间隙Xmin和平均间隙Xav表示。计算式如下：Xmax D maxdmin=ESei XminD mindmax=EIes Xav（XmaxXmain）222-图2-4 间隙配合计算公式如下:Y min=D maxdmin=ESei YmaxD mindmax=EIes Yav（YmaxYmain）2 (3)过盈配合 孔的公差带在轴的公差带之下，具有过盈的配合（包括最小过盈为零的配合）如图2-5所示。过盈配合的性质可用最小过盈Y min、最大过盈Y max和平均过盈Yav来表示。图2-5 过盈配合 23-(4)过渡配合 是指孔的公差带与轴的公差带相互交叠，可能具有间隙或者过盈的配合如2-6图所示。过渡配合的性质用最大间隙Xmax、最在过盈Y max、平均间隙Xav或平均过盈Yav来表示。其计算式如下Ymax=D mindmax =EIesX max=D maxdmin =ESeiXav或Yav（XmaxYmax）2 图2-6过渡配合 2 配合公差（Tf）允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。配合公差的大小为极限间隙或极限过盈之代数差的绝对值，其计算公式如下：间隙配合Tf=|Xmax-Xmin|=Xmax-Xmin过渡配合Tf=|Xmax-Ymax|=Xmax-Ymax过盈配合Tf=|Ymin-Ymax|=Ymin-Ymax24-当基本尺寸一定时，配合公差的大小反映了配合精度的高低。且由式2-1可见：配合精度的高低决定于零件的加工精度的高低。配合公差的特性可用配合公差带图来表示。在图2-7中，零线以上的纵坐标为“+”，代表间隙；零线以下的纵坐标为“-”，代表过盈；符号代表配合公差带。配合公差带完全处在零线以上为间隙配合；完全处在零线以下为过盈配合；跨在零线上、下两侧则为过渡配合。三类配合的配合公差都为:Tf=TD+Td (2-1)25-例例2-1 若已知某配合的基本尺寸为60mm，配合公差Tf=49m，最大间隙Xmax=19m，孔的公差TD=30m，轴的下偏差ei=+11m，试画出该配合的尺寸公差带图与配合公带图，并说明配合类别。解解求孔与轴的极限偏差因为Tf=TD+Td，所以Td=Tf-TD=（49-30）m=19m因为Xmax=ESei，所以ES=Xmax+ei=（19+11）m=30mES-TD=（30-30）m=0m因为ESei且EIes，所以此配合为过渡配合。求最大过盈因为Tf=Xmax-Ymax所以Ymax=Xmax-Tf=（19-49）m=-30m。画出尺寸公差带图和配合公差带图（见图2-8a、b）。26-27-v作业：已知一对配合的孔轴 ，按要求解答：(1)计算孔、轴的极限尺寸及公差值。(2)判断配合类型，计算极限间隙或过盈？(3)计算配合公差Tf。(4)画出孔、轴公差带图及其配合公差带图。28-2.2公差与配合国家标准课时：2重点：查表确定标准公差及基本偏差的数值，学会公差配合在图样中上的标注难点：公差配合在图样中上的标注授课方式：新授所用教具：课件新课导入：了实现互换性和满足各种使用要求，公差与配合国家标准对形成各种配合的公差带进行了标准化，它的基本组成包括“标准公差系列”和“基本偏差系列”，前者确定公差带的大小，后者确定公差的位置，二者结合构成了不同的孔、轴公差带；而孔、轴公差带之间不同的相互关系则形成了不同的配合。29-2.2.1 标准公差系列1.公差等级 公差等级是确定尺寸精确程度的等级。GB/T1800.31998将标准公差分为20个公差等级，用IT和阿拉伯数字组成的代号表示，按顺序为IT01，IT0，IT1IT18，等级依次降低，标准公差值依次增大。2.标准公差值 公差值计算时分三段进行 (1)IT5IT18 的公差值 当基本尺寸小于等于500mm时，公差值的计算式为T=ai；当基本尺寸大于500mm3150mm时，计算式为T=aI。式中IT为标准公差；a为公差等级系数；i和I为公差单位。30-i=0.45 +0.001D(um)I=0.004D+2.1(um)(2)IT01IT1的公差值 IT01、IT0、IT1 公差值比较小，主要考虑测量误差的影响，其公差计算采用线性关系式：IT=A+BD，D为基本尺寸，常数A与系数B均采用优先数系的派生系列R10/2。(3)IT2IT4的公差值 IT2IT4 其公差值是在IT1与IT5之间按等比级数插入,即IT2=IT1q，IT3=IT1q2,，其公比:q=31-基本尺寸小于等于500mm标准公差的计算式见表2-1；基本尺寸大于500mm3150mm，公差值可按T=aI式计算，方法与基本尺寸小于等于500mm相同，不再赘述 3.尺寸分段 GB/T1800.3-1998将小于等于500mm的基本尺寸分成十三个尺寸段。这样的尺寸段叫主段落。在一个主段落中的一段又分成23段中间段落以供确定基本偏差时使用。基本尺寸分段如表2-2所示。在标准公差以及以后的基本偏差的计算公式中，基本尺寸D一律以所属尺寸分段（D1Dn）内的首尾两个尺寸的几何平均值Dj Dj=（D1Dn）进行计算。32-2.2.2 基本偏差系列1 基本偏差代号 基本偏差代号用拉丁字母来表示，其中孔用大写字母表示，轴用小写字母表示，构成28种基本偏差代号,分别形成孔、轴的基本偏差系列。在孔的基本偏差系列中，代号AH的基本偏差为下偏差EI,其绝对值逐渐减小，其中AG的EI为正值，H的IE=0，代号为JZC的基本偏差为上偏差ES（除J外，一般为负值）绝对值逐步增大。代号为JS的公差带相对于零线对称分布，因此其基本偏差可以为上偏差ES=+或下偏差EI=。在轴的基本偏差系列中，代号ah的基本偏差为上偏差es，其绝对值也是逐渐减小，其中ag的es为负值，h的es=0，代号为jzc的基本偏差为下偏差ei（除J外，一般为正值）绝对值也逐步增大。代号为js的公差带相对于零线对称分布，因此其基本偏差可以为上偏差es=+或下偏差ei=。33-在基本偏差系列图中，仅绘出出公公差差带的的一一端端（由由基基本本偏偏差差决决定定），而而公公差差带的的另另一一端端取取决决于于标准准公公差差值的的大大小小。因此，任何一个公差带代号都由基本偏差代号和公差等级代号联合表示。2 基准制 基孔制配合中的孔是基准件，称为基准孔，代基准孔，代号号为H H，其基本偏差（下偏差）为0，即EI=0，上偏差值为带有正号的孔公差值。(1)基孔制 基本偏差为一定的孔的公差带，与不同偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度，称为基孔制。如图2-10所示。图2-1034-基轴制配合中的轴是基准件，称称为基准基准轴，代号，代号为h h，其基本偏差（上偏差）为0，即es=0，下偏差值为带有负号的轴的公差值。(2)基轴制 基本偏差为一定的轴的公差带，与不同偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度，称为基轴制。如图2-11所示。3.基本偏差构成规律 (1)轴的基本偏差数值 在基孔制中轴的基本偏差从ah，用于间隙隙配配合合，其基本偏差的绝对值正好等于最小间隙。a、b、c三种用于大间隙或者热动配合，基本偏差采用与直径成正比的关系计算。35-d、e、f主要用于一般润滑条件下的旋转运动，为了保证良好的液体摩擦，最小间隙与直径成平方根关系，但考虑到表面粗糙度的影响，间隙应适当减小，所以，计算式中D的指数略小于0.5。g主要用于滑动、定心或半液体磨擦的场合，要求间隙隙小小，所以D的指数更要减小。cd、ef、fg基本偏差的绝对值分别按c c与与d d、e e与与f f、f f与与g g基本偏差的绝对值的几何平均几何平均值确定。jn与基孔制形成过渡配合，基本偏差的数值采用了与直径成立立方方根根的关系。其中j目前主要用于与滚动轴承相配合的孔与轴。pzc用于过盈盈配配合合，常按所需的最小过盈和相配合基准孔的公差等级来确定基本偏差值。36-(2)孔的基本偏差数值 孔的基本偏差数值是从同名轴的基本偏差数值换算得来的，换算原则是：应保证同名代号的孔和轴的基本偏差所组成的公差带，在基轴制和基孔制中分别与基准轴和基准孔相配合，两者的配合性质相同，即应保证两者有相同的极限间隙或极限过盈，如 与 ,与 由于孔比轴加工困难，因此国家标准规定，为使孔和轴在工艺上等价，在较高精度等级的配合中，孔比轴的公差等级低一级；在较低精度等级的配合中，孔与轴采用相同的公差等级。在孔与轴的基本偏差换算中，有以下两种规则。通用规则同名代号的孔与轴的基本偏差的绝对值相等，而符号相反，即：对于AHEI=-es对于JZCES=-ei37-特殊原则 同名代号的孔与轴的基本偏差的符号相反，而绝对值相差一个值。即：ES=-ei+=ITn ITn-1=ITh Its 此式适用于3mm基本尺寸500mm，标准公差小于IT8的JN和标准公差IT7的PZC。孔的另一个极限偏差可根据下列公式计算：ES=EI+Ith或EI=ES-ITh 例2-5 查表确定25 和25 两种配合的孔、轴的极限偏差，计算极限过盈，并画出孔、轴公差带图。解：由表2-3查得：基本尺寸为25mm、IT6的d=13m，IT7级 的TD=21m。对于25 25H7为7级基准孔的EI=0,ES=+21m 25r6 基本偏差为下偏差，查表2-5得38-ei=+28m es=ei+Td=+41m 极限过盈 Y min=ES ei=（21-28)m=7m Y max=EI es=（0-41）m=41m 对于25 25R7基本偏差为上偏差，查表2-6得 ES=28m+=(28+8)m=20m EI=ESTD=(-20-21)m=41m25h6为6级基准轴 es=0,ei=13m 极限过盈Ymin=ESei=20（13）m=7m Y max=EI es=(41 0）m=41m 公差带图见图2-12。由于25 和25 是同名配合，所以配合性质相同，即极限过盈相同。39-4.圆柱孔、轴公差配合在图样上的标注法 （1)孔和轴的公差带在零件图上的标注如图2-13所示，主要标注上下偏差数上下偏差数值，也可附注基本偏差代号及公差等级。图2-13 零件图上标注 图2-12图2-14 装配图上标注 （2)孔和轴的公差带在装配图上标注如图2-14所示，主要标注配合代号，即标注孔、轴的基本偏差基本偏差基本偏差基本偏差代号及公差代号及公差代号及公差代号及公差等级，也可附注上下偏差数值。40-例例2-6试试确定确定和和的极限偏差，并画出公差的极限偏差，并画出公差带图带图。解：解：查查表得表得TD=IT7=0.030mTd=IT6=0.019m：60H7为为基准孔，其基本偏差基准孔，其基本偏差为为EI=0m，ES=0.030m查查表得表得60p6的基本偏差的基本偏差为为上偏差上偏差ei=+0.032m所以所以 es=ei+Td=+0.032+0.019=+0.051m：60h6为为基准基准轴轴，其基本偏差，其基本偏差为为es=0，ei=-0.019m60P7满满足特殊足特殊规则规则，查查表表2.6得其基本偏差得其基本偏差为为上偏差：上偏差：ES=-ei+=-0.032+0.011=-0.021m，所以所以EI=ES-TD=-0.021-0.030=-0.051m由于由于和和是同名配合，所以配合性是同名配合，所以配合性质质相同。相同。41-公差带图42-v例例2-7已已知知轴轴30k6中中的的e i=+2m，求求30K7孔孔的的公公差差带带。v解：解：30K7孔属于特殊孔属于特殊规则实规则实用的范用的范围围v(1)知道知道30k7中的中的e i=+2mv(2)查查表知道表知道IT7=21m,IT6=13mv(3)因此因此,=ITn-IT(n-1)=IT7-IT6=8mv所以所以ES(30K7)=-ei+v =-2+8v =6 mv(4)核核对对,查查表表2-6得得=8,vES(30K7)=-ei+v =-2+8v =6 m 43-例例2-8 2-8 已知已知 ，不用，不用查表求表求 的孔与的孔与轴的上的上下偏差，并下偏差，并查表表验证。44-v课时：4v重点：基准制、公差等级和配合种类的选择。v难点：公差等级和配合种类的选择。v授课方式：新授v所用教具：课件v新课导入：从理论上说，孔和轴公差带的组合数目（即配合）非常多，但许多配合在实际生产中根本用不着，因此，根据生产实际需要，同时为了减少定值刀具、量具的数量，国家标准推荐了一般、常用和优先配合及公差带，了解这些配合和公差带是合理选用配合的基础。2.3 国国标中中规定的公差定的公差带与配合与配合2.4 2.4 线性尺寸的一般公差性尺寸的一般公差 2.5常用尺寸段公差与配合选用 45-2.3.1 一般、常用和优先公差带 GB/T1801-1999规定了基本尺寸500mm的一般用途轴的公差带119个和孔的公差带105个,再从中选出常用轴的公差带5959个和孔孔的公差带4444个,并进一步选出孔和轴的优先公差带13个。2.3.2 常用和优先配合 对基孔制基孔制，规定有5959种常用配合；对基基轴制制，规定有4747 种常用配合。在此基础上，又从中各选取了13 13 种种优先配合先配合。如表2-9所示和表2-10所示。2.4 线性尺寸的一般公差 一般公差是指在车间一般加工条件下可以保证的公差，是机床设备在正常维护操作情况下，能达到的经济加工精度。采用一般公差时，在该尺寸后不标注极限偏差或其他代号，所以也称未注公差。GB/T1804-2000对线性尺寸的一般公差规定了4个公差等级：精密级、中等级、粗糙级和最粗级。分 2.3国标中规定的公差带与配合46-当采用一般公差时，在图样上只注基本尺寸，不注极限只注基本尺寸，不注极限偏差偏差，而，而应在在图样的的技技术要求或有关技要求或有关技术文件中，用文件中，用标准号准号和公差等和公差等级代号作出代号作出总的表示的表示。例如，当选用中等级m时则表示为GB/T1804m。2.5常用尺寸段公差与配合选用 2.5.1基准制的选用 1.优先选用基孔制基孔制 2.下列条件下选用基轴制：1）直接使用有一定公差等级（IT8IT11）而不再进行机械加工的冷拔钢材（这种钢材按基准轴的公差带制造）做轴。2）加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔要困难，因此在仪表制造、钟表生产、无线电工程中，常使用经过光轧成形的钢丝直接做轴，这时采用基轴制较经济。别用字母f、m、c和v表示，而对尺寸也采用了大的分段，具体数值见表2-1147-3）根据结构上的需要，同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时应采用基轴制。.与标准件配合时，必须按标准件来选择基准制。4.为了满足配合的特殊需要,允许选用非基准制的配合。2.5.2 公差等级的选用 选择公差等级的基本原则是：在在满足使用要求的前提下，足使用要求的前提下，尽量尽量选取低的公差等取低的公差等级。公差等级的选择可用类比法,用类比法选择公差等级时，应注意以下几个方面：1）相互配合的孔与轴的工艺等价性 2）相配零件或部件精度的匹配性 3）加工成本 2.5.3 配合种类的选择 1.配合种类的选择 配合分为三类：间隙配合、过渡配合和过盈配合。48-1）间隙配合具有一定的间隙量，间隙量小时主要用于精确定心又便于拆卸的静联接，或结合件间只有缓慢移动或转动的动联接;间隙量较大时主要用于结合件间有转动、移动或复合运动的动联接。2）过渡配合可能具有间隙或过盈，但不论是间隙量还是过盈量都很小，主要用于精确定心，结合件间无相对运动,可拆卸的静联接 3)过盈配合具有一定的过盈量，主要用于结合件无相对运动不可拆卸的静联接。当过盈量较小时，只作精确定心用;过盈量较大时，可直接用于传递力矩 2.配合种类选择的基本方法 配合种类选择的基本方法有三种：计算法、试验法和类比法。在实际工作中，大多采用类比法来选择公差与配合。2.5.4各种配合的特征及应用 1.间隙配合（1）H/a、H/b、H/c配合为特大间隙配合，应用不广泛，一般应用于受受力力变形形较大大或或较大大间隙隙的场合的场合，如起重机吊钩的铰链等。49-（2）H/d配合一般用于IT7IT11级 间隙隙较大大，适用于较松的配合，如滑轮、空转带轮等与轴的配合，推荐的配合H9/d9。（3）H/e配合多用于IT7IT9级，通常适用于要求有明显间隙，易于转动的支撑配合，如内燃机主轴承的配合（4）H/f配合多用于IT6IT8级的一般转动配合。当温度影响不大时，被广泛用于普通润滑油（或润滑脂）润滑的支承。推荐的配合为H8/f7 （5）H/g配合多用于IT5IT7级，配合间隙很小，制造成本高，该配合最适合不回转的精密滑动配合，也用于插销等的定位配合 （6）H/h配合多用于IT4IT11级。广泛用于无相对传动零件，作为一般的定位配合。推荐的配合为H7/h6、H8/h7、H9/h9、H11/h11。2 过渡配合 属于过渡配合一类的基本偏差代号主要是js、j、k、m、n（或J、JS、K、M、N），适用于IT4IT7级。50-（1）H/js和H/j配合用于要求间隙比h轴小并且允许略有过盈的定位配合，推荐的配合为H7/js6。用于较精密的定位，如带轮与轴的配合。（2）H/k配合为平均间隙接近于0的配合。可用于稍有振动的定位配合，推荐的配合为H7/k6，用于精确定位，如刚性联轴器的配合（3）H/m配合为平均具有很小过盈的配合。用于能抗振的精确定位，加键能传递较大的荷载，一般可用木锤来装配，但在最大过盈时，要求有相当的压入力。（4）H/n配合的平均过盈比m轴稍大，通常用于精确定位或精密组件配合，加键能传递大转矩或冲击性载荷，一般大修时才拆卸，用锤或压入机装配。3.过盈配合 属于过盈配合一类的基本偏差代号为p pzczc（或PZC）共十二种基本偏差,一般过盈配合公差等级为IT5IT5IT7IT7级 51-(1)H/p、H/r配合为轻型型过盈盈配合，主要用于定位精度很高。推荐的配合为H7/p6（2）H/s、H/t配合为中型中型过盈盈配合，多采用IT6、IT7级。主要用于钢或铁制零件的永久性或半永久性结合。一般用压力机装配。（3）H/u、H/v配合为重型重型过盈盈配合。适用于传递和承受大的转矩和动荷载，完全依靠过盈产生的结合力保证牢靠联结的配合。（4）H/x、H/y、H/z配合为特重型特重型过盈盈配合。经试验后才能应用。2.5.4 公差与配合选择综合示例 例例-如图所示为钻模的一部分。钻模板4上有衬套2，快换钻套1在工作中要求能迅速更换，当快换钻套1以其铣成的缺边对正钻套螺钉3后可以直接装入衬套2的孔中，再顺时针旋转一个角度，钻套螺钉3的下端面就盖住钻套52-解解：(1)基准制的选择：对衬套与钻模板的配合以及钻套与衬套的配合，因为结构无特殊要求，按国际规定，应优先选用基孔制。对钻头与钻套内孔的配合，因钻头属于标准刀具，可以视为标准件，故与钻套的内孔配合应该采用基轴制。1的另一缺面。这样钻削时，钻套1便不会因为切屑排出产生的摩擦力而使其退出衬套2的孔外，当钻孔后更换钻套1时，可将钻套1逆时针旋转一个角度后直接取下，换上另一个孔径不同的快换钻套而不必将钻套螺钉3取下。钻模现需加工工件上的12mm孔时，试选择如图衬套2与钻模板4的公差配合、钻孔时快换钻套1与衬套2以及内孔与钻头的公差配合。(2)公公差差等等级的的选择：参看表2-13，钻模夹具各元件的连接，可以按照用于配合尺寸的IT5IT8级选用。参看表2-16，重要的配合尺寸，对轴可以选IT6，对孔可以选择IT7。本例中钻模板的孔、衬套的孔、钻套的孔统一按照IT7选用。而衬套的外圆、钻套的外圆则按照IT6选用。53-（3）配合种类的选择：衬套与钻模的配合，要求连接牢靠，在轻微冲击和负荷下不用连接件也不会发生松动，即使衬套内孔磨损了，需要更换时拆卸的次数也不多。因此选择平均过盈率大的过渡配合，本例配合选为 。钻套与衬套的配合，经常用手更换，故需要一定间隙保证更换迅速，但是因为又要求有准确的定心，间隙不能过大，为此精密手动移动的配合选定为。本例中选为 。至于钻套内孔，因要引导旋转着的刀具进给，既要保证一定的导向精度，又要防止间隙过小而被卡住。根据表2-16选取的配合为（本例选择为）。必须指出：对于钻套配合的衬套内孔，根据上面分析本应该选择18，考虑到GB226380（夹具标准）,为了统一钻套内孔与衬套内孔的公差带，规定了统一选用F7，以利于制造。所以，在衬套内孔公差带为F7的前提下，选用相当于H7/g6类配合的F7/k6非基准制配合。具体对比见图2-38。54-从图上可见，两者的极限间隙基本相同。图2-38公差带图 55-v公差等级与配合种类的选择采用类比法。用类比法选择公差等级时应注意（1）孔与轴的工艺等价性（2）相配零件或部件精度的匹配性（3）加工成本 作业2-4，2-5本课小结v在车间普通工艺条件下，机床设配能保证的公差称为一般公差，。它主要用于精度较低的非配合尺寸，在图样上不必标注。国家标准对一般公差规定了f、m、c、v四个公差等级。v 基准制的选用原则是：优先选用基孔制；只有在下列条件下才使用基轴制：直接使用有一定公差等级而不再进行机械加工的冷拔钢材做轴 加工尺寸小于1mm的精密轴同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时；与标准件配合时，必须按标准件来选择基准制；特殊需要,允许选用非基准制。56-习题课v1.有一配合，基本尺寸为35，要求配合的最大间隙为+120，最小间隙为+50。试确定基准制,孔和轴的公差等级，选择配合的代号，并绘出尺寸公差带图。v2.设有一基本尺寸为40的配合，为保证连接可靠，经计算确定其最小过盈为-35m，为保证装配后不发生塑性变形，其最大过盈为-80m，若采用试确定此配合基准制，孔、轴公差带代号，并画出其尺寸公差带图。v3.已知基本尺寸为60mm,允许的最大间隙为+50m,最大过盈为-32m。试确定基准制、孔和轴的公差等级，选择配合的代号，并绘出尺寸公差带图。57-1.解：解：（1）选择基准制基准制因因为没有特殊要求没有特殊要求优先先选择基孔制配合，基孔制配合基孔制配合，基孔制配合EI=0。（2）选择孔、孔、轴的公差等的公差等级采用采用间隙配合，其配合公差隙配合，其配合公差为：Tf=maxXmin（12050）m=70m选择的孔的孔轴公差公差值应满足：足：查表表-基本尺寸基本尺寸为35mm，IT7=25m，IT8=39m，较高精度的高精度的孔加工困孔加工困难，故可，故可选比比轴低一低一级精度。精度。轴选IT7，Td=25m，孔，孔选IT8，TD=39m，=TD+Td=（25+39）m=64m，接近，接近70m间隙配合的要求。隙配合的要求。（3）确定孔、）确定孔、轴公差公差带代号代号选择的孔的孔轴公差公差带代号代号应满足：足：58-采用基孔制采用基孔制,35mm孔的下偏差孔的下偏差EI=0，ES=+39m，根据根据EIes X min，轴轴的上偏差的上偏差应该满应该满足：足：es EIX min=50m，查查表表2-5选选取极限偏差取极限偏差为为e，则轴为则轴为e7,其上偏差其上偏差为为-50m，下偏差，下偏差为为：ei=esTd=(-5025)m=75m。（4）验验算算故故35H8/e7合理。合理。59-2.解：解：（1）选择选择基准制基准制因因为为没有特殊要求没有特殊要求优优先先选择选择基孔制配合，基孔制配合基孔制配合，基孔制配合EI=0。（2）选择选择孔、孔、轴轴的公差等的公差等级级采用采用过过盈配合，其配合公差盈配合，其配合公差为为：Tf=min-max-（-0）m=m，选择选择的孔的孔轴轴公差公差值应满值应满足：足：查查表表-基本尺寸基本尺寸为为mm，IT=m，IT=m，较较高精度的孔加工困高精度的孔加工困难难，故可，故可选选比比轴轴低一低一级级精度，精度，轴选轴选IT，Td=m，孔，孔选选IT，TD=m，=TD+Td=（+）m=m，接近，接近m过过盈配合的要求盈配合的要求（3）确定孔、）确定孔、轴轴公差公差带带代号代号选择选择的孔的孔轴轴公差公差带带代号代号应满应满足：足：60-采用基孔制采用基孔制,40mm孔的下偏差孔的下偏差EI=0，ES=25m，根据根据ESei Y min，轴的上偏差的上偏差应该满足：足：eiESY min=25-(-35)=60m，查表表2-5选取取轴的极限偏差的极限偏差为u，则轴为u6,其下偏差其下偏差为60m，上偏，上偏差差为：es=ei+Td=(60+16)m=76m。（4）验算算故合格。故合格。61-3.解：解：（1）选择选择基准制基准制因因为为没有特殊要求没有特殊要求优优先先选择选择基孔制配合，基孔制配合基孔制配合，基孔制配合EI=0。（2）选择选择孔、孔、轴轴的公差等的公差等级级采用采用过过渡配合，其配合公差渡配合，其配合公差为为：Tf=maxYmax50-(-32)m=82m选择选择的孔的孔轴轴公差公差值应满值应满足：足：查查表表