新尺寸精度设计.pptx

第一节 概 述 本章主要介绍孔、轴的极限与配合标准构成规律及其选用原则与方法。极限与配合是特别重要的基础标准之一，它应用广泛，影响深远。国际标准化组织(ISO)和世界各主要工业国家对极限与配合标准都给予高度的重视。极限与配合标准由以下部分组成：1GB/T1800.11997（1997.3.4发布，1997.9.1实施）基础第基础第1 1部分：词汇部分：词汇2GB/T1800.21998（1998.8.12发布，1999.7.1实施）基础第基础第2 2部分：公差、偏差和配合的基本规定部分：公差、偏差和配合的基本规定3GB/T1800.31998（1998.8.12发布，1999.7.1实施）基础第基础第3部分部分：标准公差和基本偏差数值表标准公差和基本偏差数值表4.GB/T1800.41999（1999.9.03发布，2000.03.01）标准公差等级和孔、轴的极限偏差表标准公差等级和孔、轴的极限偏差表第二节 极限与配合的基本术语及其定义一、有关一、有关“孔孔”、“轴轴”和尺寸的术语及其和尺寸的术语及其定义定义二、有关二、有关“偏差偏差”、“公差公差”和和“公差带公差带”的术语及其定义的术语及其定义三、有关三、有关“配合配合”的术语及其定义的术语及其定义四、有关四、有关“实体极限实体极限”的术语及其定义的术语及其定义一、有关“孔”、“轴”和“尺寸”的术语及其定义1.1.孔与轴的定义孔与轴的定义（1）轴shaft通常指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由两平行平面或切面形成的被包容面。（2）孔hole通常，指工件的圆柱形内内表面，也包括非圆柱形内表面（由两平行平面或切面形成的包容面）。从加工来看，随着加工过程的延续，孔的尺寸由小变大，轴的尺寸由大变小。从极限与配合来看，孔具有包容的性质，轴具有被包容的性质。从检测来看，孔、轴的测量不仅方法有所不同，测量器具也有孔用与轴用之分。2.2.有关尺寸的术语有关尺寸的术语（1）尺寸size以特定单位表示线性尺寸值的数值。（2）公称尺寸moninal size通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸(就标准称基本尺寸)孔D 轴d（3）实际尺寸actual size通过测量得到的某一孔、轴的尺寸。孔Da 轴da 局部实际尺寸actual local size一个孔或轴的任意横截面中的任一距离，即任何俩相对点之间测得的尺寸。（4）极限尺寸limit of size孔或轴允许尺 寸的两个极端。上极限尺寸maximum limit of size孔或轴允许的最大尺寸。孔Dmax 轴dmax 下极限尺寸minimum limit of size孔 或轴允许的最小尺寸。孔Dmin 轴dmin 合格条件：DminDaDmax dmindadmax（5）最大实体状态(MMC)maximun material condition MMC实际要素在给定长度上处处位于尺寸极 限之内，并具有实体最大（即材料最多）时的状态。最大实体尺寸(MMS)naximun naterial size MMS实际要素在MMC下的极限尺寸。孔最大 实体尺寸DM=Dmin，轴最大实体尺寸dM=dmax 即：孔MMS=Dmin，轴 MMS=dmax（6）最小实体状态(LMC)least Material condition LMC实际要素在给定长度上处处位于尺寸极之内，并具有实体最小（即材料最少）时的状态。最小实体尺寸(LMS)least Material size LMS实际要素在LMC下的极限尺寸。孔最小实体尺寸DL=Dmax，轴最小实体尺寸dL=dmin 即：孔的LMS=Dmax，轴的LMS=dmin（7）体外作用尺寸(external function size）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。（8）体内作用尺寸(internal function size)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面的直径或宽度。或与实际外表面(轴)体外相接的最大理想面的直径或宽度。二、有关二、有关“偏差偏差”、“公差公差”和和“公差带公差带”的术语及其定义的术语及其定义1.尺寸偏差尺寸偏差(简称偏差简称偏差)deviation：某一尺寸（实际尺寸、极限尺寸等）减其基本尺寸所得的代数差。（1）实际偏差actual deviation实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差。孔：Ea=DaD 轴：ea=dad（2）极限偏差limit of deviation极限尺寸减 其基本尺寸所得的代数差。上偏差上偏差：孔 ES=DmaxD 轴 es=dmaxd 下偏差：下偏差：孔 EI=DminD 轴 ei=dmind2.2.尺寸公差尺寸公差(简称公差简称公差)tolerance)tolerance：最大极限尺寸减最小尺寸之差，或上偏差减下偏差之差。它是允许尺寸的变动量。注：尺寸公差是一个没有符号的绝对值注：尺寸公差是一个没有符号的绝对值。T Th h=D=Dmaxmax-D-Dminmin=|ES-EI|=|ES-EI|T Ts s=d=dmaxmax-d-dminmin=|es-ei|=|es-ei|3 3.公差带公差带(tolerance zone)：由代表上偏差和下偏差的两直线所限定的一个区域。一般先沿水平方向绘制一条零线(zero line)。“0”的上方标“”，下方标“”。当极限偏差均为正值，公差带在零线的上方。当极限偏差均为负值，公差带在零线的下方。当上偏差为正值，而下偏差为负值时，公差带跨在零线上。公差带图有两个要素：公差带图有两个要素：公差带大小和公差带位置。公差带大小和公差带位置。画公差带图应注意的几个问题：画公差带图应注意的几个问题：a.各偏差按一定的比例绘制；b.基本尺寸不同的各公差带不能共用一条零线；c.一定要标出各偏差值(一般以微米为单位)和基本尺寸值(一般以毫米为单位，需在图上标注“mm”)三、有关三、有关“配合配合”的术语及其定的术语及其定义义 1.1.配合配合(fit):基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差 带之间的关系。配合的实质是孔和轴公差带之间的关系配合的实质是孔和轴公差带之间的关系。这个关系一是指孔、轴公差带相互位置的关系，它反映配合的松紧程度，用间隙或过盈来确定；二是指孔、轴公差带大小的关系，它反映配合的松紧变动程度，即配合的精度。2.间隙间隙(clearance)或过盈或过盈(interference)国家标准规定：孔的尺寸减去轴的尺寸之差为正叫间隙、为负叫过盈。3.间隙配合间隙配合(clearance fit)、过盈配合、过盈配合(interference fit)和过渡配合(transition fit)(1)(1)间隙配合：间隙配合：具有间隙(包括最小间隙为零)的配合。孔的公差带在轴的公差带之上。其中最小间隙为零的配合是孔的公差带紧靠在轴的公差之上，其他情况是孔的公差带距轴的公差带上方有一段距离。间隙配合松紧程度的极限为最大间隙和最小间 隙，统称为极限间隙。a.最大间隙：最大间隙：X Xmaxmax=D=Dmaxmax-d-dminmin=ES-ei=ES-ei b.b.最小间隙：最小间隙：X Xminmin=D=Dminmin-d-dmaxmax=EI-es=EI-es c.c.平均间隙：平均间隙：X Xavav=(=(X Xmaxmax+X Xminmin)/2)/2 允许间隙的变动量称为间隙配合的配合公差TfTf ：T Tf f=|X=|Xmaxmax-X-Xminmin|(2)过盈配合 具有过盈(包括最小过盈为零)的配合。孔的公差带在轴的公差带之下。其中最小过盈为零的配合是孔的公差带紧靠在轴的公差之下，其他情况是孔的公差带距轴的公差带下方有一段距离。过盈配合松紧程度的极限为最小过盈和最大过盈，统称为极限过盈。a.a.最小过盈：最小过盈：Y Yminmin=D=Dmaxmax-d-dminmin=ES-ei=ES-ei b.b.最大过盈：最大过盈：Y Ymaxmax=D=Dminmin-d-dmaxmax=EI-es=EI-es c.c.平均过盈平均过盈Y Yav=(av=(Y Yminmin+Y Ymaxmax)/2)/2 允许过盈的变动量称为过盈配合的配合公差Tf：T Tf f=|Y=|Ymaxmax-Y-Yminmin|(3)(3)过渡配合过渡配合:可能具有间隙也可能具有过盈的配合。孔的公差带与轴的公差带相互交叠。过渡配合松紧程度的极限为最大间隙和最大过盈 a.a.最大间隙：最大间隙：X Xmaxmax=D=Dmaxmax-d-dminmin=ES-ei=ES-ei b.b.最大过盈：最大过盈：Y Ymaxmax=D=Dminmin-d-dmaxmax=EI-es=EI-es过渡配合的平均松紧程度用平均间隙（Xav）或平均过盈（Yav）表示。X Xavav(或或Y Yavav)=(X)=(Xmaxmax+Y+Ymaxmax)/2)/2 允许过渡配合松紧程度的变动量称为配合公差。配合公差是最大间隙与最大过盈之差的绝对值。T Tf f=|X=|Xmaxmax-Y-Ymaxmax|=T|=Th h+T+Ts s 三类配合的配合公差均等于配合的最松极限值与紧极限值之差的绝对值，最松极限值等于(ES-ei)，最紧极限值等于（EI-es）。三类配合的配合公差T f为:T Tf f=|(ES-ei)|-|(EI-es)|=|(ES-ei)|-|(EI-es)|=|(ES-EI)-(es-ei)|=|(ES-EI)-(es-ei)|=T =Th h+T+Ts s 配合公差等于孔公差与轴公差之和配合公差等于孔公差与轴公差之和。Tf=Th+TsTf=Th+Ts说明配合精度与零件加工的尺寸精度的关系。配合公差的大小用配合公差带表示，配合公差带上下两端的坐标值代表极限间隙或极限过盈值。例2-1：求下列三对孔、轴配合的基本尺寸、极限尺寸、极限偏差、公差、极限间隙或极限过盈、平均间隙或过盈及配合公差值，指出各属何类配合，并画出公差带图与配合公差带图。孔25 mm与轴25 mm相配合;孔25 mm与轴25 mm 相配合;孔25 mm与轴25 mm相配合;解：根据已知条件和题目要求可得出 p16表2-1.+0.020-0.033+0.021 0+0.041+0.028+0.015 0.002+0.021 0+0.021 0尺寸公差带图尺寸公差带图（注：教材上公称尺寸和偏差均以（注：教材上公称尺寸和偏差均以mm为单位，故均不写单位）为单位，故均不写单位）配合公差带图配合公差带图第三节 极限与配合标准的基本规定一、极限制一、极限制 二、配合制二、配合制 三、基准温度三、基准温度 四、一般公差未注公差的线性和角度尺寸的四、一般公差未注公差的线性和角度尺寸的 公差公差一、极限制一、极限制1 1.极限制极限制:指经标准化的公差与偏差制度。“极限与配合制”是极限制和配合制的总称。极限与配合标准对形成配合的两个基本要素“公差带大小”和“公差带位置”分别进行标准化。构成了极限与配合标准的两大支柱：两大支柱：标准公差系列和基本偏差系列。标准公差系列和基本偏差系列。(1)(1)标准公差系列标准公差系列 标准公差标准公差ITIT（standard tolerance）：是在 本标准极限与配合制中，所规定的任一公差。规 定标准公差的目的在于实现公差带大小的标准化。1）标准公差等级(standard tolerance grades)规定从IT01、IT0、IT1IT18共20个标准公差等级，IT01至IT18等级依次降低。表2-2 P17中给出了基本尺寸至3150mm，标准公差等级IT1至IT18的标准公差数值。2）标准公差数值）标准公差数值 标准公差数值由三部分构成，即标准公差因子、公差等级系数和基本尺寸分段。（1）标准公差因子(i，I)（standard tolerance factor）确定标准公差的基本单位，是基本尺寸的函数。即 i：尺寸至500mm；I：尺寸大于500mm。对基本尺寸至500mm的IT5IT18计算式：(m)(mm)(m)（2 2）公差等级系数）公差等级系数a a 在标准公差5级至18级范围内，在基本尺寸一定时，公差等级系数a是评定尺寸精确程度的唯一参数。（3）基本尺寸分段 对应于每一个基本尺寸段，只有一个相应的D（尺寸段内首尾尺寸的几何平均值）值来计算标 准公差因子。(2)基本偏差系列基本偏差系列 1）基本偏差(fundamental deviation)是指在标准的极限与配合制中，确定公差带相对零线位置的那个极限偏差，可以是上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个极限偏差。规定基本偏差系列的目的就是对公差带位置进行标准化。2 2）基本偏差数值）基本偏差数值a a 轴的基本偏差数值轴的基本偏差数值轴的基本偏差数值就轴的基本偏差数值就是用经验公式计算的(表24)，表内公式中 D是基本尺寸分段的几何平均值(mm)，基本偏差的计算结果以m为单位。轴的基本偏差以基孔制配合为基础而制定。基孔制配合基孔制配合(hole-basis system of fit)(hole-basis system of fit)：基本偏差为一定的孔的公差带基本偏差为一定的孔的公差带,与不同基本偏差的与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。轴的公差带形成各种配合的一种制度。b b 孔的基本偏差数值孔的基本偏差数值 孔的基本偏差数值是相对于基轴制配合而言的。基轴制配合（shaft-basis system of fit）：是指基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。孔的基本偏差可由轴的基本偏差换算得到。换算的通用规则：通用规则：EI=-es EI=-es 或或 ES=-es ES=-es 通用规则适用于所有孔的基本偏差，下列情况例外：a、尺寸350mm，公差等级IT8的J、K、M、N；b、公差等级IT7的基本偏差PZC。c、基本尺寸3mm，标准公差等级为IT9IT16的基 本偏差N，其数值均为零；按特殊规则计算：按特殊规则计算：ES=ei+ES=ei+，=ITn-IT(n-1)=ITn-IT(n-1)即用同名字母表示的孔、轴基本偏差值符号相反，绝对值相差一个值(为级差)上述规定的目的：基孔制配合和相应的基轴制同名代号配合具有相同的极限间隙或极限过盈，使基孔制配合与对应的基轴制同名代号的配合可相互等效变换。1.1.基本偏差代号基本偏差代号 孔、轴各有孔、轴各有2828个基本偏差代号，孔大写，轴个基本偏差代号，孔大写，轴小写。从小写。从2626个拉丁字母中去掉了个拉丁字母中去掉了I I、L L、O O、Q Q、W(iW(i、l l、o o、q q、w)w)，5 5个字母，再插入个字母，再插入CDCD、EFEF、FGFG、JS JS、ZAZA、ABAB、ZCZC、(cd(cd、efef、fgfg、js js、zaza、zbzb、zc)zc)。JSJS、jsjs在各个公差等级中完全对称于零线的在各个公差等级中完全对称于零线的两侧，其基本偏差两侧，其基本偏差可为上偏差可为上偏差(IT/2)IT/2)，也可为，也可为下偏差下偏差(IT/2)IT/2)。JSJS、jsjs将逐渐取代近似对称的将逐渐取代近似对称的基本偏差基本偏差J J、j j，目前在国标中孔仅保留了，目前在国标中孔仅保留了J6J6、J7J7、J8J8，轴仅保留了，轴仅保留了j5j5、j6j6、j7j7和和j8j8。（4）孔、轴的另一极限偏差的计算：孔：ES=EI+IT EI=ESITES=EI+IT EI=ESIT 轴：es=ei+IT ei=esITes=ei+IT ei=esIT 例2-3：确定 和 轴的极限偏差。解：计算50mm属于3050mm分段，几何平均值为 f为上偏差按下式计算：m m 对于3050mm分段，查表2-2可知IT6=16m，IT7=25m，而f7、f6的上偏差均为25m，故轴f7的下偏差ei=(2525)m=50m；轴f6的下偏差ei=(2516)m=41m。例例2-42-4：确定 和 的极限偏差。解:(1)求 的极限偏差：由上例知f为上偏差es=25m，故 F为下偏差EI，F与f对称于零线，EI=es=+25m （查表2-6结果相同）查表2-2，得IT7=25m，故孔 的上偏差为ES=(+25+25)m=+50(2)求 的极限偏差 由表2-4可知，同名代号轴m的的基本偏差为：ei=+(IT6IT7)=+(2516)m=+9m 的公差等级为IT7，属换算例外条件1)，故M按特殊规则换算，其基本偏差为：ES=ei+=9+(IT7IT6)=9+(2516)=0（查表2-6结果相同）另一极限偏差为 EI=(025)m=25m在实际应用中，轴、孔的基本偏差均不必计算或换算，而只需从轴的基本偏差数值表2-5和孔的基本偏差数值表2-6中直接查取数据。为使用方便，GB1800.41999还列出了孔、轴的极限偏差表。1公差带 公差带可用下列方式之一表示：（1）；（2）：（3）；（4）当使用有限的字母组的装置传输信息时，如报，对孔加注H或；对轴加注S或s。例如：52H7或H52H7或h52h7均表示基本尺寸为52，公差带为H7的孔。又如：52g6或为S52G6或s52g6均表示基本尺寸为52，公差带为g6的轴。这是新标准为满足特定需要（比方信息传输装置仅有大写字母组或小写字母时）而增加的一项规定。2 2公差带的数量公差带的数量 基本尺寸至500mm的孔公差带105种，轴公差带116种。图2-16中带圆圈的13种公差带应优先选用；方框内的44种公差带供其次选用；最后选用其他61种。图2-17中带圆圈的13种公差带同样应优先选用，方框内的59种公差带供其次选用；最后选用其他57种。二、配合制同一极限制的孔和轴组成配合的一种制称为配合同一极限制的孔和轴组成配合的一种制称为配合制。制。1 1.配合的表示方法配合的表示方法 配合是在相同的基本尺寸后加孔、轴公差带表示。分子为孔公差带，分母为轴公差带。例如：40H7/g6 与公差带的表示相同，当使用有限的字母组的装置传输信息时，如可表示为下面两种形式H50H7/S50F6或。2 2.基准制和配合的种类基准制和配合的种类1)基准制基准制 基准制是规定配合系列的基础。基孔制配合和基轴制配合是国标规定的两种并列的基准制。基孔制中的基准孔用基准孔用“H”“H”表示，表示，EI=0EI=0；基准轴用基准轴用“h”“h”表示，表示，es=0es=0。2)根据孔公差带与轴公差带相对位置关系，两种基准制均 能形成国标规定的间隙配合，过渡配合和过盈配合。a.在基孔制配合中轴的基本偏差a a至至h h用于间隙配用于间隙配 合；合；j j至至zczc用于过渡配合和过盈配合用于过渡配合和过盈配合。b.在基轴制配合中,A A至至H H用于间隙配合；用于间隙配合；J J至至ZCZC用用于过渡配合和过盈配合。于过渡配合和过盈配合。c.凡分子为凡分子为“H”“H”的都是基孔制配合，凡分母为的都是基孔制配合，凡分母为“h”“h”的都是基轴制配合的都是基轴制配合。d.允许采用非基准孔与非基准轴组成任一孔、轴公差带的配合，如M7/g6。称非基准制配合或混合配合。e.国标在尺寸500mm范围内，规定基孔制常用配合59种，内含优先配合13种，见表2-7；基轴制常用配合47种，内含优先配合13种，见表2-8。三、基准温度三、基准温度 基准温度基准温度2020是是图样上规定或标注和检验时工件与测量器具的标准温度。当工件温度与测量器具温度不一致，产生的误差：=(1 t12 t2)为材料的线膨胀系数，t1和t2分别为工件和测量器具对标准温度的偏离。四、一般公差四、一般公差（general tolerances）未注公差的线性和角度尺寸的公差未注公差的线性和角度尺寸的公差一般公差是指在车间通常加工条件下可保证的公差。凡对功能上无特殊要求的要素均可。在该尺寸后不需注出其极限偏差数值。可应用于线性尺寸、角度尺寸、形状和位置等几何要素。分精密f，中等m、粗糙c、最粗v共4个等级表2-11仅列出了一般公差的线性尺寸的极限偏差数值。在图样上可不单独注出其公差，而是在图样标题栏附近技术要求或技术文件（如企业标准）中作出总的说明。如“GB/T 1804m”线性尺寸的一般公差主要用于低精度的非配合尺寸。采用一般公差的尺寸在正常车间精度保证条件下，一般可不检验。一、极限与配合标准的应用一、极限与配合标准的应用 1.1.标准公差等级的选择标准公差等级的选择 1)选 择 原 则 ：在 满 足 使 用 要 求 的 前 提 下，尽可能选用较低的公差等级。在多数情况下，它将决定配合零件的工作性能、使用寿命及可靠性，同时还决定零件的制造成本与生产效率。通常采用类比法。选择依据：选择依据：（1 1）根据配合要求特性和重要程度来选择。）根据配合要求特性和重要程度来选择。（2 2）兼兼顾顾设设计计要要求求、工工艺艺的的可可能能性性与与经经济济性性，慎用高等级，较低等级考虑一定的精度储备。慎用高等级，较低等级考虑一定的精度储备。一般宜采用相同等级，但对较高精度要求（如一般宜采用相同等级，但对较高精度要求（如高于高于IT8IT8时），则孔应比轴的精度低一级。时），则孔应比轴的精度低一级。表表2-112-11给出了给出了2020种常用加工方法可能达到的公种常用加工方法可能达到的公差等级，表差等级，表2-122-12推荐了与各公差等级对应的经济推荐了与各公差等级对应的经济加工方法，可供选用时参考。加工方法，可供选用时参考。2.2.基基准准制制的的选选择择:主要依据：结构特点、工艺性和经济性。1)国标明确规定优先选用基孔制配合。2)下列情况宜采用基轴制配合 当轴类零件已达精度要求，不需再加工时；同一基本尺寸的轴在多处与孔配合，且配合松紧要求不同；采用标准零部件作为轴时；轴的加工工艺性比孔差的小尺寸配合。分析图活塞销与活塞和连杆小头孔的配合a.基孔制配合|:活塞销加工不便，且容易挤伤薄壁衬套孔的内表面。b.基轴制配合:便于高效率地组织生产。为便于安装小隔套与齿轮轴筒的配合应选用间隙配合。齿轮轴筒在该处同时与滚动轴承配合而已预先选定了js6公差带，所以小隔套内孔如选基准孔H就无法得到间隙配合，故只能选用非基准孔公差带，如D10。同样，大隔套与坐孔为保证间隙配合，其外径选d11。