极限配合与测量技术全书电子教案整本书教学教程讲义.ppt

基基础础篇篇第第1章章绪论1.1“极限配合与测量技术”课程的特点特点与任务任务1.1.1“极限配合与测量技术”课程的特点特点“极限配合与测量技术”课程是中等职业学校机械类和仪器仪表类相关专业的一门重要技术基础课，它与机械设计、机械制造等专业课有着密切的联系。任何机械产品的设计，总是包括运动链的设计、强度链的设计和精度链的设计。运动链的设计，主要是确定适当的机构和运动副，以便实现预定的动作，完成该产品要完成的工作，这方面的知识属于“机械原理”课程的内容；强度链的设计，主要是确定零件的材料和尺寸，使之在完成它所承担的工作时，不致遭到破坏和严重变形，保证工作的稳定性和一定的使用寿命，这方面的知识属于“机械零件”课程的内容；精度链的设计，主要是根据装配组件中零件与零件（或组件与组件）之间的相互位置关系和零件的功能要求，恰如其分地给出零件的尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度数值，以便将零件的制造误差限制在一定的范围之内，使机械产品装配后能保证正常的工作，这正是本课程要研究的问题。机器或仪器仪表的精度是决定整台机器或仪器仪表质量的重要因素。实践证明，相同结构、相同材料的机器或仪器仪表，倘若精度不同，它们的质量会相差很大。另外，机械零件加工后是否符合精度要求，只有通过检测才能知道，所以检测检测是精度要求的技术保证，也是本课程所要研究的另一个重要问题。测试能力是在校学生应具备的基本技能之一，测试技能也是每个工程技术人员从事生产和科研工作的基本能力基本能力之一。零件的精度确定以后，就必须有相应的工艺措施来保证，所以本课程又是学习“机械制造工艺学”等专业课的必备基础。1.2.1互换性的含义1互换性的含义含义在制造业中，互换性是指制成的同一规格的一批零件或部件，不需做任何挑选、调整或修配（如钳工修理），就能进行装配，并能满足机械产品使用性能要求的一种特性，即同规格零部件可以相互替换的性能。2互换性的作用作用（1）从设计看从设计看，按照互换性要求设计产品，最适合选用具有互换性的标准零部件、通用件，使设计、计算和制图等工作大为简化，且便于计算机辅助设计，缩短设计周期，加速产品更新换代。（2）从制造看从制造看，按互换性原则组织生产，各个工件可同时分别加工，实现专业化协调生产，便于用计算机辅助制造，以提高产品质量和生产率，降低制造成本。（3）从装配看从装配看，由于零部件具有互换性，可提高装配质量，缩短装配周期，便于实现装配自动化，提高装配效率。（4）从使用看从使用看，由于具有互换性，若零部件坏了，可方便地用备件替换，既缩短维修时间，又能保证维修质量，从而可提高机器的利用率，延长机器的使用寿命。3具有互换性的条件条件显然，互换性应同时具备两个条件两个条件：第一，不需挑选、不经修理就能进行装配；第二，装配以后能满足使用要求。但是，零件在加工过程中不可避免地要产生误差，而且这些误差可能会影响到零件的使用性能。如何解决这个问题呢？实践证明，只要将这些误差控制在一定范围内，即按“公差公差”来制造，仍能满足零件使用功能的要求，也就是说仍可以保证零件的互换性要求。所以要使零件具有互换性，就必须保证零件几何参数几何参数的准确性。1.2.2互换性的种类种类（1）在机械制造中的互换性，可分为广义互换性和狭义互换性广义互换性和狭义互换性。广义互换性。狭义互换性。狭义互换性狭义互换性是指机器的零部件只满足几何参数方面的要求，如尺寸、形状、位置和表面粗糙度的要求。根据本课程的内容要求，本书只研究几何参数几何参数方面的互换性。广义互换性广义互换性是指机器的零件在各种性能方面都达到了使用要求。如几何参数的精度、强度、刚度、硬度、使用寿命、抗腐蚀性、热变形和电导性等都能满足机械的功能要求。（2）互换性按其程度又可分为完全互换性完全互换性（绝对互换性）和不不完全互换性完全互换性（有限互换性）。完全互换性。不完全互换性。不完全互换性不完全互换性也称有限互换性，是指当零（部）件在装配前，允许有附加的选择；装配时允许有附加的调整但不允许修配；装配后能满足预定使用要求。完全互换性完全互换性也称绝对互换性，是指当零（部）件在装配或更换前，不做任何选择；装配或更换时，不做调整或修配；装配或更换后，能满足预定使用要求。例如，螺栓、圆柱销等标准件的装配。例如，当装配精度要求很高时，若采用完全互换将使相配零件的尺寸公差很小，这将导致加工困难，成本提高，甚至无法加工。为此，生产中往往把零件的尺寸公差适当放大，以便加工。分组装配法即属不完全互换性不完全互换性。为此，上述两种互换性的使用场合不同，一般来说，不完全互换性常用于部件或机械制造厂内部的装配。至于厂际协作，往往要求完全互换性。例如，滚动轴承内、外圈滚道直径与滚珠直径的配合，由于精度要求高，加工困难，采用分组装配，所以是不完全互换性；滚动轴承内圈内径与轴的配合，外圈外径与轴承座孔的配合，为完全互换性。中往往把零件的尺寸公差适当放大，以便加工。然后，按对应组进行装配，这样既保证了装配精度的要求，又解决了零件的加工困难。而在加工后再根据实测尺寸的大小，将制成的相配零件各分成若干组，使同组的尺寸差别比较小。此时，仅组内零件可以互换，组与组之间不可互换，故称不完全互换性。1.3精度要求与加工误差的评定机械产品除具有互换性要求外，还有精度要求，这项要求同样是机械产品的基本要求之一。1.3.1精度及精度要求在机械产品中，几何精度通常简称为精度，它是指零部件的实际几何形体与理想几何形体相接近的程度，包括尺寸、形状及相互位置的精度。零件的几何形体是通过加工后得到的。在实际生产中，任何加工方法都无法将零件制造得绝对准确，总是存在加工误差。精度要求得越高，则加工误差应越小。各类机械产品对精度的要求是不同的。例如，车间用的精度最低的630mm400mm的划线平台，工作面的平面度误差要求不大于0.07mm；而0级千分尺测砧平面的平面度误差则要求不大于0.6m；直径为100mm的轴，按中等精度要求，尺寸误差不大于0.035mm，高精度要求时，尺寸误差不大于0.015mm。随着科学技术的发展和生产水平的提高，对产品几何精度的要求也越来越高。例如，用于精密配合的100mm的轴，尺寸误差不大于0.006mm；而10mm的00级量块的尺寸误差则不大于0.00012mm；大规模集成电路，要在1mm2的硅片上集成数以万计的元件，其上的线条宽度约为1m，允许的几何误差仅为0.05m。由此可见，要保证零部件及产品的精度要求，必须将加工误差限制在一定的范围，并应在零件加工后给予正确的评定。1.3.2加工误差的限制与评定机械加工的零件总是存在各种误差，由于产品的精度要求不同，允许其误差的大小也不同。同时，为了满足互换性的要求，也应使同一规格零部件的几何参数接近一致，即必须限制加工误差的大小。对于加工误差的限制与评定，主要从以下两方面两方面进行。1公差公差公差是限定零件加工误差范围的几何量，是保证互换性生产的一项基本的技术措施。因此，对有互换性和精度要求的零件，就可以用公差来控制其加工误差，以满足互换性和精度的要求。另外，零件的尺寸大小一定时，给定的公差值越小，精度就越高，但随之而来的是加工越困难。所以设计者不能任意规定公差值，必须按国家标准选取公差数值。2检测检测检测即检验和测量，是将被测几何参数与单位量值进行比较或判断的过程，由此确定被测几何参数是否在给定的极限范围之内。零件在加工中或加工后是否达到了要求，其误差是否在给定的公差范围内，这些都需要按一定的标准进行正确的检验和测量，因此检测是保证互换性生产的又一基本措施。所以应从保证产品质量和考虑经济性这两方面综合加以解决，并制订和贯彻统一的检测标准。1.4标准化与优先数系标准化标准化是指制订标准和贯彻标准以促进经济全面发展的全部活动过程。要实现互换性生产，就要求广泛的标准化。一切标准都是标准化活动的结果，而标准化的目的，又是通过制订标准来体现的，所以制订标准和修订标准是标准化的基本任务。1.4.1标准1标准的含义含义标准标准是指对重复性事物和概念所做的统一规定。它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关部门协调一致，由主管部门批准，以特定的形式发布，作为共同遵守的准则和依据。我国现已颁布实施的标准化法规定，作为强制性的各级标准，一经发布必须遵守，否则就是违法。2标准的分类分类根据不同的适用范围，我国的标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准4个层次。（1）国家标准（代号代号GB）是由国务院标准化行政主管部门制订，在全国范围内统一的技术要求。主要包括：有关通用的名词术语、公差配合等基础标准；基本原料、材料标准；通用的零部件、元器件、构件、配件和工具、量具标准；通用的试验方法和检验方法的标准；有关安全、卫生和环境保护的标准等几方面。（2）行业标准（代号代号ZB）是对那些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所制订的标准。如机械标准（JB）、冶金标准（YB）、石油标准（SY）、轻工标准（QB）和邮电标准（YD）等。在公布国家标准之后，该行业标准即行废止。（3）地方标准（代号代号DB）是对没有国家标准和行业标准而又需要在省、自治区、直辖市范围内统一的工业产品的安全、卫生要求等所制定的标准。在公布了相应的国家标准或行业标准之后，该项地方标准即行废止。（4）企业标准是对没有国家标准、行业标准和地方标准的产品，可制定企业标准，作为组织生产的依据。对已有国家标准或行业标准的，国家鼓励企业制订严于国家标准或行业标准的企业标准，在企业内部适用，有利于提高产品的质量。1.4.2标准化标准化标准化是指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念，通过制定、发布和实施标准达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的有组织的活动过程。标准与标准化虽然是两个不同的概念，但又有着不可分割的联系。没有标准，也就没有标准化；反之没有标准化，标准也就失去了存在的意义。目前标准化已渗透到社会的各个方面，通过制订、发布和实施的手段，使标准达到统一，可以获得最佳秩序（如最佳的生产秩序、工作秩序等）和最佳社会效益（如最大限度地减少不必要的劳动消耗，增加社会生产力）。显然，标准化的意义在于积极地推动社会的进步和生产的发展，其作用是很重要的。1.4.3优先数和优先数系在生产中，为了满足用户不同的需求，产品必然出现不同的规格，有时，同一产品的同一参数也要从小到大取不同的数值。这些数值的选取，直接影响到加工过程中的刀具、夹具、量具等规格数量。例如，键的尺寸确定后，键槽的尺寸也就随之确定，继而加工键槽的刀具和量具的尺寸也应当与之对应。可见产品的参数值不能无级变化，否则会使产品、刀具、量具和夹具的规格品种繁多，导致标准化的实施、生产管理、设备维修以及部门间的协作等多方面的困难。为了便于组织互换性生产和协作、配套及维修，合理解决要求产品多样化的用户同只生产单一品种的生产者之间的矛盾，就需要对各种技术参数的数值进行简化和优选，最后统一为合理的标准数系，以便使设计者优先选用数系中的数值，使设计工作从一开始就纳入标准化的轨道。这个标准的数系就是优先数系，它可以使工程上采用的各项参数指标分档合理，并能使生产部门以较少的品种和规格，经济合理地满足用户对各种规格产品的需求。优先数系优先数系是国际上统一的数值分级制度，是一个重要的基础标准。我国也采用这种制度。优先数系是一种十进制的等比数列。所谓十进，是要求在数系中包括1，10，100，和0.1，0.01，(n为正整数）。所谓等比，是按一定的公比形成的数列。每后一项的数值相对于前一项数值的增长率（后项减前项的差值与前项之比的百分比）是相等的，它符合分级均匀的需要。即优先数系是由公比为、，例如，数列中110，10100，1001000等称为十进段。每个十进段中的项数都是相等的，相邻段对应项值只是扩大到10倍或缩小到1/10。这种性质有利于简化工程设计。各数列分别用符号R5、R10、R20、R40、R80表示，分别称为R5系列、R10系列、R20系列、R40系列和R80系列，即且项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。R5系列是以1.60为公比形成的数系；R10系列是以1.25为公比形成的数系；R20系列是以1.12为公比形成的数系；R40系列是以1.06为公比形成的数系；R80系列是以1.03为公比形成的数系。前4个系列在优先数系中为基本系列，R80为补充系列。当参数要求分级很细，基本系列不能满足需要时才采用补充系列。在标准中所列的每个数系的数值都已进行了圆整，在选择数值系列时应优先按标准确定。R5R10R20R40R5R10R20R40R5R10R20R401.001.001.001.002.242.245.005.005.001.062.365.301.121.122.502.502.502.505.605.601.182.656.001.251.251.252.802.806.306.306.306.301.323.006.701.401.403.153.153.157.107.101.503.357.501.601.601.601.603.553.558.008.008.001.703.158.501.801.804.004.004.004.009.009.001.904.2510.0010.0010.0010.002.002.002.004.504.502.124.75优先数系的基本系列如表1.1所示。表1.1优先数基本系列表1.1中只给出了（1，10）区间的优先数，对大于10和小于1的优先数，均可用10的整数幂（10、100、1000或0.1、0.01、0.001）乘以表1.1中的优先数求得。为了满足生产的需要，有时需要采用派生系列，以Rr/p表示，r代表5、10、20、40、80。例如，R10/3系列中，r为10，p为3，其含意为从R10系列中的某一项开始，每隔3项取一数值，若从1开始，就可得到1、2、4、8数系，若从1.25开始，就可得到1.25、2.5、5、10数系。第第2章章几何量的加工误差误差和公差公差机械产品通常是由许多经过机械加工的零部件组成的。因此，在加工、测量和装配过程中都不可避免会产生各种误差。为了满足产品的互换性和精度要求，就必须控制这些误差，特别是加工误差。本章将讨论加工中出现的各种误差，着重介绍控制这些误差的公差项目及国家标准中的有关内容，为以后各章的学习奠定基础。2.1几何量的加工误差加工误差任何机械零件都是由尺寸不同、形状各异的若干个表面所形成的几何体，是经过各种机械加工后形成的。加工中，由于种种原因，使得几何量会产生各种误差，通常分为尺寸误差尺寸误差、形状误差形状误差、相互位置误差相互位置误差和表面微观几何形状误差表面微观几何形状误差（表面粗糙度）。2.1.1尺寸误差1尺寸误差的性质性质尺寸误差尺寸误差是指零件的实际尺寸与其理想尺寸的差异，包括直线尺寸误差、中心距误差及角度误差，是最基本的误差形式，如图2.1中的A所示。图2.1各种加工误差加工时，对同一零件的尺寸，一般都可以采用不同的方法及加工工艺来制造，因此尺寸误差的变动也不一样。一批零件的尺寸误差大小和方向不变或有规律地变化，称为系统误差，可以设法消除或减小。尺寸误差大小和方向均变化不定，即数值分散，称为随机误差，无法消除或减小，但这种数值分散往往具有统计性，一般按正态规律分布。系统误差的产生主要是由加工时刀具的定值误差、机床-夹具的定值系统误差及测量时测量器具的刻度误差等引起的。随机误差的产生原因较多，例如，加工时温度的波动变化、材料不均匀、工艺系统的振动、工件的装夹，以及测量时周围条件的变化等各种因素。无论哪种因素对随机误差的大小都不起决定性作用。2尺寸误差尺寸误差对零件功能的影响尺寸误差尺寸误差的大小直接反映了零件尺寸精度的高低，对零件功能的影响主要是：影响两个配合件（如孔和轴）之间的松紧程度（即配合性质），尺寸误差过大，会使配合性质配合性质发生变化；影响两个配合件之间的顺利组装顺利组装，如尺寸误差使螺孔小于螺栓，则难以顺利旋入；影响零件的其他功能其他功能，如量块的尺寸误差直接影响其所体现的标准尺寸大小，拉丝模孔径的尺寸误差直接影响拉出丝的直径尺寸精度等。因此对尺寸误差应给予控制。2.1.2形状误差和位置误差1形状误差和位置误差的性质性质形状误差形状误差和位置误差位置误差是指构成零件的几何形体的实际形状对其理想形状和几何形体的实际位置对其理想位置的变动量，如图2.1中的、e所示，简称几何误差。几何误差的产生主要是由机床-夹具-刀具-零件组成的工艺系统的误差所致，另外，在加工过程中出现的载荷及受力变形、热变形、振动和磨损等各种干扰，也会使被加工的零件产生几何误差。2几何误差对机器使用性能使用性能的影响几何误差的大小是反映零件精度的一项很重要的指标，对机器使用性能的影响主要是：影响两个相配合零件的配合性质配合性质，如轴的尺寸符合要求但形状弯曲，则不能保证与孔的配合性质；影响两个配合件的顺利组装顺利组装，如与花键孔相配合的花键轴，加工后的外径、内径和键宽尺寸均符合要求，但由于各键的相互位置误差过大，则难以顺利装配；影响机器的其他功能其他功能要求，如印刷机的滚筒形状误差过大直接影响印刷质量，测量用的平台平面度误差过大直接影响测量精度，活塞的形状误差过大直接影响其工作性能和密封性。总之，几何误差几何误差对机床、仪器、刀具和量具等各种机械产品的安装精度、工作性能、连接强度、密封性、耐磨性以及工作平稳性都有很大的影响，特别是对精密机械、精密仪器以及经常在高温、高速和重载条件下工作的机械，其影响更为严重。因此，对几何误差必须给予控制。2.1.3表面微观几何形状误差（表面粗糙度）1表面粗糙度的性质性质表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上具有较小的间距和峰谷所形成的微观几何形状误差。通常它的波距在1mm以下，如图2.1所示。表面粗糙度误差的产生主要是由于切削过程中切屑分离时工件表面金属的塑性变形、撕裂以及机床的振动、摩擦等多种因素引起的。2表面粗糙度对零件使用性能使用性能的影响表面粗糙度数值的大小是零件表面质量高低的重要指标，对零件的使用性能及寿命影响很大，尤其对在高温、高压、高速和重载等条件下工作的零件更为重要。它主要影响主要影响零件的耐磨性、工作性能、配合性质、疲劳强度、密封性、抗腐蚀性等。另外，也影响也影响检测精度和外形的美观。因此，对表面粗糙度也必须给予控制。2.2尺寸公差与配合的基本术语基本术语及定义定义光滑圆柱面的结合是机械中应用极其广泛的结合。公差与配合国标不仅是确定圆柱面及其他表面或结构的尺寸公差及其配合的依据，而且也是所有机械产品精度标准的基础。因此，它是一项十分重要的基础标准。本节主要介绍有关公差配合的术语及其定义术语及其定义。2.2.1有关尺寸的术语术语及定义定义1尺寸尺寸尺寸是指用特定单位特定单位表示线性尺寸值的数值数值。从尺寸的定义可知，尺寸由数字和特定单位所组成。在机械零件上，尺寸值通常是两点之间的距离，如直径32mm、长度30mm、中心距、圆弧半径、高度和深度等（不包括角度）。在机械制图中，尺寸的单位明确用mm，所以标准规定图样上的尺寸仅标数字，mm省略不标，而当采用其他单位时，则必须标出单位。2公称尺寸公称尺寸公称尺寸（D、d）是由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。孔用D表示，轴用d表示。设计时根据零件使用要求，可通过强度计算、试验或类比相似零件的方法确定公称尺寸。注意，确定时应按表2.1所列的标准尺寸取值，其顺序是优先采用R10或Ra10系列，其次是R20或Ra20系列，再次是R40或Ra40系列。其中Ra系列是根据R系列圆整成整数值。有特殊需要时也允许使用非标准尺寸。图样上标注的尺寸，通常均是公称尺寸公称尺寸。如图2.2所示，25mm为车床主轴箱中间轴直径的公称尺寸，30mm为齿轮衬套长度的公称尺寸。图2.2车床主轴箱中间轴装配图和零件图3实际（组成）要素实际（组成）要素实际（组成）要素（Da、da）由接近实际（组成）要素所限定的工件实际表面的组成要素部分。孔用Da表示，轴用da表示。由于存在测量误差，所以实际（组成）要素并非尺寸的真值，且由于零件的同一表面总是存在形状误差，所以被测表面各部位的实际（组成）要素不尽相同，其放大后如图2.3所示。图2.3实际（组成）要素还应指出，同一零件的相同部位用同一量具重复测量多次，由于测量误差的随机性，其测得的实际（组成）要素也不一定完全相同。4极限尺寸极限尺寸极限尺寸是指尺寸要素允许的尺寸的两个极端值两个极端值。两个极端值中较大的一个称为上极限尺寸（Dmax，dmax），孔用Dmax表示，轴用dmax表示；较小的一个称为下极限尺寸（Dmin、dmin），孔用Dmin表示，轴用dmin表示。极限尺寸是控制实际（组成）要素合格的两个极端值，即下极限尺寸实际（组成）要素上极限尺寸。【例2.1】求图2.2（c）所示的齿轮衬套内孔和如图2.2（b）所示的中间轴轴径的极限尺寸。解：按规定图样上不标注极限尺寸，可根据“机械制图”课所学过的知识，算出极限尺寸。对孔：Dmax=25+(+0.021)mm=25.021mmDmin=25+0mm=25mm对轴：dmax=25+(0.020)mm=24.980mmdmin=25+(0.033)mm=24.967mm上述尺寸中，公称尺寸和极限尺寸是设计给定的。如前所述，由于几何测量误差是客观存在的，故任何尺寸不可能也没有必要作为绝对准确的唯一数值。所以设计时必须根据零件的使用要求和加工经济性，以公称公称尺寸为基数尺寸为基数确定其尺寸允许的变化范围，这个变化范围以两个极限尺寸为界限。由此可知，公称尺寸不能理解为加工后要获得的最理想的尺寸。加工完后的零件通过测量获得的实际（组成）要素，若不计形状误差的影响，实际（组成）要素在两极限尺寸所确定的范围之内，则零件合格。所以，极限尺寸是用来控制实际（组成）要素的。2.3尺寸公差与配合的国家标准（公差配合的选用公差配合的选用）1概述1978年国家标准总局确定了公差与配合国家标准“在立足我国生产实际的基础上，考虑生产发展的需要，采用国际公差制”的修订原则。按修订原则，对国际公差制进行了选择和补充，形成了国家标准GB1800180479公差与配合。它既具有国际公差制的优点，又反映了我国的具体情况。随着改革开放的进展，为尽快适应国际贸易、技术交流和经济交流以及国际标准飞跃发展的需要，1997年、1998年等效采用ISO2861：1988（E）ISO极限与配合制第1部分：公差、偏差和配合的基础（1988年9月第1版）对GB180079进行了修订。修订时，考虑到只对GB1800标准某些部分进行修订而不牵动整个标准，以及便于查阅，将该国际标准转化为我国3个部分标准：GB/T1800.11997、GB/T1800.21998和GB/T1800.31998，在技术内容与编写顺序上与国际标准一致。1999年等效采用ISO2862：1988ISO极限与配合制第2部分：标准公差等级和孔、轴的极限偏差表，制定了GB/T1800.41999，使我国国标的极限与配合常用孔、轴公差带的极限偏差与国际标准一致或等同。GB/T18011999等效采用ISO18291975一般用途公差带的选择，并结合我国实际使用情况，主要对GB180179公差与配合尺寸至500mm孔、轴公差带与配合和GB180279公差与配合尺寸大于500mm至3150mm常用公差带进行修订，在技术内容上基本与国际标准一致，并增加了配合的选择。GB/T1800.11997极限与配合基础第1部分：词汇。GB/T1800.21998极限与配合基础第2部分：公差、偏差和配合的基本规定。GB/T1800.31998极限与配合基础第3部分：标准公差和基本偏差数值表。GB/T1800.41999极限与配合标准公差等级和孔、轴的极限偏差表。GB/T18011999极限与配合公差带与配合的选择。GB180379公差与配合尺寸至18mm孔、轴公差带。GB/T180492一般公差线性尺寸未注公差。极限与配合现行国家标准：GB/T1800.12009第1部分：公差、偏差和配合的基础已将GB/T1800.11997、GB/T1800.21998和GB/T1800.31998合并为第1部分。GB/T1800.22009第2部分：孔、轴极限偏差表将GB/T1800.41999修改为第2部分。GB/T18012009公差带和配合的选择代替GB/T18011999极限与配合公差带与配合的选择。现行国家标准极限与配合的基本结构包括公差与配合、测量与检验两部分。公差与配合部分包括公差制与配合制，是对工件极限偏差的规定；测量与检验部分包括检验制与量规制，是作为公差与配合的技术保证。两部分和起来形成一个完整的公差制体系。公差是由两个独立要素标准公差（公差带的大小）和基本偏差（公差带的位置）确定的，通过标准化形成标准公差和基本偏差两个系列。标准公差系列规定标准公差系列规定：公称尺寸至500mm内分为20个精度个精度等级，公称尺寸在500mm3150mm内分为18个精度个精度等级；基本偏差系列规定了28个孔、轴基本偏差符号个孔、轴基本偏差符号。二者结合构成了孔与轴的不同的公差带，再由孔、轴公差带结合构成配合。根据我国生产实际，参考ISO和各国公差带选用情况，标准规定了常用尺寸段，大尺寸段、仪器仪表和钟表工业用尺寸段的孔、轴公差带和线性尺寸未注公差尺寸的极限偏差，在常用尺寸段中列入了优优先、常用和一般用途的孔、轴公差带先、常用和一般用途的孔、轴公差带，提供了优先、常用配合。2配合制如前所述，变更孔、轴公差带位置，可以组成不同性质、不同松紧的配合，但为了简化起见，无需将孔、轴公差带同时变动，只要固定一个，变更另一个，便可满足不同使用性能要求的配合，且获得良好的技术经济效益。因此，标准对孔与轴公差带之间的相互位置关系，规定了两种基准制，即基孔制和基轴制基孔制和基轴制。基孔制。基孔制基孔制是指基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度，如图2.12（a）所示。图2.12基准制基孔制基孔制中的孔称为基准孔基准孔，用H表示，基准孔以下极限偏下极限偏差差为基本偏差，且数值为零零。所以公差带偏置在零线上侧。基孔制配合中的轴为非基准轴，由于有不同的基本偏差，使它们的公差带和基准孔公差带形成不同的相互关系。据此可以判断其配合类别，如图2.12（a）所示。在图中，孔和轴的公差带，其基本偏差用实线画出基本偏差用实线画出，而另一极限偏另一极限偏差则画虚线差则画虚线，表示位置待定，它取决于公差值的大小。基准孔另一极限偏差画两条虚线，表明基准孔公差值变动时，在“过渡配合或过盈配合”区内配合性质的变化，基准孔公差带较小时为过盈配合，较大时则可能变为过渡配合。基轴制。基轴制基轴制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，如图2.12（b）所示。同理，基轴制基轴制中的轴称为基准轴基准轴，用h表示，基准轴的上极上极限偏差限偏差为基本偏差为基本偏差且等于零零。公差带则偏置在零线下侧。孔为非基准件，不同基本偏差的孔和基准轴形成不同类别的配合，如图2.12（b）所示。2.3.1标准公差系列标准公差系列标准公差系列是对公差值进行标准化后确定的，它以表格形式列出（见表2.2）。表中任一数值都是标准公差。1公差等级公差等级公差等级是指确定尺寸精确程度的等级。由于不同零件和零件上不同部位的尺寸，对精确程度的要求往往不相同，为了满足生产的需要，国家标准设置了20个公差等级。各级标准公差的代号为IT01，IT0，IT1至IT18，其中IT01精度最高，其余依次降低，IT18精度最低。其相应的标准公差标准公差在公称尺寸相同公称尺寸相同的条件下，随公差等级的降低而依次增大，见表2.2。从表2.2中的同一列可以看出，属于同一公差等级的标准公差随公称尺寸的增大而依次增加。必须指出，相同公差等级的标准公差，对所有不同的公称尺寸，虽数值不同，但认为具有相同的尺寸精确程度，即制造上和使用上具有相同的精确程度。通常，公差等级高（即等级数字小），加工难，加工精度高。在生产实践中，规定零件的尺寸公差时，应尽量按表2.2选用标准公差。当然，如有充分理由也允许选用非标准公差。2尺寸分段按公式计算标准公差值，每有一个公称尺寸D就有一个相对应的公差值。在生产实践中，公称尺寸数目繁多，这样，所编制的公差值表将非常庞大，且使用也不方便。其实，公差等级相同公差等级相同而公称尺寸相近公称尺寸相近并严格按公式计算的公差值，它们之间相差甚微，取相同值实用上影响很小。为此，标准按表2.2所示将常用尺寸段分为13个主尺寸段，以简化公差表格。考虑到有的尺寸段的尺寸变化对某些配合的配合性质的影响较为敏感，因而在基本偏差表（见表2.3、表2.4）中将某些主尺寸段再细分为23个中间尺寸段。2.3.2基本偏差系列基本偏差基本偏差是使公差带位置标准化的唯一参数，原则上与公差等级无关。为了满足各种不同配合的需要，必须将孔和轴的公差带位置标准化，为此对应不同的公称尺寸。标准对孔和轴各规定了28个公差带位置，分别由28个基本偏差个基本偏差来确定。1代号基本偏差代号基本偏差代号由拉丁字母表示，小写小写代表轴，大写大写代表孔。以轴为例，它们的排列顺序基本上从a依次到zc，拉丁字母中除去与其他代号易混淆的5个字母i、1、o、q、w，增加了7个双字母代号cd、ef、fg、js、za、zb、zc，共28个。其排列顺序如图2.13所示，孔的28个基本偏差代号，除大写外，其余与轴完全相同。图2.13基本偏差系列图2基本偏差系列图及其特征图2.13所示为基本偏差系列图，它表示公称尺寸相同的28种轴、孔基本偏差相对于零线的位置。图中画的基本偏差是“开口”公差带，这是因为基本偏差只表示公差带的位置，而不表示公差带的大小。图中只画出公差带基本偏差的一端，另一端开口则表示将由公差等级来决定。（1）轴的28种基本偏差按ag是上极限偏差es，且是负值负值，其绝对值依次减少；而孔的基本偏差AG是下极限偏差EI，且是正值正值，其绝对值依次减少。（2）轴h的基本偏差是上极限偏差es，且为零零值，是基准轴基准轴；孔H的基本偏差是下极限偏差EI，且为零零值，是基准孔基准孔。（3）轴js和孔JS的公差带相对零线对称分布，故基本偏差可以是上极限偏差，也可以是下极限偏差，其数值为标准公差的一半。图中为双向“开口”，表示公差值待定。即。（4）轴j的基本偏差是下极限偏差ei，为负负值；孔J的基本偏差是上极限偏差ES，为正正值。它们的公差带近似对称于零线，图中未标出具体位置。（5）轴k的基本偏差是下极限偏差ei，为正正值或零零值，它与公差等级有关，在图中占有两个位置。（6）轴m至zc的基本偏差是下极限偏差ei，为正正值，其绝对值依次增大；孔K至ZC的基本偏差是上极限偏差ES，为负负值，其绝对值依次增大。已知轴和孔的公差带，用查表法确定轴或孔的基本偏差的步骤如下。第一步，根据基本偏差代号是小写还是大写，决定查轴还是孔的基本偏差表。第二步，在表中横行找到该代号并查出该代号基本偏差是上极限偏差还是下极限偏差。第三步，以该代号为竖列，以公称尺寸所在的尺寸分段为横行，从其相交处查得“基本偏差值”。偏差值一定有“+”或“”号。注意，查孔的基本偏差时，若是小于、等于8级级的K、M、N或小于、等于7级级的PZC，其所需的值，从尾表栏（见表2.4）按公差带等级和公称尺寸所在的尺寸段竖横相交处查取。同时，注意表中对几个特殊公差带数值的规定。【例2.7】查表确定70m6和70M6的基本偏差。解：查表2.3，70m6的基本偏差ei=+11m=+0.011mm。查表2.4，70M6的基本偏差ES=(11+)m，这是由于6级8级，故查8级。从尾表按标准公差等级6级和尺寸段大于50mm80mm竖横相交处查得=6m，故：ES=(11+6)m=5m=0.005mm。3另一极限偏差的计算一个公差带，由基本偏差代号确定其中一个极限偏差后，另一极限偏差可由基本偏差基本偏差和标准公差标准公差按下述公式计算：当基本偏差为下极限偏差时：对孔：ES=EI+IT对轴：es=ei+IT当基本偏差为上极限偏差时：对孔：EI=ESIT对轴：ei=esIT【例2.8】计算70m6的另一极限偏差。解：70m6的基本偏差ei=+0.011mm。查表2.1得：70m6的公差值IT6=19m=0.019mm；70m6另一极限偏差：es=ei+IT6=(+0.011+0.019)mm=+0.030mm。4公差带（1）公差带代号与标注。一个确定的公差带应由基本偏差基本偏差和公差等级公差等级组合而成。孔、轴公差带代号用基本偏差代号和公差等级数字组成。例如，H7、F7、K7、P7等为孔的公差带代号；h7、f6、r6、p6等为轴的公差带代号。如指某一确定公称尺寸的公差带，则公称尺寸标在公差带代号之前。国标规定：公差带在图样上可用下列三种方式中的任一种标注。例如图2.2所示中间轴轴径可用，。标注时注意：基本偏差代号和公差等级数字字体大小要一致字体大小要一致，极限偏差字体稍小，单位用mm，要标出“”、“”号，零偏差要标出“0”号。上极限偏差标在右上方，下极限偏差标在右下方，数值小数位数要相同并对齐。如：、。（2）公差带数、优先、常用和一般公差带。图2.14、图2.15所示分别为一般、常用和优先孔（轴）公差带。图2.14一般、常用和优先孔公差带图2.15一般、常用和优先轴公差带每一尺寸段内，标准提供的28个基本偏差和20个公差等级可以组成大小或位置不同的公差带数共有：孔2720+3=543种（其中J仅有J6、J7、J8三种）；轴2720+4=544种（其中j仅有j5、j6、j7、j8四种）。这样众多的公差带应在满足生产需要的前提下加以简化和统一，即可减少定值刀具、量具，又有利于互换。所以，标准根据我国工业生产的实际需要，适当考虑今后的发展，一般用途公差带轴119种，孔105种；常用公差带（图中用方框括上图中用方框括上）轴59种，孔47种；优先公差带（图中圆圈内图中圆圈内）轴、孔各13种。在实际工作中，必须按优先优先常用常用一般一般的次序选用公差带。5配合（1）配合代号配合代号。配合代号配合代号用孔、轴公差带的组合表示，写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号，如H7/f6。如图2.2所示，或。如指某公称尺寸的配合，则公称尺寸标在配合代号之前，（2）优先和常用配合。理论上，543种孔公差带和544种轴公差带可任意组合成近30万种配合，即使是常用孔、轴公差带组合仍有2596种之多。剔除其中不合实际的和配合性质相近之后，仍远远超过了实际需要。和规定优先优先常用常用一般公差带一般公差带一样，标准设置了常用配合基孔制59种、基轴制47种，在其中再规定优先配合基孔制和基轴制各13种。具体代号如表2.5和表2.6所示。从上述两表中可以看出：优先、常用配合都是由优先、常用轴与孔的公差带组成。所以轴、孔的优先、常用公差带是基础，标准在设置轴、孔优先、常用公差带时，已充分考虑了组成配合种类的实际需要。规定基孔制和基轴制两种基准制，可以限制轴、孔公差带任意组合。轴的优先、常用公差带仅与基准孔相配；孔的优先、常用公差带仅与基准轴相配，得到基孔制和基轴制的常用和优先配合。优先、常用配合在轴、孔公差等级的选用上，采用工艺等价工艺等价原则。所谓工艺等价原则工艺等价原则是指所选用的相配孔、轴的加工难易程度基本相当。公差等级是确定尺寸精确程度的等级，它仅能大致地反映当前加工难易程度。而目前实际生产中，高公差等级的孔和相同公差等级的轴相比，其加工较为困难。为了满足工艺等价，标准在优先、常用配合的相配轴、孔的公差等级选用时规定：公差等级以IT8的孔为界的孔为界，高于高于IT8的孔（7级的孔）均与高一级的轴高一级的轴相配，例如：H7/f6；IT8的孔即可与高一级的轴相配，也可以与同级的轴相配，例如：H8/f7，H8/f8；低于低于IT8的孔（8级的孔）均和同级轴同级轴相配，例如，H10/d10。必须指出，这是国标规定的优先、常用配合的统一原则。（3）非基准制配合。在实际生产中的某些配合，如有特