第2章孔和轴的极限与配合.ppt
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1、2.1 概述 2.2 基本术语和定义 2.3 标准公差和基本偏差系列 2.4 一般公差 线性尺寸的未注公差 3.5 尺寸公差与配合的选用 3.6 大尺寸、小尺寸公差与配合(自学),理解极限与配合的基本术语及定义 掌握“极限与配合”国家标准的主要内容 了解极限与配合的选用原则及其应用,第二章 孔和轴极限与配合,几何参数误差:尺寸误差 、表面形状误差 、相互位置误差。,微观 表面粗糙度 (波距1mm),中间 表面波纹度(波距110mm),宏观 形状误差 (波距10mm),概述,一、加工误差与公差,根据误差的形态,加工误差可分为下列几种类型:,概述,二、极限与配合制的基本构成,国家标准GB/T180
2、0.11800.4采用了国际极限与配合制,基本术语和定义,“极限”(limits) 用于协调机器零件使用要求与制造经济性之间的矛盾。,“配合” (fits) 反映零件组合时相互间的关系。,一、有关孔和轴的定义,孔(hole) 工件的圆柱形(或非圆柱形)内表面,轴(shaft) 工件的圆柱形(或非圆柱形)外表面,由单一尺寸A所形成的内、外表面如下图所示。,孔和轴的关系 孔是包容面,轴是被包容面,(1)尺寸(size), 以特定单位(mm)表示线性尺寸值的数值。,(2)基本尺寸(basic size)(D,d), 通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸。,(3)实际尺寸(actual size)
3、(Da,da), 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。,(4)局部实际尺寸(actual local size), 任何两相对点之间测得的尺寸。,(5)极限尺寸(limits of size), 一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。,孔的最大极限尺寸Dmax,孔的最小极限尺寸Dmin,轴的最大极限尺寸dmax,轴的最小极限尺寸dmin,基本术语和定义,二、有关尺寸的术语及定义,对于孔:DmaxDaDmin,对于轴:dmaxdadmin,孔的最大极限尺寸(Dmax) 轴的最小极限尺寸(dmin),(6)最大实体极限(maximum material limit, MML), 对应于孔或轴最大实体尺寸的那
4、个极限尺寸。,最大实体尺寸(maximum material size, MMC), 孔或轴具有允许的材料量为最多时的极限尺寸。,孔的最小极限尺寸(Dmin) 轴的最大极限尺寸(dmax),(7)最小实体极限(least material limit, MML), 对应于孔或轴最小实体尺寸的那个极限尺寸。,最小实体尺寸(least material size, LMC), 孔或轴具有允许的材料量为最多时的极限尺寸。,基本术语和定义,三、有关“公差和偏差”的术语及定义,孔的上、下偏差 ES = DmaxD EI = DminD 轴的上、下偏差 es = dmaxd ei = dmind,(1)偏
5、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,(3)极限偏差(limits deviation), 上偏差(upper deviation)和下偏差(lower deviation),极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差,(2)实际偏差(actual deviation), 实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差。,极限尺寸可、基本尺寸,偏差可为+、-、零值偏差值除零外,应标上相应的“+”号或“-”号,基本术语和定义,例2-1 有一个孔的直径为50mm,最大极限尺寸为50.048mm,最小极限尺寸为50.009mm,求孔的上、下偏差。,孔的公差 Th = | D
6、maxDmin | = | ESEI | 轴的公差 Ts = | dmaxdmin | = | esei |,(4)尺寸公差(简称公差)(tolerance), 最大极限尺寸减最小极限尺寸之差,或上偏差减下偏差之差。,尺寸公差是一个没有符号的绝对值!,偏差:从零线算起,是相对于基本尺寸的偏离量。 公差:允许尺寸的变动量,代表加工精度的要求。 数值上:偏差值可正、可负或零。 公差值必须大于零,偏差与公差的区别:,极限偏差 用于限制实际偏差,代表公差带的位置,影响配合松紧 公差 用于限制尺寸误差,代表公差带的大小,影响配合精度,在作用上,在工艺上:,偏差取决于加工时机床的调整(进刀),公差反映尺寸
7、制造精度。,基本术语和定义,孔公差 Th = 0.021mm 孔的上偏差 ES =+0.021mm 孔的下偏差 EI = 0 轴的公差 Ts = 0.013mm 轴的上偏差 es = -0.020mm 轴的下偏差 ei = -0.033mm,基本术语和定义,(5)零线(zero line),(6)公差带( tolerance zone),表示基本尺寸的一条直线。零线沿水平方向绘制,正偏差位零线上方,负偏差位于零线下方。, 公差带图中,代表上、下偏差或最大、最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。,基本术语和定义, 0 ,基本尺寸,孔公差带,轴公差带,零线,EI,es,ES,ei,公差带的两个要
8、素:,(1)公差带大小, 在零线垂直方向的宽度,由标准公差决定。,(2)公差带位置, 沿零线垂直方向的坐标位置,由基本偏差决定。,(7)标准公差(IT)(standard tolerance), GB/T“极限与配合”国家标准中所规定的任一公差 表 3-1 标准公差数值表 (摘自GB/T1800.3 - 1998)(P29),(8)基本偏差(fundamental deviation), 确定公差带相对零线位置的那个极限偏差 表3-4 轴的基本偏差数值( P3435 ) 表3-4 孔的基本偏差数值(P3839),基本术语和定义,基本术语和定义,例 2-2 基本尺寸D=20mm,孔的极限尺寸:D
9、max=20.021mm,Dmin=20mm 轴的极限尺寸:dmax=19.98mm,dmin=19.967mm。求:孔、轴的极限偏差及公差,并画出公差带图。,基本术语和定义,解:孔的极限偏差为:,轴的极限偏差为:,孔的公差为:,轴的公差为:,配合(fit),间隙配合(clearance fit),过盈配合(interference fit),过渡配合(transition fit),四、有关配合的术语及定义,基本术语和定义,(1)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。,(2)间隙(clearance)或过盈(interference),间隙(X) 孔的尺寸减去相配
10、合的轴的尺寸为正。 过盈(Y) 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为负。,间隙配合性质:最大间隙Xmax, 最小间隙Xmin,平均间隙Xav,具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。此时,孔的公差带在轴的公差带之上。,基本术语和定义,(3)间隙配合(clearance fit),间隙配合主要用于孔、轴间的活动连接。间隙的作用在于贮藏润滑油,补偿温度变化引起的热变形,补偿弹性变形及制造与安装误差。,间隙的大小影响孔、轴间相对运动的活动程度。,过盈配合性质:最大过盈Ymax,最小过盈Ymin,平均过盈Yav,(4)过盈配合(interference fit),具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。此时,孔
11、的公差带在轴的公差带之下。,基本术语和定义,过盈配合主要用于孔、轴间的紧固连接,不允许两者之间有相对运动。,在过盈配合中,轴的尺寸比也的尺寸大,装配时要加压力才能使轴进入孔中,也可使孔的温度升高或使轴的温度降低,即用热胀冷缩方法进行装配。,过渡配合性质:最大间隙Xmax,最大过盈Ymax,平均间隙Yav 或平均过盈Yav,(5)过渡配合(transition fit),可能具有间隙或过盈的配合。此时,孔的公差带与轴的公差带相互交叠。,基本术语和定义,过渡配合主要用于孔、轴间的定位连接。,标准中规定的过渡配合的间隙或过盈的绝对值一般都较小,因此可以保证结合零件有很好的对中性和同轴度,并且便于拆卸
12、和装配。,对于间隙配合,对于过盈配合,对于过渡配合,(6)配合公差(Tf)(variation of fit),组成配合的孔、轴公差之和。,基本术语和定义,Tf 是允许间隙或过盈的变动量,是一个没有符号的绝对值。,基本术语和定义,例2-3 计算 孔与 轴配合的极限间隙、平均间隙及配合公差,并画出公差带图。,解:极限间隙为:,平均间隙为:,配合公差为:,基本术语和定义,例2-4 计算 孔与 轴配合的极限过盈、平均过盈及配合公差,并画出公差带图。,解:极限过盈为:,平均过盈为:,配合公差为:,基本术语和定义,例2-5 计算 孔与 轴配合的最大间隙和最大过盈、平均间隙或平均过盈及配合公差,并画出公差
13、带图。,解:,平均间隙或平均过盈为:,配合公差为:,最大间隙为:,最大过盈为:,按孔、轴公差带相对位置的不同,基孔制和基轴制都有间隙 配合、过渡配合和过盈配合; 各种配合是由孔、轴公差带之间的关系决定 。,公差带,大小 由标准公差决定,位置 由基本偏差决定,综上所述:,基本术语和定义,标准公差和基本偏差系列,极限与配合国家标准由12个部分标准组成:GB/T1800.11997, GB/T1800.2 1998,GB/T1800.4 1999 ,GB/T1801 1999, GB/T1800.4 2000,一、标准公差(standard tolerance)系列,标准公差是“极限与配合”制中表列
14、的任一公差,用于确定公差带大小,标准公差用符号IT表示(即:国际公差International Tolerance)。,标准公差,标准公差等级,标准公差因子 数值 公差等级系数 基本尺寸分段,标准公差代号用符号IT和公差等级数字表示: 如:IT7, IT8,(1)标准公差等级(standard tolerance grade), 确定尺寸精确程度的等级。,标准公差等级分为20级: IT01,IT0,IT1,IT2, ,IT18。,公 差 等 级,IT01,IT0,IT1,IT2, ,IT18,小,高,低,大,公 差 数 值,规定和划分公差等级是为了简化和统一对公差的要求。,IT01 IT18
15、,公差等级依次降低、标准公差数值依次增大, 用于确定标准公差的基本单位,是制定标准公差数值表的基础。,(2)标准公差因子(standard tolerance factor) (i,I),式中: a 公差等级系数 i ( I ) 标准公差因子(m) D 基本尺寸段的几何平均值(mm),标准公差和基本偏差系列,尺寸500mm的IT5IT18级标准公差计算表,尺寸500mm的IT01IT1级标准公差计算表,标准公差和基本偏差系列,(3)标准公差数值, 在基本尺寸和公差等级已定的情况下,按标准规定的标准公差计算 式算出的相应标准公差值。,表 2-4标准公差数值 P.22,基本尺寸越大,公差值也越大,
16、公差用于控制误差,误差是指一批零件上某尺寸的实际变动量。,标准公差和基本偏差系列,图2-16 公差单位与基本尺寸的关系,二、基本偏差(fundamental deviation)系列,28种基本偏差代号反映28种公差带的位置,构成了基本偏差系列。,基本偏差 用以确定公差带相对于零线位置的那个偏差。,基本偏差可以是上偏差或下偏差,一般为靠近零线的那个偏差。,1. 基本偏差代号及其特点,国家标准对孔和轴规定了28种基本偏差,代号用拉丁字母表示,大写表示孔,小写表示轴,标准公差和基本偏差系列,标准公差和基本偏差系列,图2-18 基本偏差系列图,公差带(tolerance zone)的组成 基本偏差代
17、号和公差等级数字,如孔公差带:H7,G8 轴公差带:h7,f6等,公差带位于零线上方时, 基本偏差为下偏差:孔(EI),轴(ei),公差带位于零线下方时, 基本偏差为上偏差:孔(ES),轴(es),基本偏差中的H和 h 的基本偏差为零,H 代表基准孔, h 代表基准轴,标准公差和基本偏差系列,2. 轴的基本偏差的确定,es = ei +Ts 或 ei = es -Ts,轴的基本偏差数值是以基孔制配合为基础,根据各种配合性质,在生产实践和大量实验的基础上,经计算和分析得到。,表 3-4 轴的基本偏差数值(P26),基本偏差 ah 的轴与基准孔(H)组成间隙配合,基本偏差为上偏差,基本偏差 jn
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- 极限 配合
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