孔與軸的極限與配合.ppt

第一章 孔與軸的極限與配合,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 極限與配合的基本詞匯 第三節(jié) 極限與配合國家標準 第四節(jié) 國家標準規(guī)定的公差帶與配合 第五節(jié) 公差與配合的選用 第六節(jié) 線性尺寸的未注公差,第一節(jié) 概述,在機器制造業(yè)中，“極限”是用于協(xié)調零件的使用要求與制造經(jīng)濟性之間的矛盾。 “配合”是反映機器零件之間有關功能要求的相互關系。 “極限與配合”的標準化，有利于機器的設計、制造、使用和維修，直接影響產(chǎn)品的精度、性能和使用壽命，是評定產(chǎn)品質量的重要技術標準。 “極限與配合”標準，不僅是機械工業(yè)各部門進行產(chǎn)品設計、工藝設計和制定其他標準的基礎，而且是廣泛組織協(xié)作和專業(yè)化生產(chǎn)的重要依據(jù)。,一、有關“尺寸”的術語和定義,1. 尺寸：尺寸是以特定單位表示線性或角度值的數(shù)值。 2. 孔和軸 孔：通常指工件的圓柱形內表面，也包括非圓柱形內表面，其尺寸由D表示。 軸：通常指工件的圓柱形外表面，也包括非圓柱形外表面，其尺寸由d表示。,第二節(jié) 極限與配合的基本詞匯,a)軸 b)孔 c)非孔非軸,基本尺寸：由設計給定的尺寸，一般要求符合標準的尺寸系列。 實際尺寸：通過測量所得的尺寸。包含測量誤差，且同一表面不同部位的實際尺寸往往也不相同。,極限尺寸：允許尺寸變化的兩個界限值。兩者中大的稱為最大極限尺寸，小的稱為最小極限尺寸。,最小實體狀態(tài)(LMC)和最小實體尺寸（LMS）：對應于孔或軸的最小材料量（實體大?。┑哪莻€極限尺寸， 即軸的最小極限尺寸dmin；孔的最大極限尺寸Dmax。 最大實體狀態(tài)(MMC)和最大實體尺寸（MMS）：對應于孔或軸的最大材料量（實體大?。┑哪莻€極限尺寸，即軸的最大極限尺寸dmax；孔的最小極限尺寸Dmin。,零線與公差帶圖,零線：表示基本尺寸的一條直線，以其為基準確定偏差和公差，零線以上為正，以下為負。 公差帶：由代表上、下偏差的兩條直線所限定的一個區(qū)域。公差帶有兩個基本參數(shù)，即公差帶大小與位置。大小由標準公差確定，位置由基本偏差確定。 基本偏差：標準中表列的，用以確定公差帶相對于零線位置的上偏差或下偏差。一般為靠近零線的那個極限偏差。 標準公差：標準中表列的，用確定公差帶大小的任一公差。,孔,軸,0,基本尺寸,ES,EI,es,ei,Th,T s,+,-,二、有關“偏差與公差”的術語及定義,1. 尺寸偏差：某一尺寸減去基本尺寸所得的代數(shù)差。包括實際偏差和極限偏差。極限偏差又分上偏差（ES、es）和下偏差（EI、ei）。 孔的上偏差 ES=Dmax-D 軸的上偏差 es=dmax-d 孔的下偏差 EI=Dmin-D 軸的上偏差 ei=dmin-d 2. 公差：允許尺寸的變動量。等于最大極限尺寸與最小極限尺寸之代數(shù)差的絕對值。孔、軸的公差分別用Th和Ts表示。 Th= Dmax- Dmin = ES-EI Ts= dmax- dmin = es-ei,公差帶圖（舉例）,0,+,-,50,孔,軸,+0.025,-0.025,-0.041,畫出基本尺寸為 50，最大極限尺寸為 50 .025 、最小極限尺寸為 50 mm的孔與最大極限尺寸為 49.975 、最小極限尺寸為 49.959mm的軸的公差帶圖。,三、有關“配合”的術語及定義 1. 間隙和過盈 孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸，所得之差為正時，此差值稱為間隙，用代號“X”表示。 孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸，所得之差為負時，此差值稱為過盈，用代號“Y ”表示。 2.配合 基本尺寸相同的相互結合的孔和軸公差帶之間的關系，稱為配合。國家標準分為基孔制配合與基軸制配合。 基孔制：基準孔的基本偏差(下偏差)為零(即EI=0) 基軸制：基準軸的基本偏差(上偏差)為零(即es=0) 兩種基準制都可形成間隙、過渡和過盈三類配合。,基孔制和基軸制,例題：基本尺寸是50，孔的上偏差是0.039，軸的上偏差是-0.025，下偏差是-0.050，計算配合參數(shù)。,Xmax=Dmax-dmin=ES-ei= 0.039-（-0.050 ）=0.089 Xmin=Dmin-dmax=EI-es=0- （-0.025 ）= 0.025 Tf=Xmax-Xmin= 0.089-0.025=0.064=Th+Ts,間隙配合中： 最大間隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei 最小間隙Xmin=Dmin-dmax=EI-es 配合公差Tf=Xmax-Xmin=Th+Ts 平均間隙Xav =（Xmax +Xmin）/2,過盈配合中： 最小過盈Ymin=Dmax-dmin=ES-ei 最大過盈Ymax=Dmin-dmax=EI-es 配合公差Tf=Ymin-Ymax=Th+Ts 平均過盈Yav =（Ymax +Ymin）/2,例題：基本尺寸是50，孔的上偏差是0.025，軸的上偏差是0.059，下偏差是0.043，計算配合參數(shù)。,Ymin=Dmax-dmin=ES-ei= 0.025- 0.043=-0.018 Ymax=Dmin-dmax=EI-es=0- 0.059=- 0.059 Tf=Ymin-Ymax= -0.018-(-0.059)=0.041 =Th+Ts,過渡配合中： 最大間隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei 最大過盈Ymax=Dmin-dmax=EI-es 配合公差Tf=Xmax-Ymax=Th+Ts 平均間隙（過盈）Xav （或Yav ）=（Xmax +Ymax）/2,例題：基本尺寸是50，孔的上偏差是0.025，軸的上偏差是0.018 ，下偏差是0.002，計算配合參數(shù)。,Xmax=Dmax-dmin=ES-ei= 0.025 -0.002= 0.023 Ymax=Dmax-dmin=EI-es=0- 0.018=-0.018 Tf=Xmax-Ymax= 0.023-(-0.018)=0.041=Th+Ts,配合公差是指允許間隙或過盈的變動量。它是設計人員根據(jù)機器配合部位使用性能的要求對配合松緊變動的程度給定的允許值。它反映配合的松緊變化程度，表示配合精度，是評定配合質量的一個重要的綜合指標。 在數(shù)值上，它是一個沒有正、負號，也不能為零的絕對值。它的數(shù)值用公式表示為： 對于間隙配合 Tf =XmaxXmin 對于過盈配合 Tf =YminYmax 對于過渡配合 Tf =XmaxYmax 將最大、最小間隙和過盈分別用孔、軸極限尺寸或極限偏差換算后代入上式，則得三類配合的配合公差的共同公式為： Tf = Th +Ts,第三節(jié) 極限與配合國家標準,一、標準公差系列 1. 標準公差因子 標準公差因子是計算標準公差的基本單位，是制定標準公差系列值的基礎。,當尺寸500mm時，國家標準的標準公差因子i按下式計算： i=0. 45D1/3十0. 001 D i標準公差因子，單位為m ； D基本尺寸分段內首尾兩個尺寸的幾何平均值，單位為mm。 當尺寸=3153150mm I=0.004D+2.1,2. 標準公差等級 標準公差等級=公差等級系數(shù)標準公差因子 在基本尺寸一定的情況下，公差等級系數(shù)是決定標準公差大小的惟一參數(shù)。 標準公差分為20個等級，即IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。從IT01到IT18，等級依次降低，而相應的標準公差值依次增大。,3. 基本尺寸分段 為了減少公差數(shù)目，統(tǒng)一公差值，簡化公差表格，特別考慮到便于應用，國家標準對基本尺寸進行了分段。,例題：基本尺寸25 mm，求IT6和IT7 解: 25 mm屬于1830mm尺寸分段 幾何平均值: D=（18 30）1/2=23. 24mm 標準公差因子: i=0. 45D1/3+0. 001 D=0.45 23.241/3+0. 001 23. 24=1.31m IT6=10i=10 1 .31=13.1 13m IT7=16i=16 1.31=20. 96m 21 m,二、基本偏差系列,ah用于間隙配合 jn用于過渡配合 pzc用于過盈配合,基本偏差代號：用拉丁字母表示。大寫表示孔，小寫表示軸。在26個字母中除去易與其它混淆的I、L、O、Q、W，再加上七個用兩個字母表示的代號（CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC），共有28個代號，即孔和軸各有28個基本偏差。其中JS和js相對于零線完全對稱。 孔或軸的另一個偏差，根據(jù)基本偏差和標準公差，按下列關系式計算： ei=es-IT es=ei+IT EI=ES-IT ES=EI+IT,基本偏差按表1-9中給出的公式計算，由該表中的公式，對同一字母的孔的本偏差與軸的基本偏差相對于零線是完全對稱的，即孔、軸基本偏差的絕對值相等符號相反。 EI=-es ES=-ei 這一規(guī)則適用于所有的基本偏差，但下列情況除外： （1）基本尺寸3500mm標準公差等級為IT9IT16的基本偏差N，其數(shù)值(ES)等于零。 （2）基本尺寸3500mm，標準公差等級IT8 的基本偏差J，K，M，N以及標準公差等級 IT7的基本偏差PZC，在計算孔的基本偏差時，應附加一個“”值。,在大于8的公差等級中，孔比同級軸加工困難，在生產(chǎn)中常采用孔比軸低一級相配，并要求按基軸制和基孔制形成的配合(如H7/p6和P7/h6 )，具有相同的極限間隙或過盈。,例題：確定 25H7/f6， 25F7/h6孔與軸的極限偏差。 解： 25 mm屬于1830mm尺寸分段 IT6=13m IT7=21m 孔H7 EI=0 ES=0.021mm 軸f6 es=-0.020mm es=-0.020-0.013=-0.033mm 孔F7 EI=0.020mm ei=0.020+0.021=0.041mm 軸h6 es=0 ei=-0.013mm,例題：確定 25H8/p8， 25P8/h8孔與軸的極限偏差。 解： 25 mm屬于1830mm尺寸分段 IT8=33m 孔H8 EI=0 ES=0.033mm 軸p8 ei=0.022mm es=0.022+0.033=0.055mm 孔P8 ES=-0.022mm EI=-0.022-0.033=-0.055mm 軸h8 es=0 ei=-0.033mm,例題：確定 25H7/p6， 25P7/h6孔與軸的極限偏差。 解： 25 mm屬于1830mm尺寸分段 IT6=13m IT7=21m 孔H7 EI=0 ES=EI+IT7=0.021mm 軸p6 ei=0.022mm es=ei+IT6=0.035mm 孔P7 ES=-0.022+0.008=-0.014 EI= ES -IT7= =-0.035 軸h6 es=0 ei=es-IT6=-0.013mm,公差帶的代號由基本偏差代號與公差等級代號組成，如H7、h6、M8、d9等等。在圖樣上標注尺寸公差時，可以標注極限偏差，（上偏差放在基本尺寸的右上角，下偏差放在基本尺寸的右下角）,也可以標注尺寸公差帶代號,或者兩者都標注,第四節(jié) 國家標準規(guī)定的公差帶與配合,標準公差系列中的任一公差與基本偏差系列中任一偏差組合，即可得到不同大小和位置的公差帶。在基本尺寸500mm內組成543種孔的公差帶和544種軸的公差帶。如果將這些孔軸公差帶在生產(chǎn)實際中都投入使用，顯然是不經(jīng)濟的，而且也不必要的。 為了簡化公差帶種類，減少與之相適應的定值刀、量具和工藝裝備的品種和規(guī)格，對基本尺寸至500mm的孔、軸規(guī)定了優(yōu)先、常用和一般用途公差帶。 書中表1-12和表1-13分別是軸和孔的一般用途公差帶，其中方框內為常用公差帶，帶圓圈的為優(yōu)先公差帶。,基孔制優(yōu)先配合公差帶圖（13種）,基軸制優(yōu)先配合公差帶圖（13種）,第五節(jié) 公差與配合的選用,一、基準制的選用 基孔制和基軸制是兩種平行的配合制。 基孔制配合能滿足要求的，用同一偏差代號按基軸制形成的配合，也能滿足使用要求。 例如：H7/k6與K7/h6的配合性質基本相同，稱為“同名配合”。 配合制的選擇與功能要求無關，主要考慮加工的經(jīng)濟性和結構的合理性。,同名配合舉例： 25H7/f6 25F7/h6,同名配合中孔軸公差帶的相對位置一樣，只是零線位置不同。 本例中兩種基準制都是實現(xiàn)間隙配合，而且最小間隙和最大間隙是相同的，因此功能是相同的。,公差帶位置有什么特點呢？,（1）一般情況下，應優(yōu)先選用基孔制。加工孔比加工軸要困難些，而且所用的刀、量具尺寸規(guī)格也多些。 加工孔通常采用定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、拉刀等）加工和定尺寸量具（如塞規(guī)、心軸等）檢驗。而一種規(guī)格的定尺寸刀具和量具，只能滿足一種孔公差帶的需要。 但對于軸的加工和檢驗，一種通用的外尺寸量具，也能方便地對多種軸的公差帶進行檢驗。 采用基孔制，可大大縮減定值刀、量具的規(guī)格和數(shù)量。,配合制的選擇舉例： 假設某工廠要生產(chǎn)一批配合的孔和軸 采用基孔制：25H7/f6 25H7/k6 25H7/p6 工具：麻花鉆1個，鉸刀1個，塞規(guī)1套（含通規(guī)和止規(guī)）、粗車刀1個、精車刀1個，游標卡尺1個。 采用基軸制：25F7/h6 25K7/h6 25P7/h6 工具：麻花鉆1個，鉸刀3個，塞規(guī)3套（含通規(guī)和止規(guī)）、粗車刀1個、精車刀1個，游標卡尺1個。 采用基孔制節(jié)省了2個鉸刀，2套塞規(guī)。,需要哪些工具呢？,同名配合，功能相同,工具數(shù)量有何不同呢？,只有在具有明顯經(jīng)濟效果的情況下，如用冷拔鋼作軸，不必對軸加工，或在同一基本尺寸的軸上要裝配幾個不同配合的零件時，才采用基軸制。,F7/h6,K7/h6,K7/h6,H7/f6,若中間的配合為基孔制，則兩邊只能是非基準制的配合,（2）與標準件配合時，基準制的選擇通常依標準件而定。例如，與滾動軸承內圈配合的軸應按基孔制，與滾動軸承外圈配合的孔應按基軸制。,K7和js6都是為了與軸承配合，軸承的公差帶不用標，可根據(jù)型號查得。,軸套作用是軸向定位，軸徑不是配合尺寸，取較大的間隙就可以了。,由于滾動軸承是標準件，箱體孔為J7,由于滾動軸承是標準件，軸為js6,端蓋只負責軸承的軸向定位，所以取間隙，且精度等級低。,結論：在特殊情況下，允許取非基準制的配合。這個特殊情況就是有經(jīng)濟效益的時候。,二、公差等級的選用 （1)對于基本尺寸500mm的較高等級的配合，由于孔比同級軸加工困難，當標準公差 IT8時，國家標準推薦孔比軸低一級相配合，但對標準公差IT8級或基本尺寸500mm的配合，由于孔的測量精度比軸容易保證，推薦采用同級孔、軸配合。 鏜孔視頻 (2)選擇公差等級，既要滿足設計要求，又要考慮工藝的可能性和經(jīng)濟性。也就是說：滿足使用要求的情況下，盡量擴大公差值，亦即選用較低的公差等級。 國家標準推薦的各公差等級的應用范圍如下： IT01 、 IT0、 IT1級一般用于高精度量塊和其他精密尺寸標準塊的公差。它們大致相當量塊的1 、 2 、 3級精度的公差。 IT2IT5級用于特別精密零件的配合及精密量規(guī)。,IT5IT12級用于配合尺寸公差。 IT5(孔到IT6)級用于高精度和重要的配合處。 精密機床主軸的軸頸，主軸箱體孔與精密滾動軸承的配合，車床尾座孔和頂尖套簡的配合，內燃機中活塞銷與活塞銷孔的配合等。 IT6(孔到IT7)級用于要求精密配合的情況。 機床中一般傳動軸和軸承的配合，輪、皮帶輪和軸的配合，內燃機中曲軸與軸套的配合。這個公差等級在機械制造中應用較廣，國標推薦的常用公差帶也較多。,IT7IT8級用于一般精度要求的配合。 一般機械中速度不高的軸與軸承的配合，在重型機械中用于精度要求稍高的配合，在農(nóng)業(yè)機械中則用于較重要的配合。 IT9IT10級常用于一般要求的地方，或精度要求較高的槽寬的配合。 IT11IT12級用于不重要的配合。 IT12IT18級用于未注尺寸公差的尺寸精度，包括沖壓件、鑄鍛件的公差等。,三、配合的選用 在設計中，根據(jù)使用要求，應盡可能地選用優(yōu)先配合和常用配合。 如果優(yōu)先配合與常用配合不能滿足要求時，可選標準推薦的一般用途的孔、軸公差帶，按使用要求組成需要的配合。 若仍不能滿足使用要求，還可以從國家標準所提供的544種軸公差帶和543種孔公差帶中選取合用的公差帶，組成所需要的配合。,確定了基準制以后，選擇配合就是根據(jù)使用要求配合公差(間隙或過盈)的大小，確定與基準件相配的孔、軸的基本偏差代號，同時確定基準件及配合件的公差等級。 對間隙配合，由于基本偏差的絕對值等于最小間隙，故可按最小間隙確定基本偏差代號。 對過盈配合，在確定基準件的公差等級后，即可按最小過盈選定配合件的基本偏差代號。,機器的質量大多取決于對其零部件所規(guī)定的配合及其技術條件是否合理，許多零件的尺寸公差，都是由配合的要求決定的，一般選用配合的方法有：計算法、試驗法、類比法。,(1)計算法：就是根據(jù)一定的理論和公式，計算出所需的間隙或過盈。 對間隙配合中的滑動軸承，可用流體潤滑理論來計算保證滑動軸承處于液體摩擦狀態(tài)所需的間隙，根據(jù)計算結果，選用合適的配合； 對過盈配合，可按彈塑性變形理論，計算出必需的最小過盈，選用合適的過盈配合，并按此驗算在最大過盈時是否會使工件材料損壞。 由于影響配合間隙量和過盈量的因素很多，理論的計算也是近似的，在實際應用時還需經(jīng)過試驗來確定。,(2)試驗法：就是對產(chǎn)品性能影響很大的一些配合，往往用試驗法來確定機器工作性能的最佳間隙或過盈。 例如，風鎬錘體與鎬筒配合的間隙量對風鎬工作性能有很大影響，一般采用試驗法較為可靠 試驗法須進行大量試驗，成本較高。 (3)類比法