公差與配合設(shè)計(jì)教程

1、課前熱身 有一名教授帶了兩名學(xué)生小明和小強(qiáng)，兩人都想給教授慶祝生日，但兩人都只知道教授的生日是下列10組日期中的某一天，并不清楚具體是M月N日。于是教授把M值告訴了小明，把N值告訴了小強(qiáng)。 3月4日 3月5日 3月8日 6月4日 6月7日 9月1日 9月5日 12月1日 12月2日 12月8日 小明說：如果我不知道的話，小強(qiáng)肯定也不知道 。 小強(qiáng)說：本來我也不知道，但是現(xiàn)在我知道了 小明說：哦，那我也知道了 請(qǐng)根據(jù)以上對(duì)話推斷出教授的生日。主講：全竹青課前練習(xí) 1.公差值可是正的也可以是負(fù)的。 （ ） 2.配合公差越大，則配合越松。 （ ） 3.實(shí)際尺寸等于基本尺寸的零件就是合格品。 （ ）

2、7.圓柱度公差可以控制圓度誤差。 （ ） 6.孔軸配合為50H9/n9,肯定就是過渡配合。 （ ） 5.公差值越大，說明該尺寸與基本尺寸相差越大。（ ） 4. 10f6與10f7的上偏差是相等的，只是下偏差各不相等。 （ ） 8.基軸制時(shí)過渡配合的孔，其下偏差必小于零。 （ ）主要內(nèi)容基本概念尺寸公差（公差）與配合的設(shè)計(jì)1. 配合制的選用2.公差的選用3.配合的選用 4.綜合應(yīng)用實(shí)例設(shè)計(jì)幾何公差的概述一、基本概念一、基本概念基本概念廣義公差定義及意義公差由零件互換性的觀念衍生，用以規(guī)范零件制造的尺寸變異范圍。組裝后的成品必須滿足功能上的需求，亦即零件的功能配合應(yīng)該在制造組裝過程中列入考慮，因此

3、在工作圖上標(biāo)示公差之后才具有意義。公差是零件幾何參數(shù)允許的變化范圍。公差是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)給定的?；靖拍罟罘诸惞羁煞譃槿N： 尺寸公差（size tolerance) 形狀公差（form tolerance) 位置公差（position or location tolerance ） 一般所稱的公差常指尺寸公差，而形狀公差與位置公差則合稱為幾何公差?；靖拍罟顑?yōu)點(diǎn)使用公差的三大優(yōu)點(diǎn)：1.確保零組件互換性，維持技術(shù)水準(zhǔn)2.縮短加工時(shí)間，簡化檢驗(yàn)工程3.易于分工合作，提高產(chǎn)品的質(zhì)量與壽命，降低生產(chǎn)成本基本概念國際公差制極限與配合標(biāo)準(zhǔn)公差系列（公差帶大?。┗酒钕盗校ü顜恢茫y(cè)量與檢測(cè)大量孔

4、軸公差帶常用與優(yōu)先公差帶工件極限偏差組成與關(guān)系基本概念基本定義公稱尺寸由圖樣規(guī)范確定的理想形狀要素的尺寸。極限偏差極限尺寸減其公稱尺寸所得代數(shù)差代數(shù)差。極限偏差有兩個(gè)： 上偏差 下偏差極限偏差可以為正、負(fù)或者零。尺寸公差允許尺寸的變動(dòng)量，簡稱公差。尺寸公差等于上偏差與下偏差的代數(shù)差代數(shù)差。公差是一個(gè)絕對(duì)值，沒有正負(fù)之分，也不能為零?；靖拍罨酒罨酒钪赣靡源_定公差帶相對(duì)于零線位置的上偏差或下偏差，一般是指靠近零線的那個(gè)偏差。在國標(biāo)中，根據(jù)實(shí)際需要，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了孔軸各有28個(gè)不同的基本偏差，用拉丁字母表示，單寫字母21個(gè)雙寫字母7個(gè)。其中去掉了I、L 、O 、Q 、W (i、l、o、q、

5、w）等5個(gè)易混淆的字母。大寫字母代表孔，小寫字母代表軸。當(dāng)公差帶在零線上方時(shí)，基本偏差為下偏差；當(dāng)公差帶在零線下方時(shí)，基本偏差為上偏差。通?；酒钆c公差等級(jí)無關(guān)?；靖拍睿≒S：各級(jí)的”cd”、”ef”、”fg”主要用于精密機(jī)械以及鐘表制造業(yè)。）基本概念（PS：各級(jí)的”CD”、”EF”、”FG”主要用于精密機(jī)械以及鐘表制造業(yè)。）基本概念公差標(biāo)注樣式 公差用代號(hào)的標(biāo)注樣式一般情況下是根據(jù)生產(chǎn)的規(guī)模來確定用什么來標(biāo)注的。 1.直接用代號(hào)。圖紙上一般若用代號(hào)來標(biāo)，那么生產(chǎn)出來的產(chǎn)品精度要求相對(duì)就比較高。檢驗(yàn)的時(shí)候，需要直接用量具（塞規(guī)、止規(guī)）校驗(yàn)。2.直接標(biāo)上下偏差。一般用于單件小批量生產(chǎn)，檢驗(yàn)的

6、時(shí)候，質(zhì)檢員用游標(biāo)卡尺等來校驗(yàn)。 3.標(biāo)注代號(hào)的同時(shí)后面括弧里面加上上下偏差。二、公差與配合的設(shè)計(jì)二、公差與配合的設(shè)計(jì)公差與配合的設(shè)計(jì) 公差與配合的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中至關(guān)重要的一環(huán)，公差與配合的選用是否恰當(dāng)，對(duì)機(jī)械的使用性能和制造成本有著很大的影響?；境叽?、極限偏差、尺寸公差三者之間的關(guān)系孔、軸公差帶示意圖公差與配合的設(shè)計(jì)一、配合制的選用配合制用標(biāo)準(zhǔn)化的孔、軸公差帶（即同一極限制的孔和軸）組成各種配合的制度。GB/T 1800.1-1997規(guī)定了兩種基準(zhǔn)制（基孔制和基軸制）來獲得各種配合。公差與配合的設(shè)計(jì)（1）基孔制基孔制基本偏差為一定的孔的公差帶，與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合

7、的一種制度。基孔制的孔為基準(zhǔn)。公差帶位于零線上方，基準(zhǔn)孔下偏差等于零。公差與配合的設(shè)計(jì)（2）基軸制基軸制基本偏差為一定的軸的公差帶，與不同基本偏差的孔的公差帶形成各種配合的一種制度。基軸制的軸為基準(zhǔn)。公差帶位于零線下方，基準(zhǔn)軸上偏差等于零。公差與配合的設(shè)計(jì)基孔制和基軸制是兩種平行的配合制?；字婆浜夏軡M足要求的，用同一偏差代號(hào)按基軸制形成的配合，也能滿足使用要求。如： H7/k6與K7/h6 的配合性質(zhì)基本相同，稱為“同名配合”。所以，配合制的選擇與功能要求無關(guān)，主要考慮加工的經(jīng)濟(jì)性和工藝以及結(jié)構(gòu)的合理性。公差與配合的設(shè)計(jì)從制造加工方面考慮，兩種基準(zhǔn)制適用的場(chǎng)合不同。從加工工藝的角度來看，對(duì)應(yīng)

8、用最廣泛的中小直徑尺寸的孔，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(yàn)。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。（如圖）對(duì)于軸的加工和檢驗(yàn)，一種通用的外尺寸量具，也能方便地對(duì)多種軸的公差帶進(jìn)行檢驗(yàn)。由此可見：對(duì)于中小尺寸的配合，應(yīng)盡量采用基孔制配合。公差與配合的設(shè)計(jì)基孔與基軸加工工藝方面比較圖公差與配合的設(shè)計(jì)配合制的選用原則1.一般無特殊情況下，優(yōu)先選用基孔制；2.有明顯經(jīng)濟(jì)效益或一軸多配時(shí)才采用基軸制；3.與標(biāo)準(zhǔn)件相配，應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)件選用配合制；4.特殊情況下，可選擇任意孔、軸公差帶配合。公差與配合的設(shè)計(jì)基軸制的應(yīng)用用冷拉圓型鋼材（

9、公差可達(dá)IT9IT11,表面不需經(jīng)過加工）直接做軸時(shí),只需按照不同的配合性能要求加工孔，就能得到不同性質(zhì)的配合。 采用標(biāo)準(zhǔn)件如滾動(dòng)軸承時(shí)，它外圈與外殼孔的配合應(yīng)是基軸制。同一基本尺寸的軸與多孔相配合，且配合性質(zhì)要求不同時(shí)。（如圖）公差與配合的設(shè)計(jì) 圖示活塞部件中，活塞銷和活塞與連桿的配合，根據(jù)功能要求，活塞銷和活塞的配合應(yīng)為過渡配合，而活塞銷與連桿的配合則應(yīng)為間隙配合。（右上為基孔，右下為基軸）公差與配合的設(shè)計(jì)非基準(zhǔn)制的應(yīng)用 在實(shí)際生產(chǎn)中，由于結(jié)構(gòu)或某些特殊的需要，允許采用非配合制配合。即非基準(zhǔn)孔和非基準(zhǔn)軸配合。（如圖） 當(dāng)機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)一個(gè)非基準(zhǔn)孔（軸）和兩個(gè)以上的軸（孔）配合時(shí)，其中肯定會(huì)有一

10、個(gè)非配合制配合。如圖所示，箱體孔與滾動(dòng)軸承和軸承端蓋的配合。由于滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，它與箱體孔的配合選用基軸制配合，箱體孔的公差帶代號(hào)為J7，箱體孔與端蓋的配合可選低精度的間隙配合J7/f9 ，既便于拆卸又能保證軸承的軸向定位，還有利于降低成本。 公差與配合的設(shè)計(jì)二、公差等級(jí)的選用公差等級(jí)的選擇的實(shí)質(zhì)就是尺寸制造精度的確定。而尺寸的精度與加工的難易程度、加工的成本和零件的工作質(zhì)量有關(guān)，公差等級(jí)越高，合格尺寸的大小越趨一致，配合精度就越高，但加工的成本也越高。合理選擇公差等級(jí)的目的是為了解決機(jī)器零部件的使用要求與制造工藝之間的矛盾。因此，公差等級(jí)選擇的基本原則是：在滿足使在滿足使用性能的前提下，盡

11、量選擇較低的精度等級(jí)用性能的前提下，盡量選擇較低的精度等級(jí)。公差與配合的設(shè)計(jì)公差與配合的設(shè)計(jì)2. 類比法參考從生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)資料進(jìn)行比較，選用 。 類比法是公差等級(jí)選用時(shí)一般所用的方法。 使用時(shí)可參考各種加工方法所能達(dá)到的公差等級(jí)表、公差等級(jí)應(yīng)用范圍表以及配合IT5至IT13級(jí)應(yīng)用表等。 如圖所示 。 公差與配合的設(shè)計(jì)各種加工方法所能達(dá)到的公差等級(jí)表 公差與配合的設(shè)計(jì)公差等級(jí)應(yīng)用范圍表公差與配合的設(shè)計(jì)配合IT5至IT13級(jí)應(yīng)用表公差與配合的設(shè)計(jì)采用類比法選擇公差等級(jí)時(shí)應(yīng)考慮的問題1.應(yīng)遵循工藝等價(jià)的原則，即相互結(jié)合的零件，其加工的難易程度應(yīng)基本相當(dāng)。2.相配合的零、部件的精度應(yīng)相匹配

12、。如：與齒輪孔相配合的軸的精度就受齒輪精度的制約；與滾動(dòng)軸承相配合的外殼孔和軸的精度應(yīng)當(dāng)與滾動(dòng)軸承的精度相匹配。3.過渡配合與過盈配合的公差等級(jí)不能太低。一般孔的公差等級(jí)應(yīng)不低于IT8級(jí)，軸的不低于IT7級(jí)（原因?)4.產(chǎn)品精度越高，加工工藝越復(fù)雜，生產(chǎn)成本越高。 公差與配合的設(shè)計(jì)三、配合的選用 配合的種類：間隙配合、過渡配合、過盈配合. 選用目的為了解決配合零件（孔和軸）在工作時(shí)的相互關(guān)系，保證機(jī)器工作時(shí)各個(gè)零件之間的協(xié)調(diào)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的工作性質(zhì)。選用任務(wù)當(dāng)孔軸公差等級(jí)確定的情況下： 對(duì)基孔制配合，主要是確定軸的基本偏差代號(hào)； 對(duì)基軸制配合，主要是確定孔的基本偏差代號(hào)；公差與配合的設(shè)計(jì)配合的選

13、用方法1.計(jì)算法：理論計(jì)算把條件理想化和簡單化，結(jié)果不完全符合實(shí)際，也比較麻煩，目前不常用。2.試驗(yàn)法：方法可靠，但成本較高，一般用于大批量產(chǎn)品的關(guān)鍵配合。3.類比法：根據(jù)各種配合類型的特征來選用。是目前選擇配合的主要方法。公差與配合的設(shè)計(jì)各種配合的特征及選定 （1）間隙配合。間隙配合有AH（ah）共十一種，其特點(diǎn)是利用間隙貯存潤滑油及補(bǔ)償溫度變形、安裝誤差、彈性變形等所引起的誤差。 主要用于孔軸間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向移動(dòng)）的動(dòng)聯(lián)接以及精確定位又便于拆卸的靜聯(lián)接。應(yīng)用廣泛，加緊固件后也可用于傳遞力矩。 主要依據(jù)變形、誤差需要補(bǔ)償間隙的大小、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、是否要求定心或拆卸來選定。公差與配合的

14、設(shè)計(jì)各種配合的特征及選定 （2）過渡配合。過渡配合有JSN(jsn)共四種，其特點(diǎn)是定心精度高且可拆卸。 主要用于精確定位、結(jié)合件有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或需方便裝拆的場(chǎng)合。在加鍵、銷等緊固件后用于傳遞力矩。 主要根據(jù)機(jī)構(gòu)受力情況、定心精度和要求裝拆次數(shù)來考慮選定。一般情況下定心要求高、受沖擊負(fù)荷、不常拆卸的，可選較緊的基本偏差，如N（n），反之應(yīng)選較松的配合，如：K（k）或JS（js）。公差與配合的設(shè)計(jì)各種配合的特征及選定 （3）過盈配合。過盈配合有PZC(pzc)共十二種。其特點(diǎn)是由于有過盈，裝配后孔的尺寸被脹大而軸的尺寸被壓小，產(chǎn)生彈性變形，在結(jié)合面上產(chǎn)生一定的正壓力和摩擦力，用以傳遞力矩和緊固零件。

15、 主要用于結(jié)合件間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)且又不要求拆卸的靜聯(lián)接。 用于精確定位時(shí)，可選擇較小的過盈量。如還需傳遞扭矩或軸向力，則要加鍵、銷等聯(lián)接件。 直接用于傳遞扭矩和承受載荷時(shí)，應(yīng)選用較大的過盈量。公差與配合的設(shè)計(jì)四、綜合應(yīng)用實(shí)例設(shè)計(jì) 圖示中，齒輪軸上所需的配合如何設(shè)計(jì)？公差與配合的設(shè)計(jì)軸承內(nèi)圈與軸之間的配合 首先，軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，故選用基孔制。為了保證軸承內(nèi)圈隨傳動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，且不允許軸孔之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以軸承內(nèi)圈與軸的配合應(yīng)具有一定的過盈。但又由于軸承內(nèi)圈是薄壁零件，又常需要維修拆換，故過盈量不能太大,所以根據(jù)滾動(dòng)軸承的配合特點(diǎn)，此處軸徑的公差帶取為k6（實(shí)為過盈配合）。（如圖） （滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸

16、配合情況比較特殊：間隙變過渡，過渡變過盈。選擇時(shí)：動(dòng)圈過盈，靜圈間隙）公差與配合的設(shè)計(jì)60k6公差與配合的設(shè)計(jì)軸承外圈與箱體孔之間的配合 首先，由于軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，因而在此選用基軸制。 其次為了保證該齒輪軸在受熱伸長時(shí)有軸向游隙，采用軸承外圈為游動(dòng)套圈并且通過調(diào)整軸承蓋與箱體連接處的墊片來實(shí)現(xiàn)。因此軸承外圈與箱體孔之間采用最松的過渡配合，查表可知此處箱體孔的公差帶取為J7（也可取為H7）。（如圖） 公差與配合的設(shè)計(jì)95J7公差與配合的設(shè)計(jì)軸承蓋與箱體孔之間的配合 為了保證軸承蓋裝拆方便，加之定心精度又不高，應(yīng)采用間隙配合（間隙稍大一些）。 考慮到為使箱體孔制造方便，箱體孔應(yīng)為光孔，因其公差帶為保

17、證與滾動(dòng)軸承外圈相配而選定配合代號(hào)為95J7，故軸承蓋所選定的公差帶為95f9（因?yàn)榇颂庨g隙的變動(dòng)不影響其使用要求，選擇較低的公差等級(jí)給加工制造帶來方便，符合經(jīng)濟(jì)性要求）。在裝配圖上軸承蓋與箱體孔之間的配合代號(hào)為95J7/ f9（該配合代號(hào)屬于根據(jù)使用要求選定的非基準(zhǔn)制任意配合類型）（如圖）。 公差與配合的設(shè)計(jì)95J7/f9公差與配合的設(shè)計(jì)套筒與軸之間的配合 該套筒的作用是將軸上零件隔開以防止軸上零件發(fā)生軸向移動(dòng)。 為使套筒裝拆便利，一般采用較低的公差等級(jí)和較大的最小間隙。因該處軸頸與滾動(dòng)軸承內(nèi)圈相配，配合代號(hào)已確定為60k6，考慮到加工方便，套筒孔的公差帶按非基準(zhǔn)制任意配合類型選取為D11。

18、即它與軸的配合代號(hào)為60D11/k6。（如圖）。 公差與配合的設(shè)計(jì)60D11/k6公差與配合的設(shè)計(jì)齒輪與齒輪軸之間的配合 由于該齒輪與齒輪軸之間由鍵來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)。但是，為了保證連接可靠和較好的定心精度，應(yīng)選用70H7/r6小過盈配合或較緊的過渡配合70H7/n6。（如圖）公差與配合的設(shè)計(jì)70h7/n6公差與配合的設(shè)計(jì)半聯(lián)軸器與軸之間的配合 由于該半聯(lián)軸器與齒輪軸之間由鍵來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。但是，為了保證連接可靠和較好的定心精度，所選配合應(yīng)該偏緊一些，過盈量應(yīng)該適當(dāng)增大。按聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)推薦選用60H7/r6 。（如圖）公差與配合的設(shè)計(jì)50h7/r6公差與配合的設(shè)計(jì)綜合以上分析，該齒輪軸處的配合代號(hào)

19、如圖所示：95J795J750h7/r670h7/n660D11/k695J7/f960k660k6三、幾何公差概述三、幾何公差概述幾何公差概述基本概念 零件在加工過程中受各種因素的影響，其實(shí)際幾何要素與理想的幾何要素不可避免地的存在差異，這種形狀和位置差異統(tǒng)稱為形位誤差。為了滿足零件的使用要求，保證零件的互換性和制造的經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)時(shí)必須合理控制零件的形位誤差，即對(duì)零件規(guī)定形狀和位置公差，簡稱形位公差（幾何公差）。幾何公差由形狀公差、方向公差、位置公差、跳動(dòng)公差組成。幾何公差概述幾何公差的特征項(xiàng)目共計(jì)14種，如下圖所示：幾幾何何公公差差形形狀狀公公差差方方向向公公差差跳跳動(dòng)動(dòng)公公差差直直線線度

20、度平平面面度度圓圓度度位位置置公公差差平平行行度度垂垂直直度度傾傾斜斜度度同同軸軸度度對(duì)對(duì)稱稱度度位位置置度度圓圓跳跳動(dòng)動(dòng)全全跳跳動(dòng)動(dòng)圓圓柱柱度度線線輪輪廓廓度度面面輪輪廓廓度度幾何公差概述幾何公差的特征項(xiàng)目和符號(hào)(一)幾何公差概述幾何公差的特征項(xiàng)目和符號(hào)(二)幾何公差概述幾何公差的特征項(xiàng)目和符號(hào)(三)幾何公差概述幾何公差的特征項(xiàng)目和符號(hào)(四)幾何公差概述幾何公差的特征項(xiàng)目和符號(hào)(五)幾何公差概述幾何公差的特征項(xiàng)目和符號(hào)(六)幾何公差概述圓柱度 圓柱度公差帶是半徑為值t的兩同軸圓柱面之間的區(qū)域。如右圖所示，實(shí)際圓柱表面必須位于半徑差為公差值0.05mm的兩同軸圓柱面之間。 簡單的說，圓柱度是兩

21、個(gè)同心圓柱面，是圓度與直線度的組合。幾何公差概述圓跳動(dòng) 圓跳動(dòng)是指被測(cè)提取要素在某個(gè)測(cè)量截面內(nèi)相對(duì)于基準(zhǔn)軸線的變動(dòng)量。 圓跳動(dòng)分徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)、斜向圓跳動(dòng)三種。全跳動(dòng) 全跳動(dòng)是指整個(gè)被測(cè)提取要素相對(duì)于基準(zhǔn)軸線的變動(dòng)量。 全跳動(dòng)分徑向全跳動(dòng)、端面全跳動(dòng)兩種。幾何公差概述徑向圓跳動(dòng) 徑向圓跳動(dòng)公差帶是在垂直于基準(zhǔn)軸線的任一測(cè)量平面內(nèi)半徑為公差值t，且圓心在基準(zhǔn)軸線上的兩同心圓。 如圖所示，d圓柱面繞基準(zhǔn)線作無軸向移動(dòng)的回轉(zhuǎn)時(shí)，在任一測(cè)量平面內(nèi)的徑向跳動(dòng)量都不得大于公差值0.05mm。幾何公差概述端面圓跳動(dòng) 端面圓跳動(dòng)公差帶是在與基準(zhǔn)線同軸的任一直徑的測(cè)量圓柱面上，沿母線方向?yàn)楣钪祎的圓柱面區(qū)域。 如圖所示，當(dāng)零件繞基準(zhǔn)軸作無軸向移動(dòng)的回轉(zhuǎn)時(shí)，左端面上任一測(cè)量直徑處的軸向跳動(dòng)量都不得大于公差值0.05mm。幾何公差概述徑向全跳動(dòng) 徑向全跳動(dòng)公差帶是半徑差為公差值t，且與基準(zhǔn)軸線同軸的兩圓柱面之間的區(qū)域。 如圖