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圓柱公差與配合

公差與配合的基本術(shù)語及定義;公差與配合的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);公差與配合的選用。

1.1概述圓柱體零件的結(jié)合是機(jī)械製造中應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)合。由孔和軸組成,這種結(jié)合由結(jié)合直徑和結(jié)合長(zhǎng)度二個(gè)參數(shù)確定。“公差”主要反應(yīng)機(jī)器零件使用要求與製造工藝之間的矛盾;“配合”則反應(yīng)組成機(jī)器零件之間的關(guān)係。目前我國(guó)使用“公差與配合”的標(biāo)準(zhǔn)為:(GB/T1800.1-1997)(GB/T1800.2~GB/T1800.3-1998)(GB/T1800.4-1992)

孔和軸在滿足互換性的配合中,孔和軸具有廣泛的含義,即:孔指圓柱形內(nèi)表面及其它內(nèi)表面中,由單一尺寸確定的部分,其尺寸由D表示;軸指圓柱形的外表面及其它外表面中由單一尺寸確定的部分,其尺寸由d表示。即:孔為包容面,軸為被包容面。如圖所示。從加工過程來看,隨著餘量的切除,孔的尺寸越來越大,軸的尺寸越來越小。d1D1D21.2公差與配合的基本術(shù)語及定義1.2.1有關(guān)“尺寸”的術(shù)語和定義

1.尺寸(size):用特定單位表示長(zhǎng)度的數(shù)字。如20mm,40μm;2.基本尺寸(basicsize)(孔D;軸d):設(shè)計(jì)時(shí)給定的尺寸。

3.實(shí)際尺寸(actualsize)(孔Da;軸da):通過測(cè)量所得尺寸。4.極限尺寸(limitofsize)(孔Dmax、孔Dmin;軸dmax、dmin):允許尺寸變化的兩個(gè)界限值,統(tǒng)稱為極限尺寸。

注意:極限尺寸是以基本尺寸為基數(shù)來確定的,極限尺寸用於控制實(shí)際尺寸。

基本尺寸、極限尺寸為設(shè)計(jì)時(shí)給定。

5.最大實(shí)體狀態(tài)(MMC)與最大實(shí)體尺寸(MMS):對(duì)應(yīng)於孔或軸的最大材料量(實(shí)體大小)的那個(gè)極限尺寸,即:軸的最大極限尺寸dmax;孔的最小極限尺寸Dmin。6.最小實(shí)體狀態(tài)(LMC)與最小實(shí)體尺寸(LMS):對(duì)應(yīng)於孔或軸的最小材料量(實(shí)體大?。┑哪莻€(gè)極限尺寸,即:軸的最小極限尺寸dmin;孔的最大極限尺寸Dmax。

7.作用尺寸孔的作用尺寸Dm:在配合的全長(zhǎng)上,與實(shí)際孔內(nèi)接的最大理想軸的尺寸;Dm=Da-T形軸的作用尺寸dm

:在配合的全長(zhǎng)上,與實(shí)際軸外接的最小理想孔的尺寸:內(nèi)接的最大理想軸外接的最小理想孔實(shí)際孔實(shí)際軸孔的作用尺寸軸的作用尺寸dm=da+T形

8.合格性判定原則——極限尺寸判斷原則

(泰勒原則)

工件除線性尺寸誤差外,還存在形狀誤差,為正確地判斷工件尺寸的合格性,規(guī)定了極限尺寸判斷原則,即泰勒原則。其內(nèi)容為:孔或軸的作用尺寸不超過最大實(shí)體尺寸,任何位置的實(shí)際尺寸不允許超過最小實(shí)體尺寸。

Dm≥Dmin

,Da≤Dmax

dm≤dmax

da≥dmin1.2.2有關(guān)“公差與偏差”的術(shù)語與定義尺寸偏差(簡(jiǎn)稱偏差):某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差稱尺寸偏差簡(jiǎn)稱偏差。(1)極限偏差:極限尺寸—基本尺寸所得代數(shù)差孔:上偏差ES=Dmax—D下偏差EI=Dmin—D

軸:上偏差es=dmax—d

下偏差ei=dmin—d

注意:由於滿足孔與軸配合的不同鬆緊要求,極限尺寸可能大於、小於或等於其基本尺寸。因此,極限偏差的數(shù)值可能是正值、負(fù)值或零值。故在偏差值的前面除零值外,應(yīng)標(biāo)上相應(yīng)的“+”號(hào)或“—”號(hào)。

偏差的標(biāo)注:上偏差標(biāo)在基本尺寸右上角;下偏差標(biāo)在基本尺寸右下角。

例:

Φ25表示基本尺寸為25,上偏差為-0.020mm,下偏差為-0.033mm。

(2)

實(shí)際偏差實(shí)際偏差=實(shí)際尺寸—基本尺寸注意:由於零件同一表面上不同位置的實(shí)際尺寸往往不同。綜上所述:偏差是以基本尺寸為基數(shù),從偏離基本尺寸的角度來表述有關(guān)尺寸的術(shù)語。

2.公差公差:允許尺寸的變動(dòng)量。等於最大極限尺寸與最小極限尺寸之代數(shù)差的絕對(duì)值???、軸的公差分別用Th和Ts表示。

Th=︱Dmax-Dmin︱=︱ES-EI︱Ts=︱dmax-dmin︱=︱es-ei︱注意:公差值無正負(fù)含義。它表示尺寸變動(dòng)範(fàn)圍的大小。不應(yīng)出現(xiàn)“+”“—”號(hào)。加工誤差不可避免T≠0

3.零線與尺寸公差帶圖零線:表示基本尺寸的一條直線,以其為基準(zhǔn)確定偏差和公差,零線以上為正,以下為負(fù)。尺寸公差帶:由代表上、下偏差的兩條直線所限定的一個(gè)區(qū)域。公差帶有兩個(gè)基本參數(shù),即公差帶大小與位置。大小由標(biāo)準(zhǔn)公差確定,位置由基本偏差確定。4.基本偏差:標(biāo)準(zhǔn)中表列的,用以確定公差帶相對(duì)於零線位置的上偏差或下偏差。一般為靠近零線的那個(gè)極限偏差。5.標(biāo)準(zhǔn)公差:標(biāo)準(zhǔn)中表列的,用確定公差帶大小的任一公差。孔軸0基本尺寸ESEIeseiTDTd+-

尺寸公差帶圖(舉例)畫出基本尺寸為?

50,最大極限尺寸為?

50.025、最小極限尺寸為?

50mm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。0+-?50孔軸+0.025-0.025-0.041

1.2.3有關(guān)配合的術(shù)語和定義1.配合基本尺寸相同,相互結(jié)合的孔、軸公差帶之間的關(guān)係,稱為配合。在前面我們學(xué)過有關(guān)尺寸、偏差和公差的有關(guān)術(shù)語和定義,為清楚表示各術(shù)語間關(guān)係,可作公差與配合示意圖。簡(jiǎn)化它們的關(guān)係,即可作公差帶圖。D(d)DmaxDmindmindmaxESEITDTdesei零線孔軸

配合制改變孔和軸的公差帶位置可以得到很多配合,為便於現(xiàn)代大生產(chǎn),簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)對(duì)配合規(guī)定了兩種配合制:基孔制和基軸制。基孔制:基本偏差為一定的孔的公差帶與不同基本偏差軸的公差帶形成各種配合的一種制度。基孔制中的孔為基準(zhǔn)孔,其下偏差為零。0+-基本尺寸孔軸軸軸軸軸軸軸間隙配合過渡配合過盈配合

過渡或過盈軸代號(hào)為“H”。

配合制(續(xù))基軸制:基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差孔的公差帶形成各種配合的一種制度?;S制中的軸為基準(zhǔn)軸,其上偏差為零。代號(hào)為“h”。0+-軸孔孔孔孔孔孔孔間隙配合過渡配合過盈配合

過渡或過盈孔基本尺寸

配合的類別通過公差帶圖,我們能清楚地看到孔、軸公差帶之間的關(guān)係。根據(jù)其公帶位置不同,可分為三種類型:間隙配合、過盈配合和過渡配合。0+-基本尺寸孔軸孔軸孔軸

2、間隙配合具有間隙(包括最小間隙為零)的配合稱為間隙配合。此時(shí),孔的公差帶在軸的公差帶之上。

其特徵值是最大間隙Xmax和最小間隙Xmin??椎淖畲髽O限尺寸減去軸的最小極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大間隙,用Xmax表示。

Xmax=Dmax-dmin=ES-ei

孔的最小極限尺寸減去軸的最大極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最小間隙,用Xmin表示。

Xmin=Dmin-dmax=EI-es實(shí)際生產(chǎn)中,平均間隙更能體現(xiàn)其配合性質(zhì)。

X

av=(Xmax+Xmin)/2孔XmaxXmin0+-軸

3、過盈配合具有過盈(包括最小過盈等於零)的配合稱為過盈配合。此時(shí),孔的公差帶在軸的公差帶之下。

其特徵值是最大過盈Ymax和最小過盈Ymin??椎淖钚O限尺寸減去軸的最大極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大過盈,用Ymax表示。

Ymax=Dmin-dmax=EI-es孔的最大極限尺寸減去軸的最小極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最小過盈,用Ymin表示。

Ymin=Dmax-dmin=ES-ei實(shí)際生產(chǎn)中,平均過盈更能體現(xiàn)其配合性質(zhì)。

Y

av=(Ymax+Ymin)/2軸0+-YmaxYmin孔

4、過渡配合可能具有間隙也可能具有過盈的配合稱為過渡配合。此時(shí),孔的公差帶與軸的公差帶相互重疊。

其特徵值是最大間隙Xmax和最大過盈Ymax。孔的最大極限尺寸減去軸的最小極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大間隙,用Xmax表示。Xmax=Dmax-dmin=ES-ei孔的最小極限尺寸減去軸的最大極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大過盈,用Ymax表示。

Ymax=Dmin-dmax=EI-es

實(shí)際生產(chǎn)中,其平均鬆緊程度可能表示為平均間隙,也可能表示為平均過盈。即:X

av

(或Y

av

)=(Xmax+Ymax)/2孔軸0+-XmaxYmax

5、配合公差配合公差是指允許間隙或過盈的變動(dòng)量。它是設(shè)計(jì)人員根據(jù)機(jī)器配合部位使用性能的要求對(duì)配合鬆緊變動(dòng)的程度給定的允許值。它反映配合的鬆緊變化程度,表示配合精度,是評(píng)定配合品質(zhì)的一個(gè)重要的綜合指標(biāo)。在數(shù)值上,它是一個(gè)沒有正、負(fù)號(hào),也不能為零的絕對(duì)值。它的數(shù)值用公式表示為:對(duì)於間隙配合

Tf

=︱Xmax—Xmin︱?qū)哆^盈配合

Tf

=︱Ymin—Ymax︱?qū)哆^渡配合

Tf

=︱Xmax—Ymax︱?qū)⒆畲?、最小間隙和過盈分別用孔、軸極限尺寸或極限偏差換算後代入上式,則得三類配合的配合公差的共同公式為:

Tf

=Td+TD

6、有關(guān)計(jì)算計(jì)算:孔mm與軸mm孔mm與軸mm孔mm與軸mm配合的極限間隙或極限過盈、配合公差並畫出公差帶圖,說明配合類別。000+++---?50?50?50+0.025-0.025-0.041+0.025+0.059+0.043+0.025+0.018+0.002

計(jì)算解:(1)最大間隙Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.041)=+0.066mm最小間隙Xmin=EI-es=0-(-0.025)=+0.025mm配合公差Tf=︱Xmax—Xmin︱=︱+0.066-(+0.025)︱=0.041mm(2)最大過盈Ymax=EI-es==0-(+0.059)=-0.059mm最小過盈Ymin=ES-ei=+0.025-(+0.043)=-0.018mm配合公差Tf=︱Ymin—Ymax︱=︱-0.018-(-0.059)︱=0.041mm(3)最大間隙Xmax=ES-ei=+0.025-(+0.002)=+0.023mm最大過盈Ymax=EI-es=0-(+0.018)=-0.018mm配合公差Tf

=︱Xmax—Ymax︱=︱+0.023-(-0.018)︱=0.041mm

1.3公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)公差系列標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T(ISOTolerance):是國(guó)標(biāo)規(guī)定的,用以確定公差帶大小的任一公差值。它等於公差等級(jí)係數(shù)和公差單位的乘積。

IT=a*i=a*f(D)公差單位i:計(jì)算公差的基本單位。與基本尺寸呈一定的線性關(guān)係。i=0.45√D+0.001D公差等級(jí)係數(shù)a:確定公差等級(jí)的參數(shù)。見書表1-4。根據(jù)公差等級(jí)不同,國(guó)標(biāo)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)公差分為20個(gè)等級(jí),即IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18。從IT01到IT18,等級(jí)依次降低,而相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)公差值依次增大。基本尺寸分段:為減少標(biāo)準(zhǔn)公差的數(shù)目,簡(jiǎn)化公差表格以利生產(chǎn),國(guó)標(biāo)對(duì)基本尺寸進(jìn)行了分段,見表1-7。在標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差的計(jì)算公式中,基本尺寸一律以所屬尺寸段的幾何平均值來計(jì)算。按幾何平均值計(jì)算出的公差值經(jīng)尾數(shù)化整,即得出標(biāo)準(zhǔn)公差值。見表1-8。3

標(biāo)準(zhǔn)公差計(jì)算舉例基本尺寸為Ф20mm,求IT6、IT7的公差值。解:基本尺寸20mm,屬於18~30mm,則D=√18×30=23.24mm

公差單位i=0.45√D+0.001D=1.31μm

查表2-1IT6=10iIT7=16i

即IT6=10×1.31μm=13.1μm≈13μmIT7=16×1.31μm=20.96μm≈21μm查表1-8進(jìn)行查對(duì)。

3

標(biāo)準(zhǔn)公差的特點(diǎn)IT6可讀作:標(biāo)準(zhǔn)公差6級(jí)或簡(jiǎn)稱6級(jí)公差。同一基本尺寸的孔與軸,其標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值大小應(yīng)隨公差等級(jí)的高低而不同。

公差等級(jí)↑,公差值↓,見表1-8。同一公差等級(jí)的孔與軸,隨著基本尺寸大小的不同應(yīng)規(guī)定不同的標(biāo)準(zhǔn)公差值。公差是加工誤差的允許值,同一等級(jí)的公差具有相同的加工難易程度??傊瑯?biāo)準(zhǔn)公差的數(shù)值,一與公差等級(jí)有關(guān),二為基本尺寸的函數(shù)。

1.3.2基本偏差系列基本偏差:確定零件公差帶相對(duì)於零線位置的極限偏差。它是公差帶位置標(biāo)準(zhǔn)化的唯一指標(biāo)。除JS和js外,均指靠近零線的偏差。一般與公差等級(jí)無關(guān)?;酒畲?hào):用拉丁字母表示。大寫表示孔,小寫表示軸。在26個(gè)字母中除去易與其它混淆的I、L、O、Q、W,再加上七個(gè)用兩個(gè)字母表示的代號(hào)(CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC),共有28個(gè)代號(hào),即孔和軸各有28個(gè)基本偏差。其中JS和js相對(duì)於零線完全對(duì)稱。對(duì)於軸:a~h的基本偏差為上偏差es,其絕對(duì)值依次減小,j~zc的基本偏差為下偏差ei,其絕對(duì)值依次增大。對(duì)於孔:A~H的基本偏差為下偏差EI,其絕對(duì)值依次減小,J~ZC的基本偏差為上偏差ES,其絕對(duì)值依次增大。H為基準(zhǔn)孔代號(hào),基本偏差為下偏差,值為零;h為基準(zhǔn)軸代號(hào),基本偏差為上偏差,值為零。

圖1-9例1.查表求ф200J6的基本偏差解:查表1-8IT6=0.029mm查表1-11可知,J的基本偏差為上偏差,ES=0.022mm;根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公差與上、下偏差的關(guān)係有:

EI=ES-IT6=0.022-0.029=-0.007mm我們可以看出:-0.007mm比0.022mm更靠近零線,而0.022mm是基本偏差,-0.007mm反而不是基本偏差.這就是特殊的情況,所以在基本偏差的定義中應(yīng)用了“一般”的字眼,而沒有一概而論.還是更特殊的情況,在表1-10和表1-11中,對(duì)於js和JS,沒有提到基本偏差,只是說偏差=±IT/2

在圖1-9中,可以注意到,不論是孔的公差帶還是軸的公差帶,有一端是不封口的,為什麼呢?例2:求ф30f5、ф30f6、ф30f7的基本偏差和另一側(cè)偏差。解:查表1-10,ф30f的基本偏差為上偏差,es=-0.020mm,查表1-8可知:IT5=0.009mm;IT6=0.013mm;IT7=0.021mm所以ф30f5、ф30f6、ф30f7的另一側(cè)偏差分別為:ei=-0.020-0.009=-0.029mm;ei=-0.020-0.013=-0.033mm;ei=-0.020-0.021=-0.041mm;

通過上例,我們可以得出結(jié)論:(一般情況下),一旦我們選定了基本偏差代號(hào)(本例中的f),對(duì)於一定的基本尺寸,它的基本偏差是不變的,不隨公差等級(jí)的變化而變化,而另一側(cè)的極限偏差卻隨公差等級(jí)的不同而變化,因此圖1-9中,靠近零線的這一側(cè)是封口的,而與之相對(duì)的另一側(cè)在公差帶圖中是不封口的,特殊的JS、js兩端都不封口。這個(gè)結(jié)論也不是普遍規(guī)律,我們可以從圖1-9中可以看出:K、M、N以及k的公差帶是階梯狀的,這說明對(duì)於一定的基本尺寸的同一基本偏差代號(hào),隨著公差等級(jí)的不同它們的基本偏差不是唯一的。

例3:求ф50M5、ф50M8、ф50M9的基本偏差。解:查表1-11可知:它們的基本偏差是上偏差Es;ф50M5:Es=-9+△=-9+4=-5μm;ф50M8:Es=-9+△=-9+14=5μm;ф50M9:Es=-9μm;都是M,而基本偏差卻是不同的,產(chǎn)生的原因主要是孔軸不同級(jí)造成的。

1、軸的基本偏差軸的基本偏差:是根據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐的需要確定的,其計(jì)算公式見表1-9,其值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化列表1-10。例4:求ф25e的基本偏差。解:根據(jù)表1-9可知:ф25e的基本偏差為上偏差。且:es=-11D0.41μm注意:這裏的D依然是基本尺寸分段計(jì)算直徑。查表1-7,即ф25∈18~30D=√18×30=23.24mme=-11×(23.24)0.41=-40

μm查表1-10校對(duì),這也是表1-10的由來。

2、孔的基本偏差

當(dāng)基本尺寸≤500mm時(shí),孔的基本偏差是從軸的基本偏差換算而來的,由於基孔制和基軸制是平行等效的配合制度,所以孔的基本偏差沒有必要另外編制一套計(jì)算公式,可以直接從軸的基本偏差換算得來。(1)JS==±IT/2;(2)按一定的規(guī)則進(jìn)行換算;換算前提:在孔軸為同一級(jí)配合或者孔比軸低一級(jí)的配合條件下,當(dāng)基軸制中的孔的基本偏差代號(hào)與基孔制中軸的基本偏差代號(hào)相當(dāng)(例如孔的F對(duì)應(yīng)軸的f)時(shí),使基軸制形成的配合(如F6/h5)與基孔制形成的配合(H6/f5)的極限間隙和極限過盈相等,配合性質(zhì)不變。根據(jù)這一換算前提,在基本尺寸≤500mm時(shí),孔的基本偏差按以下兩種規(guī)則換算。

A、通用規(guī)則

(1)對(duì)於間隙配合;A~H

在下圖(右)基孔制中,最小間隙Xmin=EI-es=-es

在下圖(左)基軸制中,最小間隙X‘min=EI-es=EI

根據(jù)換算前提有Xmin

=X‘min,

因而EI=-es(A~H)

+0-孔軸基本尺寸ESEIeseiXminESEIeseiX’min孔軸基孔制基軸制(2)對(duì)於過盈配合(同級(jí)配合,孔、軸同級(jí))

在下圖(右)基孔制中,最小過盈Y’min=ES-ei

=ITn-ei;

在下圖(左)基軸制中,最小過盈Ymin=ES-ei

=ES-(-ITn)=Es+ITn

根據(jù)換算前提有:Y’min=Ymin

即:ES=-ei(J~ZC孔、軸同級(jí)配合)

基本尺寸+0-孔孔軸軸基孔制基軸制Y‘minYminITnITnESESEIEIeseseiei

通過以上推算我們可以知道:用同一字母表示的孔、軸基本偏差的絕對(duì)值相等,符號(hào)相反。也就是說孔的基本偏差是軸的基本偏差相對(duì)於零線的倒影。即:EI=-es

(A~H)

ES=-ei

(J~ZC孔、軸同級(jí)配合)

適用範(fàn)圍:包括A~H和標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)低於IT8的K、M、N和標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)低於IT7的P~ZC。但也有個(gè)別例外,對(duì)於標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)低於IT8且基本尺寸大於3mm的N,其基本偏差ES=0。

例5、求ф25F5的基本偏差。解:F∈A~H,基本偏差是下偏差EI。EI=-es在表1-10中查同級(jí)同符號(hào)的ф25f5的基本偏差,es=-20μm.則:EI=20μm查表1-11校對(duì)。例6、求ф40M9的基本偏差。解:M∈J~ZC,基本偏差是上偏差ES。在表1-10中查同級(jí)同符號(hào)的ф40m9的基本偏差,ei=9μm.則:ES=-9μm查表1-11校對(duì)。

B、特殊規(guī)則

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:在常用尺寸段內(nèi)(≤500mm),當(dāng)孔的標(biāo)準(zhǔn)公差低於或等於IT8時(shí),與同級(jí)基準(zhǔn)孔相配合,如:H9/h9,H10/d10;當(dāng)孔的標(biāo)準(zhǔn)公差高於或等於IT8時(shí),與高一級(jí)的基準(zhǔn)軸相配合,如:H7/m6,H6/k5;當(dāng)孔的標(biāo)準(zhǔn)公差等於IT8,可與同級(jí)配合也可與高一級(jí)軸配合。如:H8/m7,H8/h8。但不管怎麼樣配,都要求二種基準(zhǔn)制形成的同名配合的配合性質(zhì)相同,即符合換算前提。適用範(fàn)圍:在基本尺寸至500mm

範(fàn)圍內(nèi),且標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)高於等於IT8的K、M、N和標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)高於等於IT7的P~ZC。

在基孔制中(左圖),最小過盈Y’min=ES-ei=

ITn-ei;

在基軸制中(右圖),最小過盈Ymin=ES-ei=

ES-(-ITn-1)=ES+ITn-1

所以ES=-ei+(ITn-ITn-1)=-ei+△

△>0,經(jīng)過推導(dǎo),我們知道:

△是由於孔軸不同級(jí)造成的,這也就是圖1-9中K、M、N有階梯臺(tái)階的原因。基本尺寸+0-孔孔軸軸基孔制基軸制Y‘minYminITnITn-1ESESEIEIeseseiei例7、將ф25H7/p6換成基軸制後求孔的基本偏差和另一側(cè)極限偏差,並畫出公差帶圖。解:ф25H7/p6ф25P7/h6;查表1-7:IT6=13μm;IT7=21μm;查表1-10可知:p6的基本偏差ei=22μm.孔P7屬於特殊規(guī)則的適用範(fàn)圍,P的基本偏差為上偏差ES,因而應(yīng)按特殊規(guī)則計(jì)算:△=IT7-IT6=21-13=8μm;∴ES=-ei+△=-22+8=-14μm;EI=ES-IT7=-14-21=-35μm∴孔基孔制中:Y’min=EI-es=-0.035mmY’min=ES-ei=-0.001mm基孔制中:Ymax=EI-es=-0.035mmYmin=Es-ei=-0.001mm.見P18圖1-11(c)

公差帶代號(hào)公差帶的代號(hào)由基本偏差代號(hào)與公差等級(jí)代號(hào)組成,如H7、h6、M8、d9等等。在圖樣上標(biāo)注尺寸公差時(shí),可以標(biāo)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,例);如:、,也可以標(biāo)注尺寸公差帶代號(hào),如:?50H7、?50f6或者兩者都標(biāo)注?50H7

()、?50f6()。+0.0250-0.025-0.0411.4國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差帶與配合標(biāo)準(zhǔn)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D≤500mm內(nèi)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(shí)際中都投入使用,顯然是不經(jīng)濟(jì)的,而且也不必要的。為了簡(jiǎn)化公差帶種類,減少與之相適應(yīng)的定值刀、量具和工藝裝備的品種和規(guī)格,對(duì)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1-14和表1-15分別是軸和孔的一般用途公差帶(軸119種,孔105種),其中方框內(nèi)為常用公差帶(軸59種,孔44種),帶圓圈的為優(yōu)先公差帶(軸孔各有13種)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先使優(yōu)先公差帶,其次才使用常用公差帶,再其次才考慮使用一般用途公差帶。

表1-13一般、常用和優(yōu)先的軸的公差帶(尺寸≤500mm)

表1-14一般、常用和優(yōu)先的孔的公差帶(尺寸≤500mm)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,配合代號(hào)由相互配合的孔和軸的公差帶以分?jǐn)?shù)的形式組成,孔的公差帶為分子,軸的公差帶為分母。例如:Φ40H8/f7,Φ80K7/h6。基準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)軸與各種非基準(zhǔn)件配合時(shí),得到各種不同性質(zhì)的配合,如:A~H和a~h與基準(zhǔn)件配合,形成間隙配合;J~N和j~n與基準(zhǔn)件配合,基本上形成過渡配合,P~ZC和p~zc與基準(zhǔn)件配合,基本上形成過盈配合。原則上,任意一對(duì)孔、軸公差帶都可以構(gòu)成配合,為了簡(jiǎn)化公差配合的種類,減少定值刀、量具和工藝裝備的品種及規(guī)格,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在尺寸≤500mm的範(fàn)圍內(nèi),規(guī)定了基孔制和基軸制的優(yōu)先(基孔制、基軸制各13種)和常用配合(基孔制59種,基軸制47種)。

表1-15基孔制常用、優(yōu)先配合

表1-16基軸制常用、優(yōu)先配合

其他尺寸段配合特點(diǎn)大尺寸段(基本尺寸>500~3150mm):標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了常用軸公差帶41種,孔公差帶31種,沒有推薦配合,規(guī)定一般採用基孔制的同級(jí)配合。根據(jù)零件製造特點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際情況,可採用配製配合。先按互換性生產(chǎn)選取配合;再選取較難加工的那個(gè)零件作為先加工件(多數(shù)情況下是孔),給它一個(gè)容易達(dá)到的公差;最後再根據(jù)所選的配合公差確定配製件(多數(shù)情況下是軸)的公差?!芭溲u公差”的代號(hào)為MF。小尺寸段(尺寸至18mm):主要適用於儀器儀錶和鐘錶工業(yè),國(guó)標(biāo)規(guī)定了163種軸公差帶和145種孔公差帶,標(biāo)準(zhǔn)未指明選用次序,也未推薦配合。由於小尺寸段軸比孔難加工,所以基軸制用的較多。配合公差等級(jí)也更為複雜。

練習(xí)下列配合屬於哪種基準(zhǔn)制的哪種配合,確定其配合的極限間隙(過盈)和配合公差。並畫出其公差帶圖。?50H8/f7,?30K7/h6,?30H7/p6000+++---?50?30?30+0.039-0.025-0.050+0.006+0.021+0.035+0.022-0.015-0.0131.5公差與配合選用1.5.1基準(zhǔn)制的選用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)性和結(jié)構(gòu)的合理性。從製造加工方面考慮,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)用最廣泛的中小直徑尺寸的孔,通常採用定尺寸刀具(如鑽頭、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。對(duì)於軸的加工和檢驗(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)於中小尺寸的配合,應(yīng)儘量採用基孔制配合。

基軸制的應(yīng)用用冷拉光軸作軸時(shí)。冷拉圓型材,其尺寸公差可達(dá)IT7~I(xiàn)T9,能夠滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械上的軸頸精度要求,在這種情況下採用基軸制,可免去軸的加工。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。採用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)。滾動(dòng)軸承為標(biāo)準(zhǔn)件,它的內(nèi)圈與軸頸配合無疑應(yīng)是基孔制,而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)。如圖所示的活塞部件中,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。

非基準(zhǔn)制的應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中,由於結(jié)構(gòu)或某些特殊的需要,允許採用非配合制配合。即非基準(zhǔn)孔和非基準(zhǔn)軸配合,如: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。由於滾動(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,既便於拆卸又能保證軸承的軸向定位,還有利於降低成本?;字啤⒒S制的優(yōu)先、常用配合見表1-24。

1.5.2公差等級(jí)的選擇原則公差等級(jí)的選擇的實(shí)質(zhì)就是尺寸製造精度的確定,尺寸的精度與加工的難易程度、加工的成本和零件的工作品質(zhì)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。公差與成本的關(guān)係如圖3-12所示。因此,公差等級(jí)選擇的基本原則是:在滿足使用性能的前提下,儘量選擇較低的精度等級(jí)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)各公差等級(jí)與加工方法的大致關(guān)係見表1——21。

公差等級(jí)的選擇方法公差等級(jí)的選擇的方法一般採用類比法,對(duì)於已知配合要求的也可以用計(jì)算法確定其公差等級(jí)。書P25頁列出公差等級(jí)的應(yīng)用,表1-21列出各種加工方法所能達(dá)到的精度等級(jí)。一般配合尺寸的公差等級(jí)範(fàn)圍為IT5~I(xiàn)T13。

公差等級(jí)的應(yīng)用

配合IT5至IT13級(jí)的應(yīng)用(尺寸≤500mm)

採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)。根據(jù)這一原則,對(duì)於基本尺寸≤500mm的,當(dāng)公差等級(jí)在IT8以上時(shí),標(biāo)準(zhǔn)推薦孔比軸低一級(jí),如:H8/m7,K7/h6;當(dāng)公差等級(jí)在IT8以下時(shí),標(biāo)準(zhǔn)推薦孔與軸同級(jí),如:H9/h9,D9/h9,IT8屬於臨界值,IT8級(jí)的孔可與同級(jí)的軸配合,也可以與高一級(jí)的軸配合,如:H8/f8,H8/k7。對(duì)於基本尺寸>500mm的,一般採用孔、軸同級(jí)配合。(2)相配合的零、部件的精度應(yīng)相匹配。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。

1.5.3配合的選用配合種類的選擇主要就是根據(jù)零件的功能要求,確定配合的類型及非配合制的基本偏差代號(hào)。選擇的基本方法還是類比法、計(jì)算法和試驗(yàn)法三種。類比法是選擇配合種類的主要方法。應(yīng)用類比法選擇時(shí),要考慮以下因素:配合件的工作情況各種基本偏差形成配合的特點(diǎn)配合件的生產(chǎn)情況

配合件的工作情況選擇配合的類型時(shí),應(yīng)考慮配合件間有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)、定心精度高低、配合件受力情況、裝配情況等。配合類型的選擇可依據(jù)下表來對(duì)比選擇。

各種基本偏差形成配合的特點(diǎn)間隙配合有A~H(a~h)共十一種,其特點(diǎn)是利用間隙貯存潤(rùn)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。生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,不僅用於運(yùn)動(dòng)配合,加緊固件後也可用於傳遞力矩。不同基本偏差代號(hào)與基準(zhǔn)孔(或基準(zhǔn)軸)分別形成不同間隙的配合。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。過渡配合有JS~N(js~n)四種基本偏差,其主要特點(diǎn)是定心精度高且可拆卸。也可加鍵、銷緊固件後用於傳遞力矩,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)來考慮基本偏差的選擇。定心要求高、受衝擊負(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)。

各種基本偏差形成配合的特點(diǎn)(續(xù))過盈配合有P~ZC(p~zc)13種基本偏差,其特點(diǎn)是由於有過盈,裝配後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。選擇過盈配合時(shí),如不加鍵、銷等緊固件,則最小過盈應(yīng)能保證傳遞所需的力矩,最大過盈應(yīng)不使材料破壞,故配合公差不能太大,所以公差等級(jí)一般為IT5~I(xiàn)T7。基本偏差根據(jù)最小過盈量及結(jié)合件的標(biāo)準(zhǔn)來選取。軸的基本偏差在具體選用,可參考表1-23,並按表1-24所推薦的,儘量選用優(yōu)先配合。

配合件的生產(chǎn)情況按大批大量生產(chǎn)時(shí),加工後所得的尺寸通常呈正態(tài)分佈;而單件小批量生產(chǎn)時(shí),加工所得的孔的尺寸多偏向最小極限尺寸,軸的尺寸多偏向最大極限尺寸,即呈偏態(tài)分佈。所以,對(duì)於同一使用要求,單件小批生產(chǎn)時(shí)採用的配合應(yīng)比大批大量生產(chǎn)時(shí)要松一些。如大批量生產(chǎn)時(shí)的φ50H7/js6的要求,在單件小批生產(chǎn)時(shí)應(yīng)選擇φ50H7/h6。同樣,受其他工作條件的影響,配合的間隙或過盈也應(yīng)隨之變化。如表1-22。例1、某一基本尺寸為φ95mm的滑動(dòng)軸承機(jī)構(gòu),根據(jù)使用要求,其允許的的最大間隙[Xmax]=55μm,允許的的最小間隙[Xmin]=10μm,試確定此配合的孔軸公差帶和配合代號(hào)。解:(1)計(jì)算允許的配合公差[Tf]。

由配合公差計(jì)算公式得:[Tf]=|[Xmax]-[Xmin]|=55-10=45μm。(2)計(jì)算查表確定孔、軸的公差等級(jí)。按要求有:[Tf]≥[TD]+[Td]式中:[TD]、[Td]分別為配合的孔、軸的允許公差。由表1-8查得:IT5=15μm,IT6=22μm,IT7=35μmA、若孔軸公差等級(jí)都選IT6級(jí),則配合公差Tf

=2IT6=44μm<[Tf];B、若孔選IT7級(jí),軸選IT6級(jí),則配合公差Tf

=IT6+IT7=57μm>[Tf],肯定不符合要求。C、若孔選IT6級(jí),軸選IT5級(jí),則配合公差Tf

=IT5+IT6=37μm<[Tf]

經(jīng)過比較分析,C是合適的。(3)、確定孔、軸公差帶假設(shè)採用基孔制,則有,因採用基孔制間隙配合,所以軸的基本偏差應(yīng)從中選取,且其基本偏差為上偏差es.

+0-H6g5

φ

95+0.0220-0.012-0.027Xmin+0.034+0.0120-0.015X’minG6h5基孔制基軸制根據(jù)題意有:Xmin=EI-es≥[Xmin]

Xmax=ES-ei≤[Xmax

]

es-ei=IT5=15解此不等式得:-18μm≤es≤-10μm

查表1-10可知:軸的基本偏差代號(hào)為g時(shí),es=-12μm∴公差代號(hào)為g5,且ei=-27μm配合代號(hào)為若為基軸制,則配合代號(hào)為

1.6一般公差線性尺寸的未注公差圖樣上未曾注出的尺寸稱為未注公差尺寸。在車間一般加工條件下、機(jī)床設(shè)備一般加工能力可保證的公差。它代表經(jīng)濟(jì)加工精度。主要用於較低精度的非配合尺寸,可不檢驗(yàn)。能簡(jiǎn)化製圖,節(jié)省圖樣設(shè)計(jì)時(shí)間。

線性尺寸的一般公差的國(guó)標(biāo)規(guī)定GB/T1804國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了線性尺寸一般公差(未注公差)的規(guī)範(fàn)。線性尺寸的一般公差規(guī)定了四個(gè)公差等級(jí):精密級(jí)(f)、中等級(jí)(m)、和粗糙級(jí)(c)和最粗級(jí)(v)。線性尺寸的極限偏差數(shù)值、倒圓半徑和倒角高度尺寸的極限偏差數(shù)值見書中P30表1-25和1-26。在圖樣上標(biāo)注線性尺寸的一般公差,只需要在圖樣或技術(shù)檔中用國(guó)標(biāo)號(hào)和公差等級(jí)代號(hào)標(biāo)注即可。例如按產(chǎn)品精密程度和車間普通加工經(jīng)濟(jì)精度選用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的m(中等)級(jí)時(shí),可表示為:GB/T1804-m這表明圖樣上凡是未注公差的線性尺寸(包括倒圓半徑尺寸及倒角尺寸)均按m(中等)級(jí)加工和習(xí)

題課

一、判斷題

〔正確的打√,錯(cuò)誤的打X〕1.公差可以說是允許零件尺寸的最大偏差。()2.基本尺寸不同的零件,只要它們的公差值相同,就可以說明它們的精度要求相同。(

)3.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,孔只是指圓柱形的內(nèi)表面。(

)4.圖樣標(biāo)注φ200-0.021mm的軸,加工得愈靠近基本尺寸就愈精確。(

)5.孔的基本偏差即下偏差,軸的基本偏差即上偏差。(

)6.某孔要求尺寸為φ20-0.046

,今測(cè)得其實(shí)際尺寸為φ19.962mm,可以判斷該孔合格。(

)7.未注公差尺寸即對(duì)該尺寸無公差要求。(

-0.067XXXXXXX8.某一配合,其配合公差等於孔與軸的尺寸公差之和。()9.最大實(shí)體尺寸是孔和軸的最大極限尺寸的總稱。()10.公差值可以是正的或負(fù)的。()

11.實(shí)際尺寸等於基本尺寸的零件必定合格。()

12.因?yàn)楣畹燃?jí)不同,所以φ50H7與φ50H8的基本偏差值不相等。()13.尺寸公差大的一定比尺寸公差小的公差等級(jí)低。()14.一光滑軸與多孔配合,其配合性質(zhì)不同時(shí),應(yīng)當(dāng)選用基孔制配合。()15.標(biāo)準(zhǔn)公差的數(shù)值與公差等級(jí)有關(guān),而與基本偏差無關(guān)。()16.只要零件不經(jīng)挑選或修配,便能裝配到機(jī)器上去,則該零件具有互換性。()

XXXXXXX√√二、選擇題(將下列題目中所有正確的論述選擇出來)1.下列論述中正確的有__。

A.因?yàn)橛辛舜笈可a(chǎn),所以才有零件互換性,因?yàn)橛谢Q性生產(chǎn)才制定公差制.

B.具有互換性的零件,其幾何參數(shù)應(yīng)是絕對(duì)準(zhǔn)確的。

C.在裝配時(shí),只要不需經(jīng)過挑選就能裝配,就稱為有互換性。D.一個(gè)零件經(jīng)過調(diào)整後再進(jìn)行裝配,檢驗(yàn)合格,也稱為具有互換性的生產(chǎn)。E.不完全互換不會(huì)降低使用性能,且經(jīng)濟(jì)效益較好。

A、D、E2.下列有關(guān)公差等級(jí)的論述中,正確的有__。A.公差等級(jí)高,則公差帶寬。B.在滿足使用要求的前提下,應(yīng)儘量選用低的公差等級(jí)。C.公差等級(jí)的高低,影響公差帶的大小,決定配合的精度。D.孔、軸相配合,均為同級(jí)配合。E.標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)公差分為18級(jí)。

B、C3、實(shí)際尺寸是具體零件上_____尺寸的測(cè)得值。

A、某一位置的

B、整個(gè)表面的

C、部分表面的4、作用尺寸是存在於_____,某一實(shí)際軸或孔的作用尺寸是唯一的。

A、實(shí)際軸或孔上的理想?yún)?shù)

B、理想軸或孔上的實(shí)際參數(shù)

C、實(shí)際軸或孔上的實(shí)際參數(shù)

D、理想軸或孔上的理想?yún)?shù)5、_____最大實(shí)體尺寸是控制其作用尺寸的。

A、孔和軸的

B、孔的

C、軸的6、基孔制是基本偏差為一定孔的公差帶,與不同_____軸的公差帶形成各種配合的一種制度。

A、基本偏差的

B、基本尺寸的

C、實(shí)際偏差的7、配合是_____相同的孔與軸的結(jié)合。

A、基本尺寸

B、實(shí)際尺寸

C、作用尺寸

D、實(shí)效尺寸

AcAAA三.填空題

1.φ50H10的孔和φ50js10的軸,已知IT10=0.100mm,其ES=__mm,EI=__mm,es=__mm,ei=__mm。2.常用尺寸段的標(biāo)準(zhǔn)公差的大小,隨基本尺寸的增大而__,隨公差等級(jí)的提高而__。3.孔的公差帶在軸的公差帶之上為__________配合;孔的公差帶與軸的公差帶相互交迭__________配合;孔的公差帶在軸的公差帶之下為________配合。4.公差帶的位置由__________________決定,公差帶的大小由___________________決定。

5.標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)公差規(guī)定了____________級(jí),最高級(jí)為__________最低級(jí)為____________。6.標(biāo)準(zhǔn)公差的數(shù)值只與__________________和______________________有關(guān)。

7.標(biāo)準(zhǔn)對(duì)孔和軸各設(shè)置了____________________個(gè)基本偏差代號(hào),對(duì)於軸a--h的基本偏差為__________________,與基孔制構(gòu)成________________配合,j--zc的基本偏差為_______________,與基準(zhǔn)孔構(gòu)成____________配合。

+0.010-0.050+0.0500增大減少間隙過渡過盈基本偏差標(biāo)準(zhǔn)公差20IT01IT18基本尺寸公差等級(jí)28上偏差間隙下偏差過盈作業(yè)講評(píng):P200.第2題:(1).孔、軸解:Xmax=0.033-(-0.098)=0.131mm

Xmin=0-(-0.065)=0.065mm配合公差=|0.131-0.065|=0.066mm為間隙配合

孔XmaxXmin0+-軸0.033-0.065-0.098?20P200.第2題:(2).孔、軸解:Xmax=0.007-(-0.016)=0.023mm

Ymax=-0.018-0=-0.018mm

配合公差Tf=|Xmax-Ymax|=0.041mm過渡配合

作業(yè)講評(píng):

0+-?35+0.007-0.018-0.016孔軸

作業(yè)講評(píng):P200.第2題:(3).孔、軸解:Ymax=0-0.060=-0.060mm

Ymax=0.030-0.041=-0.011mm

配合公差Tf=|Xmax-Ymax|=0.049mm過盈配合0+-?55+0.033+0.060+0.041孔軸

作業(yè)講評(píng):P200.第2題:(1).?50H8/f7解:查表1-8.IT7=0.025mm.IT8=0.039mm查表1-10.?50f7的基本偏差為上偏差,es=-0.025mm.Xmax=0.039-(-0.050)=0.089mm

Xmin=0-(-0.025)=0.025mmTf=|0.131-0.065|=0.064mm為基孔制間隙配合??譞maxXmin0+-軸0.039-0.025-0.050?50

作業(yè)講評(píng):P200.第3題:(3).?30K7/h6解:查表1-8.IT7=0.021mm.IT6=0.013mm查表1-11.?50K7的基本偏差為下偏差,EI=-2+△=0.006mm.

Xmax=0.006-(-0.013)=0.019mm

Ymax=-0.015mmTf=0.034mm為基軸制過渡配合。0+-軸?30孔+0.006-0.015-0.013

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