機械零件的幾何精度尺寸精度

機械零件的幾何精度尺寸精度第1頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)互換性概念

一、互換性1．互換性概念指同一規(guī)格的一批零、部件中，任取其中一件，不需要任何挑選或附加加工(如鉗工修理)就能進行裝配，并能滿足使用性能要求的一種特性。

例如手表、自行車等的零件損壞后，只要換上同樣規(guī)格的零件，就能恢復手表和自行車的功能。

第2頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2．實現(xiàn)互換性的意義凡重復生產(chǎn)、分散制造、集中裝配的產(chǎn)品都應當具有互換性。(1)便于組織生產(chǎn)協(xié)作，進行專業(yè)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本(2)便于及時更換失效的零件，方便維修，從而延長了機器的使用壽命(3)便于簡化設計計算、制圖工作，縮短設計周期，并有利于用計算機進行輔助設計，這對發(fā)展系列產(chǎn)品、改進產(chǎn)品性能都有重大作用。零部件的互換性，通常包括幾何參數(shù)、機械性能、物理化學性能的互換。本章僅討論幾何參數(shù)的互換。

第3頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3．互換性分類互換性完全互換性不完全互換性

零件在裝配時允許有附加的選擇或調(diào)整但不允許修配，裝配后能滿足預定的使用性能要求

零件在裝配或更換時，不需任何選擇、調(diào)整和修配，就能滿足預定的使用性能要求

零件加工完后再用測量器具將零件按實際尺寸的大小分為若干組（通常分為2~4組），使每組零件間的實際尺寸差別減少，然后按相應組進行裝配(例如大孔與大軸相配，小孔與小軸相配)分組裝配法是典型的不完全互換性

分組裝配法既保證裝配精度和使用要求，又解決加工困難的問題。第4頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月二、標準化、系列化及通用化

1.標準化：為在一定的范圍內(nèi)獲得最佳秩序，對實際的或潛在的問題制定共同的和重復使用的規(guī)則的活動3.通用化：對不同規(guī)格的同類產(chǎn)品或不同類產(chǎn)品規(guī)定采用同一結(jié)構(gòu)和尺寸的零件、部件2.系列化：對某些零、部件的技術(shù)參數(shù)協(xié)調(diào)、簡化和統(tǒng)一，制定其技術(shù)參數(shù)的標準，如齒輪的模數(shù)等第5頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月我國標準國家標準企業(yè)標準行業(yè)標準地方標準

由國務院標準化行政主管部門制定,適用于需要在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求由國務院有關行政主管部門制定（如機械行業(yè)標準JB），適用于沒有國家標準而又需要在全國某個行業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求

由由省、自治區(qū)和直轄市標準化行政主管部門制定，適用于對沒有國家標準和行業(yè)標準而又需要在省、自治區(qū)、直轄市范圍內(nèi)統(tǒng)一的有關要求

由企業(yè)自己制定，適用于對沒有國家標準、行業(yè)標準和地方標準而需要在企業(yè)內(nèi)部統(tǒng)一的相關要求第6頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2．軸第二節(jié)尺寸精度一、孔和軸的定義

1．孔

孔通常指工件的圓柱形內(nèi)表面，也包括非圓柱形內(nèi)表面，即由兩平行平面或切平面形成的包容面。

軸通常指工件的圓柱形外表面，也包括非圓柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）

孔軸

從加工制造過程來看，孔是越做越大的，而軸是越做小的；從裝配關系來講，孔是包容面，軸是被包容面。第7頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2．基本尺寸

通過它并應用上、下偏差可算出極限尺寸的尺寸。是設計者通過計算或根據(jù)經(jīng)驗而確定的，可以是一個整數(shù)或一個小數(shù)值。（示意圖）孔----D軸----d3．實際尺寸通過測量獲得的某一孔、軸的尺寸?？缀洼S的實際尺寸分別用Da和da表示。由于存在測量誤差實際尺寸不一定是尺寸的真值；由于形狀誤差，同一表面不同部位的實際尺寸往往不相等，因此實際尺寸只是接近真值的一個隨機尺寸。真值是客觀存在的未知量，故只能以測得的尺寸作為實際尺寸。二、有關尺寸的術(shù)語及定義1．尺寸以特定單位表示線性尺寸值的數(shù)值。如直徑、寬度、高度、中心距等第8頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4．極限尺寸

一個孔或軸允許的尺寸的兩個極端。實際尺寸應位于其中，也可達到極限尺寸。孔或軸允許的最大尺寸稱為最大極限尺寸；孔或軸允許的最小尺寸稱為最小極限尺寸。（示意圖）

孔和軸的最大極限尺寸分別用Dmax和dmax表示，最小極限尺寸分別用Dmin和dmin表示。

尺寸合格條件：Dmin≤Da≤Dmaxdmin≤da≤dmax第9頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月三、偏差、公差、公差帶的術(shù)語及定義尺寸偏差：某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差。上偏差：最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差。用代號ES(孔)、es(軸)表示。即

ES=Dmax-Des=dmax-d極限偏差：極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差。（示意圖）1.尺寸偏差實際偏差：實際尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差。下偏差：

最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差。用代號EI(孔)、ei(軸)表示。即EI=Dmin-Dei=dmin-d實際偏差在極限偏差范圍內(nèi)即為合格。說明：偏差可為正、負、零。第10頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月例：已知某孔和軸的基本尺寸均為?40mm，孔的最大極限尺寸為?40.038mm，最小極限尺寸為?40.007mm，軸的最大極限尺寸為?40.015mm，最小極限尺寸為?39.987mm。求孔和軸的極限偏差，若某一軸實際尺寸為?39.98mm，判斷其合格性。解孔的上偏差ES=Dmax-D=40.038-40=+0.038mm

孔的下偏差EI=Dmin-D=40.007-40=+0.007mm軸的上偏差es=dmax-d=40.015-40=+0.015mm軸的下偏差ei=dmin-d=39.987-40=-0.013mm軸的實際偏差=39.98-40=-0.02mm，不合格第11頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.尺寸公差：允許尺寸的變動量?？缀洼S的公差分別用Th、Ts表示。

計算：TD=Dmax-Dmin=ES-EITd=dmax-dmin=es-ei說明：①公差值始終為正。

②公差大小反映零件加工的難易程度，尺寸的精確程度?；境叽缦嗤牧慵钪翟酱?，精度要求越低，加工越容易，反之，精度要求越高，加工越困難。計算上例的孔、軸的公差孔的公差Th=│Dmax-Dmin│=│40.038-40.007│=0.031mm或Th=│ES-EI│=│+0.038-（+0.007）│=0.031mm軸的公差Ts=│dmax-dmin│=│40.015-39.987│=0.028mm或Ts=│es-ei│=│+0.015-（-0.013）│=0.028mm可標注為孔，軸第12頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月**公差與偏差的區(qū)別：（１）從數(shù)值看公差是一個沒有正、負符號的絕對值，不能為零偏差是代數(shù)量，可能正、負或零極限偏差用于限制實際偏差，實際偏差取決于機床的調(diào)整，不反映加工難易程度。單個零件能測出。（２）從作用看公差表示制造精度要求，反映加工難易程度，限制誤差，對單個零件無公差可言第13頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3.公差帶(2)公差帶圖解：用圖示方法表示的公差帶（其實就是畫放大了的孔、軸公差帶）a)零線：公差帶圖解中，表示基本尺寸的一條直線。通常將零線水平繪制，其左下方畫上帶單箭頭的尺寸線，并注上基本尺寸值。左端注上相應“0”、“+”、“-”，正偏差位于零線上方，負偏差位于零線下方。

(1)公差帶：零件的尺寸相對其基本尺寸所允許變動的范圍。（示意圖）第14頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

b

）畫法：

1)零線。2)確定公差帶大小、位置。3)孔、軸(或)或在公差帶里寫孔、軸。4)作圖比例基本一致，單位μm、mm均可。5)基本尺寸相同的孔、軸公差帶才能畫在一張圖上。畫法演示c)公差帶特性：大小T標準公差

位置

極限偏差

基本偏差標準化標準化兩個要素第15頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月例：畫尺寸公差帶圖：軸?25

孔?25第16頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4．基本偏差確定公差帶相對零線位置的那個極限偏差。一般為靠近零線的那個偏差（偏差絕對值較小的那個偏差），它可以是上偏差或下偏差

。eies基本尺寸基本偏差為下偏差基本偏差為上偏差EIES孔軸軸孔0+-基本偏差公差帶在零線上方,基本偏差為下偏差。公差帶在零線下方,基本偏差為上偏差。第17頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月四、極限制1．《極限與配合》國家標準國家標準《極限與配合》（GB/T1800）分別規(guī)定了“標準公差系列”（公差大?。┖汀盎酒钕盗小保ü顜恢茫?，從而使公差值和基本偏差標準化。

2．標準公差系列

標準公差系列是國家標準制定出的一系列標準公差數(shù)值。國家標準所規(guī)定的任一公差值稱為標準公差，用以確定公差帶的大小。極限制：標準化的公差與偏差的制度

標準公差系列由不同標準公差等級和不同基本尺寸段的標準公差構(gòu)成，如表所示。第18頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

國家標準將標準公差等級規(guī)定為20個等級，依次為IT01IT0IT1……IT18等級高低公差值小大

標準公差等級是指確定尺寸精度的等級對于相同的基本尺寸，標準公差等級是決定標準公差大小的唯一參數(shù)，即同一公差等級的所有基本尺寸具有同等的精度和加工難易程度。＞IT7稱為低于IT7級＜IT7稱為高于IT7級第19頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月精度高低加工難度相當?shù)?0頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3．基本偏差系列（1）基本偏差代號

國標對孔和軸分別規(guī)定了28種基本偏差，分別用一個或兩個拉丁字母按一定的順序表示（按英文讀音），孔大寫、軸小寫。第21頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月（a）分布簡圖如下圖孔和軸同字母的基本偏差相對于零線基本呈對稱分布孔軸a零線基本尺寸hAZCzcH（2）特點第22頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月b)對于軸，a至h的基本偏差為上偏差es,除h的基本偏差為零外，其余均為負值，其絕對值依次逐漸減小；j至zc的基本偏差為下偏差ei，除j和k外，其基本偏差為正值，其絕對值依次逐漸增大。

第23頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

對于孔，A至H的基本偏差為下偏差EI，除H的基本偏差為零外，其余均為正值，其絕對值依次逐漸減?。籎至ZC的基本偏差為上偏差ES，除J、K、M外，其基本偏差為負值，其絕對值依次逐漸增大第24頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(c)Js完全對稱，J基本對稱（孔ES＋，只有J6、J7、J8；軸只有j5、j6、j7、j8，逐步被Js取代）(d)基本偏差原則上與公差等級無關，有一些除外（K、M、N等有兩種位置）。例：A～H(a～h)與公差等級無關。(g)“A～ZC”（a～zc）除J（j）以外，20個等級齊全。(f)K、M、N等有兩種位置,K、k的基本偏差值可為正值或負值，N的基本偏差值可為負值或零，M基本偏差值可為正值、負值或零。第25頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)基本偏差數(shù)值為方便起見，國家標準分別編制出軸和孔的基本偏差數(shù)值表。實際使用時，可直接查表。

軸的基本偏差數(shù)值孔的基本偏差數(shù)值軸或孔的另一個偏差(上偏差或下偏差)數(shù)值，可根據(jù)基本偏差和選用的標準公差等級，按下列關系式計算:軸ei=es-IT或es=ei+IT孔EI=ES-IT或ES=EI+IT第26頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月。解查表2-1得：標準公差IT7=21μm=0.021mm，IT8=33μm=0.033mm查表2-2得：f的基本偏差（上偏差）es=-20μm=-0.020mmf7的下偏差ei=es-IT=-0.020-0.021=-0.041mm軸?30f7的極限尺寸dmax=d+es=30-0.020=29.980mmdmin=d+ei=30-0.041=29.959mm查表2-3得：M的基本偏差（上偏差）ES=-8+Δ=-8+12=+4μm=+0.004mm

M8的下偏差EI=ES-IT=+0.004-0.033=-0.029mm

孔?30M8的極限尺寸Dma=D+ES=30+0.004=30.004mm

Dmin=D+EI=30-0.029=29.971mm公差帶圖解如圖所示。例題:確定軸?30f7、孔?30M8的極限偏差和極限尺寸，并畫出公差帶圖解。第27頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月五、公差帶代號及公差帶系列1．公差帶代號由于公差帶由公差大小和基本偏差（公差帶位置）確定，因此，公差帶代號都是由基本偏差代號和標準公差等級數(shù)聯(lián)合表示，如h8、m7、G6、F8等2．公差帶系列根據(jù)國標GB/T1800.2-1998提供的20個標準公差和28種基本偏差，可以組成許多不同大小與位置的孔、軸公差帶。在基本尺寸≤500mm范圍內(nèi)，孔的公差帶有20×27+3（J6、J7、J8）=543種，軸的公差帶有20×27+4（j5、j6、j7、j8）=544種。是不經(jīng)濟的，并使得標準繁雜、不利于生產(chǎn)。第28頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月為此，GB/T1801—1999規(guī)定了基本尺寸≤500mm的一般用途軸的公差帶116個和孔的公差帶105個，再從中選出常用軸的公差帶59個和孔的公差帶44個，并進一步挑選出孔和軸的優(yōu)先用途公差帶各13個。

一般、常用和優(yōu)先軸的公差帶

一般、常用和優(yōu)先孔的公差帶圖中方框中的為常用公差帶，圓圈中的為優(yōu)先公差帶。選用時，以優(yōu)先、常用、一般、任一孔、軸公差帶為順序。第29頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月六、線性尺寸的未注公差線性尺寸的未注公差：一般公差是指在車間一般加工條件下可以保證的公差。它是機床在正常維護和操作下，可達到的經(jīng)濟加工精度(即線性尺寸未注公差)。GB/T1804-2000對線性尺寸的一般公差規(guī)定了四個公差等級，即f(精密級)、m(中等級)、c(粗糙級)和v(最粗級)。線性尺寸的極限偏差數(shù)值見表第30頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)配合精度

一、配合的術(shù)語及定義

（一）配合配合是指基本尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關系。配合反映了機器上相互結(jié)合的零件間松緊程度．有三個含義１．必須是孔和軸２．基本尺寸相同３．對一批零件而言（二）間隙或過盈孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差，此差值為正時是間隙，一般用X表示；為負時是過盈，一般用Y表示。第31頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月1．間隙配合孔的公差帶在軸公差帶上方，即具有間隙的配合（包括Xmin＝0的配合）。對一批零件而言，所有孔的尺寸≥軸的尺寸孔軸Xmax孔軸XmaxXminXmin=0特征參數(shù)：由于孔和軸的實際尺寸在其公差帶內(nèi)變動，因此其配合的間隙是變動的，其極限值為最大間隙Xmax和最小間隙Xmin。最大間隙為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，最小間隙為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

Xmax＝Dmax－dmin＝ES－ei

Xmin＝Dmin－dmax＝EI－es(三)配合的種類按孔和軸公差帶的關系不同，配合可分為間隙配合、過盈配合、過渡配合。第32頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2．過盈配合具有過盈(包括最小過盈等于零)的配合稱為過盈配合,此時孔的公差帶在軸的公差帶之下，配合后都具有過盈孔孔軸軸Ymin=0YmaxYminYmax特征參數(shù)：由于孔和軸的實際尺寸在其公差帶內(nèi)變動，因此其配合的過盈是變動的，。最大過盈Ymax為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，最小過盈Ymin為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。即

Ymin＝Dmax－dmin＝ES－eiYmax＝Dmin－dmax＝EI－es第33頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3．過渡配合:孔、軸公差帶相互重疊，即可能具有X或Y的配合，此時孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊。

軸孔軸孔軸孔YmaxXmaxYmaxXmaxXmaxYmax特征參數(shù)：配合可能具有間隙或過盈，

Xmax＝Dmax－dmin＝ES－eiYmax＝Dmin－dmax＝EI－es配合種類演示第34頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

∣Xmax－Xmin∣∣Xmax－Ymax∣＝|ES－ei－（EI－es）|＝TD＋Td

|Ymin－Ymax|

若要提高配合精度（即減少Tf）可減小相配合的孔、軸尺寸公差（即提高相配合的孔、軸加工精度）。Tf＝（三）配合公差配合公差是一個沒有符號的絕對值，表示了配合精度，是評定配合質(zhì)量的一個重要參數(shù)。配合公差越大，則配合時形成的間隙或過盈出現(xiàn)的差別越大，即配合精度越低；反之，配合精度越高。第35頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月1．基孔制二、配合制配合制是指同一極限制的孔和軸組成配合的一種制度。國家規(guī)定了兩種配合制度：基孔制和基軸制?；字疲褐富酒顬橐欢ǖ目坠顜c不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度。基孔制孔——基準件上偏差ES=+IT下偏差EI=0軸是非基準件第36頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月基軸制：指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不同配合性質(zhì)的一種制度。2.基軸制基軸制軸——基準件上偏差es=0下偏差ei=-IT孔是非基準件第37頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月三、配合代號

國標規(guī)定，配合的代號用孔和軸公差帶代號寫成分數(shù)形式表示，分子——孔的公差帶代號，分母——軸的公差帶代號,如H9/d9或。若指某一確定基本尺寸的配合，則基本尺寸標在配合代號之前，如?40H9/d9或?40。第38頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月四、常用和優(yōu)先配合對基孔制:規(guī)定了59種常用配合，13種優(yōu)先配合，

如表所示由于不同的孔、軸公差可以組合成多種多樣的配合。即使是常用孔和軸的公差帶也可任意組合兩千多種配合。對基軸制：規(guī)定了47種常用配合，13種優(yōu)先配合，

如表所示第39頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月五、極限與配合的選擇極限與配合的選擇：是在基本尺寸已經(jīng)確定的情況下進行的尺寸精度設計，主要包括公差等級、配合制和配合種類的選擇。選用原則：在滿足機械產(chǎn)品使用要求的前提下獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟效益。其選擇方法有計算法、試驗法和類比法。目前應用最多的、最主要的方法是類比法。第40頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月1．配合制的選擇（1）一般情況下應優(yōu)先選用基孔制（2）基軸制的選擇1）直接使用有一定公差等級（IT8～IT11）而不再進行機械加工的冷拔鋼材（這種鋼材是按基準軸的公差帶制造）制作軸。若需要各種不同的配合時，可選擇不同的孔公差帶位置來實現(xiàn)。這種情況主要應用在農(nóng)業(yè)機械和紡織機械中。2）加工尺寸小于1mm的精密軸比同級孔要困難，因此在儀器制造、鐘表生產(chǎn)、無線電工程中，常使用經(jīng)過光軋成形的鋼絲直接做軸，這時采用基軸