極限與配合2003.ppt

1、5.1極限與配合,現(xiàn)代化大生產(chǎn)必須按照專業(yè)化協(xié)作的原則進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)的分工協(xié)作要求遵循互換性原則。 互換性是指按同一規(guī)格制造的零件或部件，不需挑選擇或輔助加工，任取其一， 裝配在機(jī)器上就可達(dá)到原定性能要求的性質(zhì)。包括幾何參數(shù)互換性和功能互換性。為保證互換性和產(chǎn)品質(zhì)量；統(tǒng)一設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和使用者的認(rèn)識(shí)；盡快適應(yīng)國(guó)際貿(mào)易、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)交流的需要，國(guó)家制定了系列的極限與配合的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)，代號(hào)GB）,滿足完全互換需具備的條件： 幾何參數(shù)達(dá)到結(jié)合的使用要求 -幾何參數(shù)互換 幾何參數(shù)零件的尺寸大小、形狀、位置。 物理、化學(xué)、電學(xué)、機(jī)械性能滿足要求 功能互換 滿足上述兩條的稱具有廣有義互換性。 互換

2、性的作用 在生產(chǎn)上：在修理上：在管理上： 在經(jīng)濟(jì)上：在經(jīng)營(yíng)上：,互換性的最終目標(biāo)實(shí)現(xiàn)三化,首先是零件、部件的標(biāo)準(zhǔn)化； 而后是產(chǎn)品的系列化； 進(jìn)而尋求世界范圍的通用化。 立足較高層次，合理地利用互換性原則指導(dǎo)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。 在機(jī)械制造中，標(biāo)準(zhǔn)化是廣泛實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的前提。,優(yōu)先數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)尺寸,三化的重要依據(jù)：（工程上各種技術(shù)參數(shù)的協(xié)調(diào)、簡(jiǎn)化和統(tǒng)一是標(biāo)準(zhǔn)化的重要內(nèi)容。） 優(yōu)先數(shù)（GB321-80）qrr10 標(biāo)準(zhǔn)尺寸（GB2822-81） 1.優(yōu)先數(shù)系是由一些十進(jìn)制等比數(shù)列構(gòu)成。 2.標(biāo)準(zhǔn)尺寸由優(yōu)先數(shù)的常用值和化整值組成。 標(biāo)準(zhǔn)件、標(biāo)準(zhǔn)組件、標(biāo)準(zhǔn)部件、重要的配合尺寸都應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。,機(jī)械加工質(zhì)量：指

3、加工精度和表面質(zhì)量。 加工精度：指零件加工后幾何參數(shù)的實(shí)際數(shù)值和理想數(shù)值相符合的程度。 表面粗糙度: 是指零件加工表面上具有的由較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特征。,極限與配合制度 極限與配合的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)，代號(hào)GB） 可統(tǒng)一設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和使用者的認(rèn)識(shí)，保證互換性和產(chǎn)品的質(zhì)量。,尺寸精度并不是要求零件都準(zhǔn)確地制成一個(gè)指定尺寸，而是限定其在一個(gè)合理的范圍內(nèi)變動(dòng)。 將在使用和制造上的合理、經(jīng)濟(jì)性的范圍標(biāo)準(zhǔn)化即為極限制。 對(duì)于相互配合的零件，要求保證相互配合的尺寸之間形成一定的配合關(guān)系，以滿足不同的使用要求。其標(biāo)準(zhǔn)化為配合制。,問題：如何獲得（制造）確定 的尺寸？,如直徑20、長(zhǎng)度10

4、0mm。,實(shí)際上不可能制造出尺寸絕對(duì)準(zhǔn)確的零件。實(shí)際獲得的零件尺寸與理想尺寸之間有一定的偏差。 如零件實(shí)際直徑可能是20.01，或19.98。,Q,如相互配合的電機(jī)軸和軸承孔。,為了保證電機(jī)軸在軸承孔內(nèi)可以轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的直徑應(yīng)略小于孔的直徑。例如：軸的直徑為F19.9120.00；孔的直徑為F20.1520.28。 實(shí)際使用時(shí)允許零件存在一定的偏差。但偏差有一定的允許范圍，過大則會(huì)影響使用。偏差的允許范圍就是公差。,基本術(shù)語和定義,1.尺寸 以特定單位表示線性尺寸值的數(shù)值.（mm) 2.基本尺寸 通過它應(yīng)用上、下偏差可算出極限尺寸的尺寸。 3.實(shí)際尺寸 通過測(cè)量獲得的某一孔、軸的尺寸?？?、軸可以是

5、圓柱形內(nèi)、外表面，也可以是由二平行平面或切面形成的包容面、被包容面。如鍵槽和鍵的寬向兩側(cè)面，即分別為內(nèi)表面和外表面。 4.極限尺寸 一個(gè)孔或軸允許的尺寸的兩個(gè)極端。實(shí)際尺寸應(yīng)位于其中，也可達(dá)到極限尺寸。,1.孔以去除材料的方法加工零件，越加工尺寸越大的外形面為孔。 2.軸以去除材料的方法加工零件，越加工尺寸越小的外形面為軸。,孔或軸允許的最大尺寸稱為最大極限尺寸，分別以Dmax、dmax表示； 孔或軸允許的最小尺寸稱為最小極限尺寸分別以Dmin、dmin表示。,5.偏差 某一尺寸（實(shí)際尺寸、極限尺寸等）減其基本尺寸所得的代數(shù)差。 6.極限偏差 上偏差：ES =Dmax-D es=dmaxd 下

6、偏差: EI =Dmin-D ei=dmin-d,7.尺寸公差（簡(jiǎn)稱公差） 最大極限尺寸減最小極限尺寸之差，或上偏差減下偏差之差。它是允許尺寸的變動(dòng)量，恒為正值。它是尺寸精度的一種 度量，值越小，精度越高。 8.公差帶圖 表示極限與配合的圖解 稱作公差帶圖。 公差帶-由代表兩極限 偏差或兩極限尺寸的兩平行 直線所限定的區(qū)域。 公差帶圖表示公差與配合關(guān)系的圖解。 零線：基本尺寸線與數(shù)值； 公差帶的位置； 公差帶的大小 。,公差帶圖,9.零線 是在極限與配合的圖解中，表示基本尺寸的一條直線，以其為基準(zhǔn)確定偏差和公差。正偏差位于其上，負(fù)偏差位于其下。 10.公差帶 由代表兩極限 偏差或兩極限尺寸的兩

7、平行 直線所限定的區(qū)域。它是由 公差帶大小和其相對(duì)于零線 的位置（基本偏差）來確定。,配合與基準(zhǔn)制,齒輪之間嚙合，螺桿與螺母旋合，鍵與鍵槽嵌合，滑動(dòng)座與導(dǎo)軌吻合，孔與軸-配合 配合是指基本尺寸相同、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。由于孔和軸的實(shí)際尺寸不同，裝配后可能獲得不同的裝配性質(zhì)，產(chǎn)生間隙或過盈。根據(jù)孔和軸公差帶之間的不同的位置關(guān)系而獲得的不同的配合性質(zhì)，配合分為間隙配合、過盈配合和過渡配合。 間隙孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸之差為正。 過盈孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸之差為負(fù),20.15,20.28,-9mm,+28mm,+15mm,+0,f20,配合公差帶,間隙配合(X) -具有間隙

8、的配合。 孔尺軸尺，軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)、滑動(dòng)，公差帶圖中孔的公差帶位于軸的公差帶之上。包括最小間隙為零的配合。,(2)過盈配合 (Y) -具有過盈(包括最小過盈為零)的配合。 孔尺軸尺， 軸不能自由活動(dòng)，公差帶圖中孔的公差帶位于軸的公差帶之下。包括最小過盈為零的 配合。（壓力裝配或“紅套法”）,(3)過渡配合-可能具有間隙或過盈的配合。在公差帶圖中孔、軸公差帶相互交疊。過渡配合是相對(duì)于待裝配件的公差帶而言的，對(duì)于具體的一對(duì)裝配結(jié)合件，則僅具有間隙或過盈二者狀態(tài)之一。,(4) 配合公差,配合公差是組成配合的孔、軸公差之和。它是允許間隙和過盈的變動(dòng)量。 配合公差以Tf表示，是反映裝配精度的特征值。,基準(zhǔn)制

9、,國(guó)標(biāo)對(duì)配合規(guī)定了二種基準(zhǔn)制，即基孔制和基軸制。此外，也允許選用非基準(zhǔn)制配合。 基孔制 -將孔的公差帶位置固定，改變軸的公差帶位置而獲得各種不同配合的一種制度。 基準(zhǔn)制的孔稱為基準(zhǔn)孔， （圖） 代號(hào)為H。 + H 其下偏差為零，上偏 0 差為正值。 -,改變軸的公差帶位置便可獲得各種不同的所需配合。,分析,當(dāng)軸的基本偏差為上偏差，且為負(fù)值或零值時(shí)，是間隙配合; 當(dāng)軸的基本偏差為下偏差，且為正值時(shí)： 若孔與軸公差帶相交疊為過渡配合; 若軸的公差帶完全位于基準(zhǔn)孔的公差帶之上為過盈配合。 由于孔的另一偏差位置將隨公差帶大小變化，在過渡配合與過盈配合之間，出現(xiàn)了不確定的“過渡配合或過盈配合”區(qū)。,(2

10、)基軸制,-將軸的公差帶位置固定，改變孔的公差帶位置而獲得各種不同配合的一種制度。 基軸制的軸稱為基準(zhǔn)軸， （圖） 代號(hào)為h。 + 其上偏差為零，下偏 0 差為負(fù)值。 - h,同理，改變孔的公差帶位置便可獲得各種不同的所需配合。,標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差,公差帶由“公差帶大小”和“公差帶位置”這兩個(gè)要素組成。公差帶大小由標(biāo)準(zhǔn)公差確定，公差帶位置由基本偏差確定，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)二者都進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。,標(biāo)準(zhǔn)公差代號(hào)為“IT”,基本偏差為確定公差帶相對(duì)零線位置的那個(gè)極限偏差。國(guó)標(biāo)規(guī)定孔、軸的基本偏差各為28個(gè)，用拉丁字母（一個(gè)或兩個(gè)）及其順序表示。,查標(biāo)準(zhǔn)公差表 公差等級(jí)確定尺寸精確程度的等級(jí)。 ITO1IT18

11、，共20級(jí)。 公差單位-計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)公差的基本單位。i i：是基本尺寸的函數(shù)，是隨基本尺寸變化而呈一定規(guī)律變化的。 IT = a . i（a為公差等級(jí)系數(shù)， a越大精度越低） 尺寸分段： 為簡(jiǎn)化，將500的尺寸分為13段，如：36， 610,1.標(biāo)準(zhǔn)公差,1.公差等級(jí)的選擇 原則:在滿足產(chǎn)品使用性能要求(或在工藝過程中滿足后續(xù)工序要求)的前提下，盡量選用較低的公差等級(jí)。 要考慮：生產(chǎn)類型、方式、工藝的可行性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等。,2.公差等級(jí)的大致應(yīng)用 塊規(guī) IT01IT1 量規(guī) IT1IT7 特別精密的配合 IT2I T5 配合尺寸 IT5IT13 非配合尺寸 IT12IT18 航空工業(yè) 一般高于I

12、T13,2.基本偏差,查基本偏差表，孔、軸各一個(gè)。,公差帶與配合的代號(hào)及標(biāo)注,公差帶代號(hào): 孔 H7，G6，F(xiàn)8 軸 h7 , g6 , f8 公差帶代號(hào)標(biāo)注（3種形式） 孔 50H8-零件設(shè)計(jì)圖和裝配圖 50 +0O.0399-零件生產(chǎn)圖、工序圖 50H8(+0O.0399)-裝配圖和零件圖以及工序圖 中重要尺寸的標(biāo)注 配合尺寸的標(biāo)注 50H8 /f 7,基準(zhǔn)制的選擇,一般優(yōu)先選用基孔制 （定徑刀具，加工困難） 特殊情況下選用基軸制 較小直徑（18mm）的淺孔與細(xì)長(zhǎng)軸配合時(shí)； 大直徑（500mm）孔軸配合時(shí)（多用）； 一根軸與幾個(gè)孔配合，且有不同類型配合要求時(shí)； 軸采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)； 直接采用型

13、材做為軸時(shí)。 必要時(shí)采用混合制（即非基準(zhǔn)制） 單件小批生產(chǎn)大尺寸工件，防止報(bào)廢時(shí)； 舊機(jī)器修配時(shí)； 一孔與兩軸配合，且已采用基軸制時(shí)； 電鍍、噴涂等增積處理前的加工尺寸。,5.2 形狀位置公差術(shù)語與概念,1.要素 構(gòu)成零件幾何特征的點(diǎn)、線、面。 是形位公差研究的對(duì)象。 2.理想要素 理論正確的要素。該要素不存在任何誤差。 3.實(shí)際要素 零件上實(shí)際存在的要素。 測(cè)量時(shí)由測(cè)得要素來替代。由于存在測(cè)量誤差及測(cè)試手段的限制，因此，它并非該要素的真實(shí)情況。 4.被測(cè)要素 在圖樣上給出形狀或(和)位置公差的要素。 被測(cè)要素又可分為單一要素和關(guān)聯(lián)要素兩類。,5.2.1基本術(shù)語和定義,5.單一要素 僅對(duì)其本身

14、給出形狀公差要求的要素。 6.關(guān)聯(lián)要素 對(duì)其它要素有功能關(guān)系的要素，或在圖樣上給出位置公差的要素。 7.基準(zhǔn)要素 用以確定理想被測(cè)要素方向或(和)位置的要素。理想基準(zhǔn)要素簡(jiǎn)稱基準(zhǔn)。 8.輪廓要素 構(gòu)成零件輪廓的點(diǎn)、線、面。 9.中心要素 從一個(gè)或多個(gè)輪廓要素上獲取的中心點(diǎn)、中心線、或中心面。 10.形狀公差 單一實(shí)際被測(cè)要素對(duì)其理想要素的允許變動(dòng)量。 11.位置公差 關(guān)聯(lián)實(shí)際被測(cè)要素對(duì)具有確定方向或位置的理想要素的允許變動(dòng)量。,一、形位公差標(biāo)注方法,1.形位公差的項(xiàng)目與符號(hào),形位公差的標(biāo)注,形位公差標(biāo)注的內(nèi)容： 公差框格：公差的項(xiàng)目符號(hào)公差數(shù)值基準(zhǔn)代號(hào) 被測(cè)要素指引線 ： 帶箭頭 基準(zhǔn)要素 ：

15、兩種方式（形狀公差無）,形位公差標(biāo)注示例(1),2.形位公差帶,形位公差帶是限制實(shí)際形狀要素或?qū)嶋H位置要素變動(dòng)的區(qū)域。由形狀、大小、方向、位置四個(gè)要素決定。其形狀（根據(jù)特征）最典型的有四種：,公差帶的形狀共有九種 （圖）,形狀公差評(píng)定,1.直線度 在平面內(nèi)的直線,被測(cè)要素,理想要素(平行線),誤差,直線度,在任意方向的直線度,2.平面度,它同時(shí)控制任一方向的直線度。,3.圓度,4.圓柱度,它同時(shí)控制圓柱面的圓度和軸剖面內(nèi)兩素線的平行度。,三、位置公差,1.平行度,2.同軸度 (定位),3.跳動(dòng),圓跳動(dòng) 徑向圓跳動(dòng),4.形位公差的標(biāo)注,公差框格由2-5格組成，第一格標(biāo)注公差特性符號(hào)，第二格標(biāo)注公

16、差值和有關(guān)符號(hào)，第三至第五小格標(biāo)注基準(zhǔn)字母代號(hào)。,表示公差帶為圓或圓柱形；S 則為球形；6 表示有6個(gè)被測(cè)要素。,基準(zhǔn),相對(duì)于被測(cè)要素的基準(zhǔn)，用基準(zhǔn)字母表示。帶小圈的大寫字母用細(xì)實(shí)線與粗的短橫線相連接，表示基準(zhǔn)的字母也應(yīng)注在公差框格內(nèi)規(guī)定的位置上。,當(dāng)基準(zhǔn)要素是輪廓線或表面時(shí)，基準(zhǔn)字母的短橫錢應(yīng)置放在要素的外輪廓線上或它的延長(zhǎng)線上，但應(yīng)與尺寸線明顯地錯(cuò)開（見圖1-27）；基準(zhǔn)符號(hào)還可置于用圓點(diǎn)指向?qū)嶋H表面的參考線上，見圖1-28。,當(dāng)基準(zhǔn)要素是軸線、或中心平面、或由帶尺寸的要素確定的點(diǎn)時(shí)，則基準(zhǔn)符號(hào)中的線與尺寸線對(duì)齊。如尺寸線處安排不下兩個(gè)箭頭，則另一箭頭可用短橫線代替 。,5.3表面粗糙度,

17、表面粗糙度是指零件加工表面上具有的由較 小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特征。 它是一種微觀幾何形狀誤差。 對(duì)零件表面幾何形狀誤差，一般： 波距10mm，稱宏觀幾何形狀誤差-形狀誤差； 波距1mm，稱微觀幾何形狀誤差-表面粗糙度； 波距110mm，稱表面波紋度（波度）。,表面粗糙度對(duì)零件的摩擦和磨損、疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性及零件間的配合性質(zhì)等都有重要的影響。,1.基本術(shù)語及定義 實(shí)際輪廓 是平面與實(shí)際表面相交所得的輪廓線。 通常均按橫向?qū)嶋H輪廓，即與加工紋理方向垂直的 截面上的輪廓。,取樣長(zhǎng)度 l 用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度。 目的是限制或減弱其它幾何形狀誤差的影響。 表面越粗糙，

18、取樣長(zhǎng)度就應(yīng)越大。 每個(gè)取樣長(zhǎng)度 應(yīng)含有五個(gè)以上的峰谷。 取樣長(zhǎng)度和評(píng)定長(zhǎng)度的選用值可查表。 如： 車、銑、刨： 可取 l = 2.5mm 精磨： 可取 l = 0.25mm,評(píng)定長(zhǎng)度ln 是用以評(píng)定輪廓所必需的一段長(zhǎng)度，可包括一個(gè)或幾個(gè)取樣長(zhǎng)度 。 目的是充分合理地反映被測(cè)表面的粗糙度特征，克服加工表面的不均勻性。 它可包括一個(gè)或幾個(gè)取樣長(zhǎng)度。 如： 車、銑、刨： ln =（13）l 精磨： ln =（617）l,基準(zhǔn)線 評(píng)定表面粗糙度參數(shù)數(shù)值大小的一條參考線。 通常用算術(shù)平均中線代替最小二乘中線。 輪廓的算術(shù)平均中線 ：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)劃分實(shí)際輪廓為上下兩部分，且上、下兩邊面積相等的線。,y

19、l F1 F2 F3 F4 Fn-1 0 m F2 F4 F6 F8 Fn 如圖： F1 + F3 +Fn-1 = F2 + F4 + Fn,-在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，被測(cè)輪廓上各點(diǎn)至中線距 離絕對(duì)值的算術(shù)平均值。 y l 公式: Ra = ydx y1 y2 近似： Ra y i,1 l,l,0,1 n,n,i=1,2.主要評(píng)定參數(shù)（高度參數(shù)）輪廓算術(shù)平均偏差Ra,y3 y4,微觀不平度十點(diǎn)高度Rz,在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，5個(gè)最大的輪廓峰高的平均值與5個(gè)最大輪廓谷深的平均值之和。 y yp1 yp2 yp3 yp4 yp5 yv1 yv2 yv3 yv4 yv5 公式： Rz = ( ypi + yvi) ypi yvi 都取正值,1 5,5,5,i=1,i=1,輪廓最大高度 Ry,在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓的峰頂線和谷底線之間的距離。 峰頂線 谷底線 公式：R y = y pmax + y vmax y pmax y vmax 取正值,y pmax,y vmax,R y,3.表面粗糙度的標(biāo)注表面粗糙度的符號(hào), 基本符號(hào) 單獨(dú)使用無意義，如在其上加注評(píng)定參數(shù)要求，則表示用任何方法獲得的表面。 表示用車、銑、磨等切削加工去除材料的方法獲得的表面。 表示用不去除材料獲得的表面。如鍛造、鑄造等或要求保持上道工序的狀況。,周圍有