01机械基础第一章机械零件的精度

机械零件的精度是机械类专业一门很重要的实用课程。包含极限与配合、形位公差、表面轮廓粗糙度及技术测量和实训等四个方面内的内容。需要掌握必要的理论知识，更需要有较强的动手能力，能够准确地对机械零件进行技术测量。学习时要注意理论联系，考核时实践测量能力占有相当高的比重。第一章机械零件的精度一、互换性与标准化1、互换性互换性概念互换性是指制成的同一批零件中不需要作任何挑选或附加加工就可以直接使用，组装成部件或整机，并能达到设计要求。互换性分类完全互换性完全互换性是指零部件在装配时不需要作任何选择或附加加工。不完全互换性不完全互换性是指零部件在装配时允许进行附加加工、选择和调整，以提高装配的精度和解决加工困难。§1－1极限与配合2、互换性影响互换性不仅保证了机械设备能正常的运转，减少维护的时间，提高了生产率，而且降低了成本。适用于大批量的生产，也是标准化生产的基础。互换性是工业生产中的重要原则。如果机械零件没有互换性，许多机器将因为其中某个零件的失效，而不能得到及时的维护导致不能正常工作。§1－1极限与配合3、标准化标准标准是从事设计、制造和检测工作的技术依据。标准化标准化是指制定、发布标准和贯彻执行技术标准为主要内容的全部活动过程。技术标准分类基础标准、产品标准、方法标准和安全与维护保护标准。现行标准分类国家标准、行业标准、地方标准和企业标准§1－1极限与配合下图是机器中最广泛采用的一种圆柱体结合形式。孔和轴的形状非要是圆形的吗？为了使加工后的孔与轴能满足互换性要求，必须在设计时采用极限与配合标准。本次课程讲授孔和轴的定义与极限与配合术语等相关内容？§1－1极限与配合二、尺寸精度（一）孔与轴的尺寸1、孔孔通常是指工件的圆柱形内表面。特点：装配后孔是包容面或者加工过程中零件的实体材料变小，而孔的尺寸由小变大。所以非圆柱的内表面，只要是包容面就称之为孔。§1－1极限与配合2、轴轴通常指工件圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面。特点：装配后轴是被包容面；加工过程中，零件的实体材料变少，而轴的尺寸由大变小。§1－1极限与配合3、尺寸尺寸：以特定单位表示线性尺寸的数值。以毫米为单位，不必标注。公称尺寸：图中Ø20为孔和轴的公称尺寸，一般取整数或整齐的小数，如20.5。L--表示孔的公称尺寸；l--表示轴的公称尺寸。实际尺寸：由测量工具实测工件后得到的尺寸。La--表示孔的实际尺寸；la--表示轴的实际尺寸。§1－1极限与配合极限尺寸：孔或轴所允许的两个界限值。图示孔的上极限尺寸为20.021mm，下极限尺寸为20。Lmax，Lmin--表示孔的上与下极限尺寸。lmax，lmin，--表示轴的上与下极限尺寸。合格零件的实际尺寸应当在上与下极限尺寸之间。图示零件实际尺寸在20.021与20之间的任何值都视为合格尺寸。§1－1极限与配合（二）、偏差如基本尺寸为20，实际尺寸为20.03尺寸偏差为20.03－20＝0.03如果实际尺寸为19.98尺寸偏差：实际尺寸或上、下极限尺寸与公称尺寸之差值。尺寸偏差为19.98－20＝－0.02偏差值可正可负。§1－1极限与配合上偏差：最大极限尺寸减去基本尺寸所得代数差。Es―表示孔的上偏差；ES＝Lmax－Les―表示轴的上偏差。es＝lmax－l下偏差：最小极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差。Ei―表示孔的下偏差；EI＝Lmin－Lei―表示轴的下偏差；ei＝lmin－l§1－1极限与配合实际偏差：实际尺寸减去公称尺寸所得的代数差。图样中一般标注公称尺寸和上下极限偏差。练习：右图孔和轴的公称尺寸、上下极限偏差、极限尺寸。孔：公称尺寸20，上极限偏差0.021，下极限偏差0。轴：公称尺寸20，上极限偏差-0.007，下极限偏差-0.020。§1－1极限与配合（三）、公差1、尺寸公差尺寸公差：上极限尺寸与下极限尺寸之差，也是上极限偏差与下极限偏差之差。是工件尺寸允许的变动范围。Th―表示孔的公差；Th＝Lmax－Lmin＝ES－EITs―表示轴的公差；Ts＝lmax－lmin＝es－ei练习计算右图孔和轴的尺寸公差孔的公差0.021；轴的公差0.013§1－1极限与配合尺寸公差带：零件尺寸相对公称尺寸所允许的变动范围。零线：表示尺寸的位置。注意公称尺寸的零件为基准线，零线上方的偏差为正；零线下方的偏差为负。上、下极限偏差之间的宽度为公差值，画图时注意上下比例，其长度大小可随意选取，上极限偏差用右斜剖面线表示，下极限偏差用左斜剖面线表示。§1－1极限与配合2、公差带公差带是由公差的大小和位置来决定的。大小由标准公差来确定，位置由基本偏差来确定。目前国家规定的《极限与配合》已经对标准公差和基本偏差标准化。今天我们来学习标准公差系列。§1－1极限与配合3、标准公差标准公差是国标规定用以确定公差带大小的任一公差。标准公差用IT表示。国标规定标准公差数值见19页表2-1。§1－1极限与配合（1）标准公差等级标准公差分为20个等级，用IT表示，分别为IT01，IT0,IT1，IT2……IT18。公差等级从左向右为由高到低。常用的精度为6～10级，01和0级精度在工业上很少应用。常用机械加工所能达到的精度等级见表2-2所示。标准公差等级高，标准公差数值小；标准公差等级低，标准公差数值大。标准公差的数值，既与标准公差等级有关；又与基本尺寸段有关。§1－1极限与配合（2）标准公差数值表基本尺寸一定时，公差等级越高，其公差值越小；反之，公差值越大。公差等级一定时，随着基本尺寸增大，其公差值也应当相应增大。标准公差不仅与精度有关，还与基本尺寸有关。基本尺寸进行分段，把常用的小于500mm的轴与孔分成13段，分别给出标准公差值。例题，查基本尺寸为80mm,精度为IT7的轴的标准公差值。解：查表2-1，基本尺寸查大于50至80的一行，不能查大于80至120一行，这一点查表时一定注意。然后找标准公差等级IT7，表中横竖行的交接处为30，注意表中单位为微米，因此公差值应当是0.030mm。§1－1极限与配合（3）公差等级的选用公差等级高，零件的精度高，使用性能好，但加工难度大，易产生不合格产品，生产成本高；公差等级低，零件的精度低，使用性能差，但加工容易，生产成本低。因此要同时考虑零件的使用要求和加工经济性这两个因素，合理选用公差等级。公差等级的选用原则：满足零件使用要求的前提下，尽可能选择较低的公差等级。常用配合精度为IT5～IT13。§1－1极限与配合（四）、基本偏差1、基本偏差基本偏差决定标准公差在公差带的位置。§1－1极限与配合靠近公称尺寸零线的偏差为基本偏差。公差带在零线上方，基本偏差是下极限偏差；反之基本偏差为上极限偏差。基本偏差即是靠近零线的上极限偏限差或下极限偏差。§1－1极限与配合2、基本偏差代号基本偏差值分为28种，分别用字母表示。注意其中无I、L、O、Q和W而增加CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、Ze等7个双字母。基本的偏差系列的规律：上半部为孔的公差带，用大写字母表示，在H左边均以下偏差为基本偏差；在P的右边均以上偏差为基本偏差；JS、J、K、M和N为特殊情况。下半部为轴的公差带，用小写字母表示，在h左边均以上偏差为基本偏差；在K的右边均以下偏差为基本偏差；js和j为特殊情况。§1－1极限与配合3、基本偏差表孔Ø45H8，孔Ø120H8和孔Ø180S8的基本偏差查表2-4:分别为0，0和－108，数值应为0，0和－0.108mm。轴Ø45e7，轴Ø120m7和轴180h7的基本偏差查表2-3:分别为－50，＋13和0，具体数值是－0.05mm，0.013mm和0。查表时注意公称尺寸数值在表中的位置，如Ø120，应当取＞100～120中的值，而不能取＞120～140的值。§1－1极限与配合4、孔、轴公差带中另一极限偏差的确定公称尺寸的上下极限偏差的确定除了已知基本偏差外，还应从表1－1中查出标准公差。上例中孔Ø45H8，孔Ø120J8和孔Ø180S8的标准公差分别是0.039mm，0.054mm和0.063mm，而轴Ø45e7，轴Ø120m7和轴Ø180h7的标准公差分别为0.025mm,0.035mm和0.046mm,按照计算公式可以分别得出上述各基本尺寸的上下极限偏值。当基本偏值是下偏差时，上极限偏差ES(es)=EI(ei)+IT当基本偏值是上偏差时，下极限偏差EI(ei)=ES(es)-IT§1－1极限与配合5、极限偏差的计算孔Ø120H8；下极限偏差EI＝0；IT=0.054；上极限偏差ES=0.054孔Ø180S8；上极限偏差ES=－0.108；IT=0.063；下极限偏差EI=－0.171轴Ø45e7；上极限偏差es=－0.05；IT=0.025；下极限偏差ei=－0.075轴Ø120m7；下极限偏差ei=0.013；IT=0.035；上偏差es=0.048轴Ø180h7；上极限偏差es=0；IT=0.046；下极限偏差ei=－0.046§1－1极限与配合（五）、未注公差尺寸的适用范围线性尺寸例如外尺寸、内尺寸、阶梯尺寸、直径、半径、距离、倒圆半径和倒角高度。1、一般公差的公差等级和极限偏差数值一般公差分为精密f、中等m、粗糙c、最粗v四个等级。线性尺寸表1－15给出了线性尺寸的上、下极限偏差数值；例如公差等级为m，尺寸为100mm查得其极限偏差为±0.3mm§1－1极限与配合2、一般公差的图样表示方法国标规定，一般公差应在图样标题栏附近或技术要求、技术文件中注出标准号及公差等级代号。标注GB／T1804—m含义：GB／T1804为标准号；m为公差等级代号。§1－1极限与配合三、配合配合是指相同的基本尺寸的孔与轴配合在一起，由于公差带之间的位置关系产生不同的松紧连接。按松紧程度分为过盈配合、过渡配合和间隙配合三种。（一）间隙配合1、间隙配合孔的尺寸减去相配合轴的尺寸之差为正值，即具有间隙(包括最小间隙等于零的配合)，称为间隙配合。此时孔的公差带在轴的公差带上方，如图所示。§1－1极限与配合(1)最大间隙是指在间隙配合或过渡配合中，孔的最大极限尺寸与轴的最小极限尺寸之差；也等于孔的上偏差减轴的下偏差，用Xmax表示。Xmax＝Lmax－lmin＝ES－ei(2)最小间隙是指在间隙配合中，孔的最小极限尺寸与轴的最大极限尺寸之差；也等于孔的下偏差减去轴的上偏差，用Xmin表示。Xmin＝Lmin－lmax＝EI－es(3)平均间隙就是中间位置。在数值上等于最大间隙与最小间隙之和的一半，用Xa表示。Xa＝（Xmax＋Xmin）/2(4)间隙配合公差是指最大间隙与最小间隙的差值，是表示间隙允许变动的范围，用Tｆ表示。Tｆ＝Xmax－Xmin或Tｆ＝Th＋Ts§1－1极限与配合2、间隙配合计算例题例题：如某轴直径尺寸为Ф80，上极限偏差为0.030，下极限偏差为0；与其配合的孔的直径尺寸为Ф80，上极限偏差为-0.030，下极限偏差为-0.049；求最大最小间隙、平均间隙、配合公差分别为多少？解：Lmax＝80＋0.030＝80.030Lmin＝80＋0＝80lmax＝80＋(－0.030)＝79.97lmin＝80＋(－0.049)＝79.951Xmax＝Lmax－lmin＝80.030－79.951＝＋0.079Xmin＝Lmin－lmax＝80－79.97＝＋0.030Xa＝（0.079＋0.030）/2＝0.0545Tｆ＝Xmax－Xmin＝0.079－0.030＝0.049思考：用偏差值计算§1－1极限与配合3、间隙配合计算练习题孔的尺寸为Ф100，上极限偏差为0.071，下极限偏差为0.036；轴的尺寸为Ф100，上极限偏差为0.024，下极限偏差为0；求最大最小间隙、平均间隙、配合公差各为多少？§1－1极限与配合（二）过盈配合1、过盈配合孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负值，即具有过盈(包括最小过盈量