第七章圆锥结合的精度设计与检测01.

1第七章圆锥结合的精度设计与检测内容提要1.圆锥结合的特点和基本参数；2.圆锥公差项目及其给定方法；3.圆锥配合的形成；4.圆锥公差的标注；5.锥度和圆锥角的检测。2第7章圆锥结合的精度设计与检测7.1概述7.1.1圆锥配合的特点与圆柱配合相比较，圆锥配合有如下主要优点：1.对中性好如图7.1(b)所示，在圆锥配合中，内、外圆锥在轴向力的作用下能自动对中，以保证内、外圆锥体的轴线具有较高精度的同轴度，并能快速装拆。图7.1圆柱配合和圆锥配合的比较32.配合的间隙或过盈可以调整圆锥配合中，间隙或过盈的大小可以通过内、外圆锥的轴向相对移动来调整，并且装拆方便(如图7.1所示)。3.密封性好内、外圆锥的表面经过配对研磨后，配合起来具有良好的自锁性和密封性。圆锥配合的缺点：结构复杂、影响互换性参数比较多、加工和检测也比较困难，故其应用不如圆柱配合广泛。图7.1圆柱配合和圆锥配合的比较47.1.2圆锥配合的基本参数圆锥配合中的基本参数如图7.2所示。图7.2圆锥配合的基本参数1.圆锥角（α）圆锥角是指通过圆锥轴线的截面内，两条素线间的夹角，用符号α表示。2.圆锥素线角（α/2）))α圆锥素线角是指圆锥素线与其轴线间的夹角，它等于α/2。α/23.圆锥直径圆锥直径是指与圆锥轴线垂直的截面内的直径。圆锥直径分：内、外圆锥的最大直径Di、De，最小直径di、de和任意给定截面内的圆锥直径dx（与端面的距离为x）。设计时，一般选内圆锥的最大直径或外圆锥的的最小直径作为基本直径。54.圆锥长度(L)圆锥长度是指圆锥的最大直径与其最小直径之间的距离。图7.2圆锥配合的基本参数5.圆锥配合长度（H）圆锥配合长度是指内、外圆锥配合面的轴向距离H。6.锥度（C)锥度是指圆锥的最大直径与其最小直径之差对圆锥长度之比C。2tan2LdDc锥度常用比例或分数形式表示，例如C=1:20,或C=1/20等。国标规定了一般用途圆锥的锥度和锥角系列如表7.1所示。国标规定了特殊用途圆锥的锥度和锥角系列如表7.2所示。67.基面距（a）基面距是指相互结合的内、外圆锥基准面的距离a。图7.2圆锥配合的基本参数8.轴向位移(Ea)轴向位移是指相互结合的内、外圆锥，从实际初始位置（Pa）到终止位置（Pf）移动的(轴向）距离Ea。如图7.3所示。图7.3轴向位移77.2圆锥公差与配合7.2.1圆锥公差为了保证内、外圆锥的互换性和使用要求，GB/T11334—规定的圆锥公差项目如下：1.圆锥直径公差（TD）圆锥直径公差是指圆锥直径的允许变动量，如图7.4所示。7.4圆锥直径公差带)()(minminmaxmaxdDdDTD即其TD以基本圆锥直径为基本尺寸从GB/T1800.3中查得，它适用于圆锥的全长（L)。基本尺寸一般取最大圆锥直径D。82.圆锥角公差（AT)圆锥角公差是指圆锥角允许的变动量，如图7.5所示。图7.5圆锥角公差带minmaxAT即圆锥角公差可用两种形式表示：（1）以角度单位表示：AT(2)以长度单位表示：DAT的换算关系为与DATAT(7.1)103LATATD。单位为单位为单位为式中的mmμrad;μm;LATATD9GB规定圆锥角公差AT共分12个公差等级，用符号AT1,AT2,…,AT12表示，其公差值见表7.3所示。10一般情况下，可不单独规定圆锥角公差，而是用圆锥直径公差来控制圆锥角，如图7.6所示。图7.6直径公差控制的极限圆锥角表7.4列出了L=100mm时圆锥直径公差所能控制的最大圆锥角误差。11对于圆锥角公差有更高要求的零件时，除规定其直径公差（TD）外，还应给定圆锥角公差(AT)。圆锥角的极限偏差可按单向或双向取值，如图7.7.所示。图7.7圆锥角偏差给定形式123.圆锥的形状公差（tF）圆锥的形状公差：圆锥素线直线度公差圆锥圆度公差对于精度要求不高的圆锥工件，其形状公差由直径公差（TD）控制。对于精度要求较高的圆锥工件，应按要求单独规定形状公差tF。tF的数值从GB/T1184中选取。134.给定截面圆锥直径公差（TDS）给定截面圆锥直径公差TDS是指在垂直圆锥轴线的给定截面内，圆锥直径的允许变动量，如图7.8所示。图7.8给定截面圆锥直径公差带TDS的数值以给定截面的直径dx为基本尺寸，从GB/T1800.3选取。14一般情况下，也不需要规定给定截面的圆锥直径公差，只有对圆锥工件有特殊要求时，才规定此项公差，但同时还要规定圆锥角公差AT,它们之间的关系如图7.9所示。图7.9TDS与AT的关系由图7.9可见，给定截面的圆锥直径公差TDS不能控制圆锥角误差ΔAT,两者相互无关，应分别要求。157.2.2圆锥配合GB/T12360—2005《产品几何量技术规范（GPS）圆锥配合》适用于锥度C从1：3至1：500，基本圆锥长度L从6至630mm,直径至500mm的光滑圆锥的配合。1.圆锥配合的基准制和配合种类圆锥配合的基准制分：基孔制和基轴制两种。标准推荐优先采用基孔制。圆锥配合种类（相互配合的内、外圆锥基本尺寸应相同）：（1）间隙配合即具有间隙的圆锥配合，其间隙大小在装配时和使用中通过内、外圆锥的轴向相对位移进行调整，它主要用于滑动轴承机构中。16（2）过盈配合即具有过盈的圆锥配合，其过盈大小也可以调整。在承载情况下，它利用内、外圆锥间的摩擦力自锁传递转矩。（3）过渡配合即可能具有间隙，也可能具有过盈的圆锥配合。要求内、外圆锥紧密配合，它用于对中定心或密封。2.圆锥配合的形成圆锥配合的形成分结构型位移型17(1)结构型圆锥配合①由内、外圆锥的结构确定装配的最终位置②由内、外圆锥基准平面之间的尺寸确定装配的最终位置如图7.10（a)所示为由轴肩接触得到的间隙配合示例。图7.10配合的形成如图7.10（b）所示为由机构尺寸a得到的过盈配合示例。18（2）位移型圆锥配合①由内、外圆锥的实际初始位置Pa开始，做一定的轴向位移Ea而形成的配合。它只可以得到间隙或过盈配合。图7.3（a）所示为间隙配合的示例。图7.3轴向位移②由内、外圆锥的实际初始位置Pa开始，施加一定装配力，产生轴向位移Ea而形成配合，它只能得到过盈配合，如图7.3（b）所示。197.2.3圆锥公差的标注方法1.基本锥度法标注（1）给定圆锥直径公差TD的标注如图7.11所示，此时，圆锥的直径偏差、锥角偏差和圆锥形状误差都由圆锥直径公差控制。图7.11给定圆锥直径公差的标注若对圆锥角和其素线精度有更高要求时，应另给出它们的公差，但其数值应小于圆锥的直径公差值。20（2）给定截面圆锥直径公差TDS的标注给定截面圆锥直径公差TDS，可以保证两个相互配合的圆锥在规定的截面上具有良好的密封性，如图7.12所示。图7.12给定截面圆锥直径公差的标注21(3)给定圆锥形状公差的标注如图7.13所示为给定直线度公差的标注示例。图7.13给定圆锥的形状公差的标注图7.13中直线度公差带在圆锥直径公差带内浮动。22(4)相配合圆锥公差的标注相配合圆锥公差的标注方法如图7.14所示。图7.14相配合圆锥公差的标注方法232.公差锥度法的标注公差锥度法适用于非配合的圆锥，也适用于给定截面圆锥直径有较高精度要求的圆锥。其标注方法如图7.15所示。图7.15公差锥度法的标注示例247.2.4未注公差角度尺寸的极限偏差未注公差角度尺寸的极限偏差数值见表7.5所示。±20′±30′±10±20±30最粗v±10′±15′±30′±10±1030′粗糙c±5′±10′±20′±30′10精密f长度/mm公差等级＞400～10＞10～50＞50～120＞120～400中等m表7.5角度尺寸的极限偏差数值1.基本尺寸未注公差角度尺寸——角度短边长度未注公差圆锥——圆锥素线长度2.标注用标准号和公差等级标注在在图样或技术文件上。例如选用中等级时，则标注为：GB/T1084－m257.3圆锥与圆锥角的检测7.3.1用通用量仪直接测量1.对于精度要求不高的角度工件2.对于精度要求较高的角度工件用光学分度头的分度值有1′、10″、5″、1″等。测角仪的分度值最高可达0.1″，它的测量精度更高。锥度与圆锥角的检测方法很多，常用的检测方法有以下几种。通常用万能量角器进行测量，其分度值有5′和2′两种。通常用光学分度头或测角仪进行测量。267.3.2用通用量具间接测量通常测量与被测圆锥角有一定函数关系的有关线性尺寸,然后计算出被测圆锥角的大小。通常使用平板、千分尺、钢球、量块和正弦规等进行测量。图7.16所示用正弦规测量外锥体锥角的示意图。图7.16用正弦规测量外锥体量块组的高度为sinLh锥度偏差为μrad10rad6lΔFlΔFΔc换算成锥角偏差，近似为)(1025lFΔbaΔF其中277.3.3用量规检验圆锥量规分：锥度塞规和环规两种，如图7.17所示图7.17用圆锥量规检验1.用量规检验圆锥工件时，用涂色方法检验圆锥角偏差，要求在锥体的大端接触:对于高精度的圆锥工件，接触线长度不低于85%；对于精密的圆锥工件，接触线长度不低于80%；对于普通的圆锥工件，接触线长度不低于75%；282.除检验接触线长度外，同时，还要检验工件的基面距变化若被测件的基面在m区域内，则基面距合格。3.圆锥量规的检验对于塞规，因为是外尺寸，可以用通用量具或量仪进行测量。对于环规，因为是内尺寸，所以要用专门的校对塞规进行检验。在圆锥量规的基准端面刻有两圈相距为m的线，或做一个轴向距为m的台阶。29习题七一、思考题1.圆锥结合的公差与配合有那些特点？2.有一圆锥体，其尺寸参数为D、d、L、c、a，试说明在零件图上是否需要吧这些参数的尺寸和极限偏差都注上，为什么？3.圆锥公差的标注方法有哪几种？它们各适用于什么场合？4.为什么钻头、铰刀、铣刀等的尾柄与机床主轴孔连接多采用圆锥结合？从使用要求出发，这些工具锥体有那些要求？30二、作业题1.设有一外圆锥，其最大直径为Φ100mm,最小直径为Φ99mm，长度为100mm,试计算其圆锥角、圆锥素线角和锥度值。2.C620—1车床尾座顶针套与顶针结合采用莫氏4号锥度，顶针的基本圆锥长度L=118mm,圆锥角公差为AT8,试查表确定其基本圆锥角α，锥度C和圆锥角公差的数值。313.用正弦规测量圆锥量规的锥角偏差，圆锥量规的锥角公称值为2052′31.4″（2.8754020），测量简图如图7.16所示，。正弦规两圆柱中心距为100mm,两侧点间距离为70mm,两测点的读数差为17.5mm。试求量块的计算高度及锥角偏差，若锥角极限偏差为±315μrad,此项偏差是否合格？图7.16用正弦规测量外锥体3233