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当前位置:首页 > 机械/制造/汽车 > 机械/模具设计 > 1_机械零件的公差与配合专讲.
2020/1/141机械零件的公差与配合向日舜2020/1/142任何机器都是由多个零、部件所组成,在机械和仪器制造中,遵循应互换性原则,不仅能显著提高劳动生产率,而且能有效保证产品质量和降低成本。所以,互换性是机械和仪器制造中的重要生产原则与有效技术措施互换性是指在同一规格的一批零件或部件中,任取其一,不需任何挑选或附加修配(如钳工修理)就能装在机器上,达到规定的性能要求。机械和制造业中的互换性,通常包括几何参数(如尺寸)和力学性能(如硬度、强度)的互换。概述2020/1/143所谓几何参数,一般包括尺寸大小、几何形状(宏观、微观),以及相互位置关系等。为了满足互换性的要求,应将同规格的零、部件的实际值限制在一定的范围内,以保证零、部件充分近似,即应按公差来制造。公差即允许实际参数值的最大变动量。互换性在机械或仪器制造中的作用是很大的。从设计方面看,由于采用互换原则设计和生产标准零碎、部件,可以简化绘图、计算等工作,缩短设计周期,并便于用计算机辅助设计。从制造方面来看,互换性是提高生产水平和进行文明生产的有力手段。装配时,不需辅助加工和修配,故能减轻装配工人的劳动强度,缩短装配周期,并且可使装配工人按流水作业方式进行工作,以致进行自动装配,从而大大提高街道效率。加工时,由于规定有公差,同一部机器上的各种零可以同时加工。用量大的标准件还可以由专门车间基工厂单独生产。这样就可以采用高效率的专用设备,乃致采用计算机辅助加工。这样产量和质量必然会得到提高,成本也会显著降低。2020/1/144从使用方面看,如人们经常使用的自行车和手表的零件,生产中使用的各种设备的零件等,当它们损坏以后,修理人员很快就可以用同样规格的零件换上,恢复自行车、手表和设备的功能。而在某些情况下,互换性所起的作用还很难用价值来衡量。按照互换范围的不同,可分为完全互换(绝对互换)和不完全互换(有限互换)。完全互换在机械制造中应用广泛。但是,在单件生产的机器中(特重型、特高精度的仪器),往往采用不完全互换。因为在此情况下,完全互换将导致加工困难(甚至无法加工)或制造成本过高。为此,生产中往往把零、部件的精度适当降低,以便于制造。2020/1/145重点与难点重点:基准制、配合性质的判断、尺寸公差带图及间隙过盈的计算、标注的方法、配合的选用。难点:基本偏差、配合性质的判断、配合的选用。1误差:尺寸,形状,位置,表面粗糙度。2公差:研究几何量的误差及控制范围,换言之,公差是允许的最大误差。3区别:误差在加工中产生,而公差是在设计中给定。2020/1/146基本术语和定义1.孔:主要指圆柱形的内表面,也包括其他内表面中由单一尺寸确定的部分。2.轴:主要指圆柱形的外表面,也包括其他外表面中由单一尺寸确定的部分。3.尺寸:以特定单位表示线性尺寸值的数值4.基本尺寸:通过它应用上下偏差可算出极限尺寸的尺寸见下图注基本尺寸可以是一个整数或一个小数值例如等等5.实际尺寸:通过测量所得的尺寸称为实际尺寸。2020/1/1476.局部实际尺寸:一个孔或轴的任意横截面中的任一距离即任何两相对点之间测得的尺寸7.极限尺寸:允许尺寸变化的两个界限值,它以基本尺寸为基数来确定(一个孔或轴允许的尺寸的两个极端实际尺寸应位于其中也可达到极限尺寸))。8.最大实体状态(MMC)和最大实体尺寸孔或轴具有允许的材料量为最多时的状态,称为MMC。在此状态下的极限尺寸称为最大实体尺寸。9.最小实体状态(LMC)和最小实体尺寸孔或轴具有允许的材料量为最少时的状态,称为LMC。在此状态下的极限尺寸称为最小实体尺寸。2020/1/14810.极限尺寸:最大极限尺寸:孔或轴允许的最大尺寸见下图11.最小极限尺寸:孔或轴允许的最小尺寸见下图2020/1/14912.尺寸偏差(简称偏差):某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。上偏差:最大极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差称为上偏差。下偏差:最小极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差称为下偏差。极限偏差:上偏差与下偏差的统称。实际偏差:实际尺寸减去基本尺寸的代数差。偏差的代号规定如下:孔的上偏差ES;孔的上偏差EI;轴的上偏差es;轴的下偏差ei。2020/1/141013.尺寸公差(简称公差)允许尺寸的变动量。最大极限尺寸减最小极限尺寸之差或上偏差减下偏差之差它是允许尺寸的变动量。注尺寸公差是一个没有符号的绝对值。标准公差:极限与配合制中所规定的任一公差。注字母为国际公差的符号。标准公差等级:极限与配合制中同一公差等级例如对所有基本尺寸的一组公差被认为具有同等精确程度;就数值而言,公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值;也等于上偏差与下偏差之代数差的绝对值。公差是一个不为零而且也没有正,负号的数值。14.配合基本尺寸相同的,相互结合的孔和轴公差带之间的关系。这种关系决定结合的松紧程度。配合分为间隙配合,过盈配合和过渡配合三大类。2020/1/141115.间隙或过盈孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得的代数差,差值为正时是间隙;为负时是过盈。16.间隙配合:具有间隙的配合。17.过盈配合:具有过盈的配合。18.过渡配合:可能具有间隙或过盈的配合。2020/1/141219.基准轴:在基轴制配合中选作基准的轴。对本标准极限与配合制即上偏差为零的轴;20.基准孔:在基孔制配合中选作基准的孔。对本标准极限与配合制即下偏差为零的孔.21.零线:在极限与配合图解中表示基本尺寸的一条直线以其为基准确定偏差和公差见下图.通常零线沿水平方向绘制正偏差位于其上负偏差位于其下见图;2020/1/1413图2-1公差与配合示意图图2-2公差带图基本术语2020/1/141422.偏差:某一尺寸实际尺寸极限尺寸等等减其基本尺寸所得的代数差23.基本偏差:在本标准极限与配合制中确定公差带相对零线位置的那个极限偏差见图;24.公差带:在公差带图解中由代表上偏差和下偏差或最大极限尺寸和最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域它是由公差大小和其相对零线的位置如基本偏差来确定见下图。25.标准公差因子:极限与配合制中用以确定标准公差的基本单位该因子是基本尺寸的函数。2020/1/1415(4)公差带在公差带图中,由代表上、下偏差两条直线所限定的一个区域称为公差带。在国家标准中,公差带包括:公差带大小由标准公差确定公差带位置由基本偏差确定公差带上偏差下偏差零线基本尺寸下偏差上偏差2020/1/141626.间隙:孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正见下图;27.最小间隙:在间隙配合中孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差。28.最大间隙:在间隙配合或过渡配合中孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸之差;29.过盈:孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负2020/1/1417图4间隙示意图2020/1/141830.基轴制配合:基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度对本标准极限与配合制是轴的最大极限尺寸与基本尺寸相等轴的上偏差为零的一种配合制2020/1/1419图5基本尺寸示意图2020/1/142031.基孔制配合:基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度对本标准极限与配合制是孔的最小极限尺寸与基本尺寸相等孔的下偏差为零的一种配合制2020/1/1421图6基孔制示意图2020/1/1422最大实体极限:对应于孔或轴最大实体尺寸的那个极限尺寸即轴的最大极限尺寸孔的最小极限尺寸最大实体尺寸是孔或轴具有允许的材料量为最多时状态下的极限尺寸最小实体极限:对应于孔或轴最小实体尺寸的那个极限尺寸即轴的最小极限尺寸孔的最大极限尺寸最小实体尺寸是孔或轴具有允许的材料量为最少时状态下的极限尺寸。2020/1/1423(1)尺寸偏差尺寸偏差=某一尺寸-基本尺寸偏差包括:实际偏差=实际尺寸-基本尺寸极限偏差极限偏差上偏差=最大极限尺寸—基本尺寸ES(孔)、es(轴)下偏差=最小极限尺寸—基本尺寸EI(孔)、ei(轴)2020/1/1424(2)尺寸公差(公差)尺寸公差是指尺寸允许的变动量。尺寸公差=最大极限尺寸—最小极限尺寸=上偏差—下偏差(3)零线零线是在公差带图中,确定偏差的一条基准直线,也叫零偏差线。2020/1/1425(5)标准公差标准公差就是国家标准所确定的公差。(6)基本偏差基本偏差就是用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差,一般指靠近零线的那个偏差。2020/1/1426(1)配合知识配合就是基本尺寸相同的、相互结合的孔与轴公差带之间的相配关系。基孔制基孔制是基本偏差固定不变的孔公差带,与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。基孔制的孔为基准孔,它的下偏差为零。基准孔的代号为“H”。ESEI=00基本尺寸H图2-11基孔制配合与基轴制配合2020/1/1428基轴制基轴制是基本偏差固定不变的轴公差带,与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度。基轴制的轴为基准轴,它的上偏差为零。基准轴的代号为“h”。es=0ei0基本尺寸h图2-11基孔制配合与基轴制配合2020/1/1430间隙配合;过渡配合;过盈配合(2)配合类型2020/1/1431间隙配合:当孔的公差带在轴的公差带之上,形成具有间隙的配合(包括最小间隙等于零的配合)。过盈配合:当孔的公差带在轴的公差带之下,形成具有过盈的配合(包括最小过盈等于零的配合)。过渡配合:当孔与轴的公差带相互交迭,既可能形成间隙配合,也可能形成过盈配合。(2)配合类型图2-11基孔制配合与基轴制配合2020/1/1433允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。间隙配合:配合公差=最大间隙—最小间隙过盈配合:配合公差=最大过盈—最小过盈过渡配合:配合公差=最大间隙+最大过盈配合公差=轴公差+孔公差标准公差系列教材P104表1-1公差单位(公差因子,单位μm(3)配合公差2020/1/1434(2)公差等级标准公差共分20级:IT01、IT0、IT1、IT2、…到IT18。IT—国际标准公差(ISOTolerance)的缩写代号IT7表示标准公差7级。从IT01至IT18,公差等级依次降低,相应的标准公差数值依次增大。图2-15基本偏差系列公差等级(见P105)基本偏差见下图或P1052020/1/1436(1)轴的基本偏差轴的基本偏差有了基本偏差和标准公差,就不难求出轴的另一个偏差(上偏差或下偏差):es=ei+ITei=es–IT请看P107表1-32020/1/1437(1)轴的基本偏差1)a、b、c三种用于大间隙或热动配合;2)d、e、f主要用于旋转运动;3)g主要用于滑动和半液体摩擦,或用于定位配合;4)cd、ef、fg适用于小尺寸的旋转运动件;5)j~h主要用于过渡配合,对中性好;6)p~zc主要用于过盈配合,保证轴和孔有足够的连接强度。2020/1/1438(2)孔的基本偏差孔的基本偏差当基本尺寸≤500mm时,孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得来的。孔与轴基本偏差换算的前提是:“基本偏差代号相当时,应保持配合相同”请看P106表1-2图2-17尺寸≤500mm轴的(方框内的)一般常用和(圆圈内的)优先公差三、公差与配合的基准制与公差等级图2-18尺寸≤500mm孔的(方框内的)一般常用和(圆圈内的)优先公差图2-19基孔制优先配合公差带图2-20基轴制优先配合公差带2020/1/14422.基准制的选用一般情况下,应优先选用基孔制。3.公差与配合的选用选择公差与配合的主要内容有:1)确定基准制;2)确定公差等级;3)确定配合种类。选择公差与配合的原则是在保证机械产品基本性能的前提下,充分考虑制造的可行性,并应使制造成本最低。三、公差与配合的基准制与公差等级2020/1/14434.公
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