第二章尺寸精度设计A

第二章尺寸精度设计第一节、概述第二节、极限与配合的基本术语第三节、极限与配合标准第四节、尺寸精度设计第一节、概述孔与轴的《极限与配合》标准是机械工程最重要的基础标准，制定最早，体系比较完善，也是学习其它互换性标准的基础。◆1944年：国民党政府制定了“尺寸公差与配合”的国家标准，但实际使用的是日本、德国、美国标准。◆1955年：参照苏联标准，第一机械工业部颁布“公差与配合”的部颁标准，此标准只是将苏联标准（OCT标准）付与了中文名词。◆1959年：颁布了“公差与配合”的国家标准GB159～174—1959（简称“旧国标”）（精度等级偏低、配合种类偏少）。◆1979年：参照国际标准制定了“公差与配合”的国家标准GB1800～1804—1979（简称“新国标”）取代GB159～174—1959。◆1992～1996年上述新国标进行了部分修订，将《公差与配合》改为《极限与配合》，用《极限与配合基础第一部分：词汇》（GB/T1800.1—1996）替代GB1800-1979中的《公差与配合的术语及定义》，用《一般公差线性尺寸的未注公差》（GB/T1804—1992）替代《未注公差尺寸的极限偏差》（GB1804—1979）。国家标准《极限与配合》中，公差与配合部分的标准主要包括：GB/T1800.1—1997《极限与配合基础第1部分：词汇》GB/T1800.2—1998《极限与配合基础第2部分：公差、偏差和配合的基本规定》GB/T1800.3—1998《极限与配合基础第3部分：标准公差和基本偏差数值表》GB/T1800.4—1999《极限与配合标准公差等级和孔、轴的极限偏差表》GB/T1801—1999《极限与配合公差带和配合的选择》GB/T1804—2000《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》现行的圆柱结合的国家标准•GB/T1800.2-1997（极限与配合基础第1部分：词汇）；•GB/T1800.2-1998（极限与配合基础第2部分：公差、偏差和配合的基本规定）；•GB/T1800.3-1998（极限与配合基础第3部分：标准公差与基本偏差数值表）；•GB/T1800.4-1999（极限与配合标准公差等级和孔、轴的极限偏差表）；•GB/T1801-1999（极限与配合公差带和配合的选择）；•GB/T1804-2000（一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差）等。注：新国标GB/T1804-2009极限与配合已经出台并在贯彻过程中。适用于圆柱和非圆柱形光滑工件的尺寸、公差、尺寸的检验以及由它们组成的配合。第二节、极限与配合的基本术语1.尺寸与公差的基本术语1）孔与轴（holeandshaft）孔通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱型的表面（由两个平行平面或切面的包容面）。轴是指工件的圆柱型表面（由两个平行平面或切面而形成的被包容面）。广义的孔与轴：孔为包容面（尺寸之间无材料），在加工过程中，尺寸越加工越大；而轴是被包容面（尺寸之间有材料），尺寸越加工越小。2）尺寸（size）尺寸是特定单位表示的两点之间距离的数值。通常用㎜表示（常省略）如直径Ø40、半径R20，宽度12，高度120，中心距60等。3）基本尺寸（basicsize）——现称公称尺寸基本尺寸是设计给定的尺寸，用D和d（L或l）表示（大写字母表示孔，小写字母表示轴）。它是根据产品的使用要求、零件的刚度等要求，计算或通过实验而确定的。它应该在优先数系中选择。公称尺寸（nominalsize）——是标准中规定的名义尺寸，是用户和生产企业希望得到的理想尺寸。如：孔：0.021025轴：0.0200.03325D=φ25d=φ254)实际尺寸（actualsize）实际尺寸是通过测量得到的尺寸（Da、da）实际尺寸并非尺寸的真值。5）极限尺寸（limitsofsize）极限尺寸允许尺寸变化的两个界限值。最大极限尺寸：Dmax、dmax最小极限尺寸：Dmin、dmin合格零件的实际尺寸应该是：6）最大实体状态(MMC)maximunmaterialcondition最大实体尺寸(MMS)naximunnaterialsizeMMC——实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内，并具有实体最大（即材料最多）时的状态。MMS——实际要素在MMC下的极限尺寸。孔最大实体尺寸DM=Dmin，轴最大实体尺寸dM=dmax即：孔MMS=Dmin，轴MMS=dmax7）最小实体状态(LMC)leastMaterialcondition，最小实体尺寸(LMS)leastMaterialsizeLMC——实际要素在给定长度上处处位于尺寸极之内，并具有实体最小（即材料最少）时的状态。LMS——实际要素在LMC下的极限尺寸。孔最小实体尺寸DL=Dmax，轴最小实体尺寸dL=dmin即：孔的LMS=Dmax，轴的LMS=dmin8）体外作用尺寸(externalfunctionsize)在被测要素的给定长度上，与实际内表面(孔)体外相接的最大理想面或与实际外表面(轴)体外相接的最小理想面的直径或宽度。内接的最大理想轴Dfe图孔和轴的体外作用尺寸实际孔外接的最大理想孔dfe实际轴单一要素的体内和体外作用尺寸9）体内作用尺寸(internalfunctionsize)在被测要素的给定长度上，与实际内表面(孔)体内相接的最小理想面或与实际外表面(轴)体内相接的最大理想面的直径或宽度。1)偏差（limitsofdeviation）某尺寸与基本尺寸的代数差,其值可正、可负或零。上极限偏差:最大极限尺寸与基本尺寸之差下极限偏差:最小极限尺寸与基本尺寸之差实际偏差:实际尺寸与基本尺寸之差注意：标注和计算偏差时前面必须加注“+”或“－”号（零除外）。2.公差、偏差的基本术语2)尺寸公差（Tolerance）尺寸公差是指允许尺寸的变动量孔：轴：问题：比较公差与偏差公差与偏差是两个不同的概念。公差表示制造精度的要求，反映加工的难易程度。偏差表示与基本尺寸远离程度，它表示公差带的位置，影响配合的松紧程度。3）公差带图：用尺寸公差带的高度和相互位置表示公差大小和配合性质。它由零线和公差带组成。1）零线确定偏差的基准线。2）公差带由代表上偏差和下偏差两条直线所限定的区域。基本尺寸孔公差带轴公差带0+-ESEIesei公差带图解：基本尺寸孔公差带轴公差带0+-ESEIeseia)零线：b)公差带特性：两个要素大小T标准公差位置极限偏差基本偏差标准化标准化(1)零线。(2)确定公差带大小位置。(3)孔、轴(或)或在公差带里写孔、轴。(4)作图比例基本一致，单位µm、mm均可。(5)基本尺寸相同的孔、轴公差带才能画在一张图上。3.配合的基本术语1)间隙配合（Clearancefit）具有间隙（含最小间隙等于零）的配合。孔的公差带位于轴的公差带之上，通常指孔大、轴小的配合。2）过盈配合（Interferencefit）具有过盈（含最小过盈等于零）的配合。孔的公差带位于轴公差带之下，通常是指孔小、轴大的配合。3)过渡配合（Transitionfit）可能产生间隙或过盈的配合。孔、轴公差带相互交叠，是介于间隙配合与过盈配合之间的配合。特点：其间隙或过盈的数值都较小，一般来讲，过渡配合的工件精度都较高例求下列三种孔、轴配合的极限间隙或过盈、配合公差，并绘制公差带图第三节、极限与配合标准◆2、标准公差◆3、基本偏差◆4、公差带代号和配合代号◆1、极限制◆5、基准制◆6、线性尺寸的未注公差1．极限制指经过标准化的公差与偏差制度。公差带有两个参数：一是公差带的大小（即宽度）；二是公差带相对于零线的位置。国标已将它们标准化，形成标准公差和基本偏差两个系列。2、标准公差将公差带大小予以标准化1)、公差等级在基本尺寸至500mm内，国家标准将标准公差等级规定为20个等级，在基本尺寸大于500至3150mm内规定了IT1至IT18共18个标准公差等级。依次为IT01IT0IT1……IT18等级高低＞IT7称为低于IT7级公差值小大＜IT7称为高于IT7级即公差等级相同，尺寸的精确程度相同标准公差数值表（摘自GB/T1800.1—2009）标准公差数值的确定方法即：T=ai或T=aI式中：a——公差等级系数，不同公差等级，不同尺寸段a值不同；i、I——标准公差因子（其中i用于500mm以下，I用于大于500mm时）；D——基本尺寸的几何平均值（mm）；标准公差因子i、I的确定：30.450.001iDD(通过生产实践，经统计得到)D1、D2分别为同一尺寸段落的首端尺寸与尾端尺寸21DDD=单位mm式中：D——基本尺寸的几何平均值（mm）；（μm）IT5各级标准公差公式另有规定，略。公差等级系数的确定：公差等级系数a是按优先数系或其派生系产生的，具有很强的规律性。尺寸分段：国家标准规定的标准公差T是由公差等级系数a与公差单位i的乘积所确定的。例：计算基本尺寸φ30mm的7级标准公差值，并通过查表比较。解：因φ30mm属于18-30mm的尺寸段基本尺寸的几何平均值：mmD24.233018标准公差因子：330.450.0010.4523.240.00123.241.31iDDm由表3.1得IT7=16i=16×1.31=20.96μm，约为21μm，查表可得：φ30IT7公差为21μm3、基本偏差基本偏差是用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。国家标准规定了孔和轴的各有28种基本偏差，见下图。这些不同的基本偏差便构成了基本偏差系列。GB/T1800.1-2009孔的基本偏差数值GB/T1800.1-2009孔的基本偏差的计算孔的基本偏差按轴的基本偏差值，通过一定规则换算得出。通用规则：一般对同一字母的孔的基本偏差与轴的基本偏差相对于零线是完全对称的。即孔与轴的基本偏差对应（例如A对应a）时，两者的基本偏差的绝对值相同，而符号相反，即：EI=–es或ES=–ei特殊规则：对于标准公差等级≤IT8的K，M，N和≤IT7的P～ZC，孔的基本偏差ES与同一字母的轴的偏差ei的符号相反，而绝对值差一个△值。即：ES=–ei+△其中：△=ITn–IT(n-1)4、公差带代号和配合代号由基本偏差代号和标准公差等级构成。例：Φ65k6、Φ40H7注出公差尺寸的公差带表示方法（1）、公差带代号轴的一般公差带119种，常用公差带（方框内）59种，优先公差带（带△号）13种。选用原则：选用公差带时，应按优先、常用、一般、任意公差带的顺序选用孔的一般公差带105种，常用公差带（方框内）44种，优先公差带（带△号）13种。在图中标注尺寸公差：（2）、配合代号例：查表确定φ30H8/f7和φ30F8/h7配合中孔、轴的极限偏差，计算两对配合的极限间隙。（1）查表确定φ30H8/f7配合中孔与配的极限偏差，基本尺寸φ30属于大于18-30mm尺寸段，查表得IT7=21μm，IT8=33μm。对于基准孔H8的EI=0，其ES为：ES=EI+IT8=+33μm对于轴f7，查表得es=–20μm，其ei为：ei=es–IT7=–20–21=–41μm由此：033.0030830H020.0041.030730f（3）计算极限间隙对于φ30H8/f7：Xmax=ES–ei=+33–(–41)=+74μmXmin=EI–es=0–(–20)=+20μm对于φ30F8/h7：X′max=ES–ei=+53–(–21)=74μmX′min=EI–es=+20–0=+20μm（2）查表确定φ30F8/h7配合中孔与轴的极限偏差，同理可得：+0.053+0.02030F8=300-0.02130h7=305、基准制：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所形成各种配合的制度。基孔制配合的孔称为基准孔，代号为H，其EI=0。图基孔制配合与基轴制配合孔的加工方法：钻孔基轴制配合：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所形成的各种配合的制度。基轴制配合的轴称为基