互換性與測量技術(shù)課件135

主講教師：李莉互換性與測量技術(shù)機(jī)電工程學(xué)院課程要求：注意課后認(rèn)真看書復(fù)習(xí)考核要求課程性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)課，聯(lián)系機(jī)械設(shè)計(jì)課與機(jī)械制造工藝課程的紐帶，貫穿于機(jī)械設(shè)計(jì)、編制工藝、加工、檢測和裝配等幾乎整個(gè)機(jī)械生產(chǎn)過程。

本門課主要內(nèi)容：

1.幾何精度、互換性、標(biāo)準(zhǔn)化的基本概念

2.幾何精度評定項(xiàng)目、指標(biāo)

3.讀圖，標(biāo)注。典型零件的精度設(shè)計(jì)和檢測方法1.1 機(jī)械制造中的互換性

互換性的含義：互換性即事物可以相互替代的特性。

機(jī)械制造中的互換性按規(guī)定的幾何、物理及其它質(zhì)量參數(shù)的極限范圍或公差，來分別制造機(jī)器的各組成部分，使其在裝配或更換時(shí)不需附助加工或修配，便能很好的滿足使用和生產(chǎn)上的要求。1.1.2互換性的分類1.按決定參數(shù)分（1）幾何參數(shù)互換性（即是狹義互換性，也是本門課研究的主要內(nèi)容。）（2）功能互換性：通過規(guī)定功能參數(shù)的極限范圍所達(dá)到的互換性。（1）完全互換性（絕對互換）

2.按方法及程度分

分組互換修配互換調(diào)整互換（2）不完全互換3.按部位或范圍分（1）外互換性：部件或機(jī)構(gòu)與其他相配零件間的互換性。從使用方便考慮，常用完全互換。（2）內(nèi)互換性：部件或機(jī)構(gòu)內(nèi)部組成零件間的互換性。從加工經(jīng)濟(jì)性考慮，常采用分組互換。1.1.3．互換性的作用

任何機(jī)械的生產(chǎn)，其設(shè)計(jì)過程都是：整機(jī)—部件—零件，其制造過程則是：零件—部件—整機(jī)。無論是設(shè)計(jì)過程還是制造過程還是使用過程，都需要把互換性原則貫徹始終。

1.1.4互換性的發(fā)展

標(biāo)準(zhǔn)：對重復(fù)事務(wù)和概念做的統(tǒng)一規(guī)定。以科學(xué)、技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的綜合成果為基礎(chǔ)，經(jīng)有關(guān)方面協(xié)商一致，由主管部門批準(zhǔn)，以特定的形式發(fā)布，作為共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)化涉及對象的重復(fù)性，認(rèn)知性。制定標(biāo)準(zhǔn)需要協(xié)商，發(fā)布后要有權(quán)威性。并具有強(qiáng)制性和法規(guī)性1.2標(biāo)準(zhǔn)化及優(yōu)先數(shù)系1.2.2標(biāo)準(zhǔn)的分類1.按照標(biāo)準(zhǔn)對象的特征分

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)方法標(biāo)準(zhǔn)安全、衛(wèi)生與環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)2.按照標(biāo)準(zhǔn)對象的性質(zhì)分

工作標(biāo)準(zhǔn)管理標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3.按級別分專業(yè)或部委標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)1.2.3標(biāo)準(zhǔn)化

指在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)和管理學(xué)社會(huì)實(shí)踐中，對重復(fù)性的事物和概念，通過制定(修訂)、發(fā)布和實(shí)施各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以獲得國民經(jīng)濟(jì)最佳秩序和最佳社會(huì)效益的全過程。標(biāo)準(zhǔn)化的作用

（1）從技術(shù)上，是組織社會(huì)化大生產(chǎn)的重要手段，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)的前提。（2）從貿(mào)易上看，是提高市場競爭力的技術(shù)保證。如企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.4技術(shù)參數(shù)數(shù)值系列的標(biāo)準(zhǔn)化

優(yōu)先數(shù)系：是對各種技術(shù)參數(shù)的數(shù)值進(jìn)行協(xié)調(diào)、簡化和統(tǒng)一的一種科學(xué)的數(shù)值制度。優(yōu)先數(shù)系的本質(zhì)是在十進(jìn)數(shù)段內(nèi)按等比數(shù)列分檔，并可跨越十進(jìn)數(shù)段而延伸。基本系列有R5、R10、R20和R40。

優(yōu)先數(shù)系的定義，概括了這樣幾層含義：其一，它是等比數(shù)列，(它區(qū)別于等差數(shù)列)，而且是近似的，這更合乎實(shí)用其二，一個(gè)系列有其確定的公比。如R5系列，其公比為；不同的系列，它們的公比不相同，這說明它們排列的疏密程度是不一樣的。其三，項(xiàng)值中含有10的整數(shù)冪。以1～10這個(gè)十進(jìn)制段為基礎(chǔ)，每往后跨一個(gè)十進(jìn)段，則每個(gè)項(xiàng)值都乘以10，每向前跨一個(gè)十進(jìn)段，則每個(gè)相應(yīng)項(xiàng)值除以10，這樣可以使該系列向兩端延伸。優(yōu)先數(shù)系中的任一個(gè)項(xiàng)值均為優(yōu)先數(shù)。優(yōu)先數(shù)系的主要特征

1.相對差不變同一系列中，任意相鄰兩個(gè)優(yōu)先數(shù)常用值的相對差近似不變。例如R5系列：1、1.6、2.5、4、6.3、10

相對差不變，這是等比數(shù)列最本質(zhì)的特性。這樣才能使數(shù)量分級相對均勻合理，疏密適度，在很寬的數(shù)值范圍內(nèi)，以較少的品種規(guī)格最大限度地滿足用戶的需要。

2.兩端延伸性Rr系列(基本系列、補(bǔ)充系列)中的項(xiàng)值可按十進(jìn)法向兩端延伸。表(1-1)中提供了1～10這個(gè)十進(jìn)段內(nèi)的各項(xiàng)值，若跨越十進(jìn)段，可用表中的各項(xiàng)值乘以10的整數(shù)冪(如10，100，1000，…或0.1，0.01，0.001，…)求得。3.依次包含性

這一特性指的是R5、R10、R20、R40、R80系列之間的關(guān)系。其一，R5系列的全部項(xiàng)值全包括在R10系列之中；其二，從R10系例中隔項(xiàng)取值，便成為R5系列；其三，R5系列兩項(xiàng)之間插入中間項(xiàng)值便成為R10系列。

這一特性說明數(shù)值分級，R5、R10、R20、R40等依次地由疏到密，這為新品種試制生產(chǎn)提供了技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的合理性。4.乘、除、乘方，仍為優(yōu)先數(shù)

同系列中，任意兩項(xiàng)的理論值之乘積或商，任意一項(xiàng)理論值之整數(shù)的乘方，仍為此系列中一個(gè)優(yōu)先數(shù)理論值。4×6.3≈25，40/1.6=254×4=16，8×8=6425.優(yōu)先數(shù)的對數(shù)為等差數(shù)列

同一系列中各優(yōu)先數(shù)理論值之對數(shù)值構(gòu)成一個(gè)等差數(shù)列。例：lg40=1.600lg25＝1.400lg16=1.200這為工程上繪制圖表提供了簡明清晰的可能性，線條排列均勻。6.一些重要常數(shù)可以處理為優(yōu)先數(shù)

科學(xué)技術(shù)上一些重要的常數(shù)可以近似地處理為優(yōu)先數(shù)，這對于優(yōu)先數(shù)的傳播性以及運(yùn)算方面都帶來很大的好處。

π＝3.1415≈3.152π≈6.3π×π

≈10優(yōu)先數(shù)系的優(yōu)點(diǎn)經(jīng)濟(jì)合理的數(shù)值分級制度（相對差不變）簡化協(xié)調(diào)統(tǒng)一的基礎(chǔ)。具有廣泛的適應(yīng)性。（延伸性、包含性）第三章圓柱體結(jié)合尺寸精度

的控制與評定

3.1基本術(shù)語

圓柱體結(jié)合是機(jī)械制造中最廣泛的一種結(jié)合，為了便于研究，將其簡化為孔與軸的結(jié)合。極限與配合制是最基本的互換性標(biāo)準(zhǔn)，必須依據(jù)它對幾何精度進(jìn)行控制與評定。首先了解有關(guān)的基本概念、術(shù)語及定義。

1.

軸：通常指圓柱形外表面，也指非圓柱形外表面。2.孔：通常指圓柱形內(nèi)表面，

也指非圓柱形內(nèi)表面。鍵與鍵槽的結(jié)合中，鍵就是軸，鍵槽就是孔。從裝配關(guān)系講，軸是被包容面，孔是包容面。從加工過程看隨著余量的切除，孔的尺寸越來越大，軸的尺寸越來越小。就測量而言，軸用外卡尺，孔用內(nèi)卡尺。3.尺寸：用特定單位表示線性尺寸值的數(shù)字，本書中，若單位為mm或μm，則可不標(biāo)單位。

4.有關(guān)尺寸的定義尺寸基本尺寸：設(shè)計(jì)時(shí)給定（應(yīng)按手冊進(jìn)行圓整）的尺寸，孔用D表示，軸用d表示極限尺寸：極限尺寸是允許尺寸變動(dòng)范圍的兩個(gè)界限尺寸實(shí)際尺寸：用兩點(diǎn)法測得的尺寸Da/da最大極限尺寸：Dmax/dmax最小極限尺寸：Dmin/dmin極限尺寸與實(shí)際尺寸可以用基本尺寸與偏差表示。

四、有關(guān)偏差、公差和公差帶的定義1.尺寸偏差(簡稱偏差

Deviation)尺寸偏差：某一尺寸－基本尺寸極限偏差:極限尺寸－基本尺寸實(shí)際偏差：實(shí)際尺寸－基本尺寸上偏差：最大極限尺寸－基本尺寸下偏差：最小極限尺寸－基本尺寸孔ES=Dmax-D孔EI=Dmin-D軸es=dmax-d軸ei=dmin-d△a=Da-Dδa=da-d

各種偏差可以為正、負(fù)或零值。偏差值除零外，前面必須冠以正負(fù)號。尺寸的實(shí)際偏差必須介于上偏差與下偏差之間，該尺寸才算合格。極限偏差用于控制實(shí)際偏差。6.尺寸公差尺寸公差是指尺寸的允許變動(dòng)量?？缀洼S的公差分別用Th和Ts表示。公差與極限尺寸和極限偏差的關(guān)系如下：

Th=Dmax-Dmin=ES-EITs=dmax-dmin=es-ei

公差值表示加工的精度，反應(yīng)加工的難易程度。永遠(yuǎn)大于零。公差和偏差與基本尺寸和極限尺寸之間的關(guān)系用公差帶圖表示。7.公差帶公差帶是由代表上、下偏差或最大最小極限尺寸的直線所確定的一個(gè)允許尺寸變動(dòng)的區(qū)域。

由圖可以看出，基本尺寸是公差帶圖的零線，是衡量公差帶位置的起始點(diǎn)。圖中EI和es是決定孔、軸公差帶位置的極限偏差。EI和es的絕對值越大，孔、軸公差帶離零線就越遠(yuǎn)；絕對值越小，則孔、軸公差帶離零線就越近

國家標(biāo)準(zhǔn)把用以確定公差帶相對零線位置的上偏差或下偏差稱為基本偏差，它往往是離零線近的或位于零線的那個(gè)偏差。公差的大小，即公差值的大小，它是指沿垂直于零線方向度量的公差帶寬度。沿零線方向的寬度是畫圖時(shí)任意確定的，不具有特定含義。在畫公差帶圖時(shí)，基本尺寸以毫米(mm)為單位標(biāo)出，公差帶的上、下偏差用微米(μm)為單位標(biāo)出，也可以用毫米(mm)。上、下偏差的數(shù)值前冠以“＋”或“－”號，零線以上為正，以下為負(fù)。與零線重合的偏差，其數(shù)值為零，不必標(biāo)出。8.配合：基本尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸的公差帶的關(guān)系。

這里根據(jù)公差帶位置關(guān)系的不同，將配合類型分為三類。分別為間隙配合、過渡配合和過盈配合。9.間隙或者過盈孔尺寸－軸尺寸（裝配前）為正：間隙,用X表示，為負(fù)：過盈,用Y表示10.間隙配合

孔的公差帶在軸的公差帶之上的配合。即保證有間隙的的配合。用最大、最小間隙限制間隙大小的浮動(dòng)Xmax=Dmax-dmin=ES-eiXmin=Dmin-dmax=EI-es

間隙主要用在孔軸間的活動(dòng)連接，間隙的作用在于儲(chǔ)存潤滑油、補(bǔ)償變形和制造和安裝誤差。11.過盈配合

孔的公差帶在軸的公差帶之下的配合。即保證有過盈的的配合。用最大、最小過盈限制過盈量大小的浮動(dòng)Ymax=Dmin-dmax=EI-es

Ymin=Dmax-dmin=ES-ei

過盈配合主要用與孔軸間的緊固連接，不允許有相對運(yùn)動(dòng)，傳遞推力或扭矩的場合?？捎脡喝敕ɑ驘崦浝淇s法裝配。12.過渡配合

孔軸公差帶相互交疊的配合?？赡苡虚g隙也可能有過盈的配合。用最大間隙和最大過盈來限制他們的允許變動(dòng)量。Xmax=Dmax-dmin=ES-ei

Ymax=Dmin-dmax=EI-es

主要用于孔軸間的定位連接。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的過渡配合的間隙或過盈量都很小，因此可以保證零件的對中性和同軸度，也便于安裝與拆卸。13.配合公差

是指間隙或過盈量的允許變動(dòng)量，為正值。與公差帶相似，公差帶是由代表最大、最小間隙量或最大最小過盈量的直線所確定的一個(gè)允許尺寸變動(dòng)的區(qū)域。所以：對于間隙配合Tf=Xmax-Xmin

對于過盈配合Tf=Ymin-Ymax

對于過渡配合Tf=Xmax-YmaxTf=Xmax-Xmin=(ES-ei)-(EI-es)=(ES-EI)+(es-ei)=Th+Ts例1計(jì)算孔與軸配合的極限間隙和配合公差，并畫出孔、軸公差帶和配合公差帶圖。例2

計(jì)算孔與軸的配合極限過盈、平均過盈和配合公差，并畫出孔、軸公差帶和配合公差帶圖。

例3計(jì)算孔與軸配合的極限間隙、極限過盈、平均間隙(或平均過盈)和配合公差，并畫出孔、軸公差帶圖和配合公差帶圖。

由以上三個(gè)例子可以看出，配合公差帶的位置越靠上，配合越松；位置越靠下，配合越緊。所以配合公差帶的位置決定了配合的松緊。而大小決定了配合的精度和加工難易程度。14.基孔制配合

以孔公差帶位置為基準(zhǔn)固定不變，改變軸公差帶的位置，從而獲得不同性質(zhì)配合的一種制度?；字频目追Q為基準(zhǔn)孔，它的基本偏差為下偏差(EI)，偏差值為零。15.基軸制配合

以軸的公差帶位置為基準(zhǔn)固定不變，改變孔公差帶的位置，從而獲得不同性質(zhì)配合的一種制度?；S制的軸稱為基準(zhǔn)軸，它的基本偏差為上偏差(es),偏差值為零。3.2常用尺寸孔軸《極限與配合》

ISO將形成公差帶的要素標(biāo)準(zhǔn)化，即將“公差帶的大小”與“公差帶的位置”這兩個(gè)基本要素分別標(biāo)準(zhǔn)化，形成標(biāo)準(zhǔn)公差系列和基本偏差系列。

3.3.1標(biāo)準(zhǔn)公差1.公差因子對于基本尺寸相同的零件，公差值是零件尺寸可以浮動(dòng)的范圍，可以反映出零件的制造精度，但是不同基本尺寸的零件，顯然不能只按公差值來評定精度。因此需要建立公差因子。標(biāo)準(zhǔn)公差按下式確定：

IT=a×i

IT5～I(xiàn)T18：式中D以mm為單位,是基本尺寸的計(jì)算值，該值為尺寸分段中首、尾兩尺寸的幾何平均值。IT01～I(xiàn)T4為高等級公差，計(jì)算公式與上式不同。各級公差的計(jì)算公式如表2-1（P15）。系數(shù)a在ISO中是評定精度等級過公差等級的唯一的指標(biāo)，不隨公差帶的位置而改變，且對孔、軸都一樣。2.公差等級

為了簡化和統(tǒng)一對公差的要求，使得各等級既能滿足廣泛的不同使用要求，又能大致代表各種加工方法的精度，有利于設(shè)計(jì)與制造，必須劃分公差等級。

ISO對≤500mm尺寸范圍，規(guī)定公差等級20級，用IT(ISOTolerance的縮寫)與阿拉伯?dāng)?shù)字表示：IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT17、IT18。其中IT01等級最高，依次降低，IT18為最低級。標(biāo)準(zhǔn)公差的大小，即公差等級的高低，決定了孔、軸的尺寸精度和配合精度。在確定孔、軸公差時(shí)，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)公差等級取值，以滿足標(biāo)準(zhǔn)化和互換性的要求。3.基本尺寸分段為減少公差項(xiàng)目，統(tǒng)一公差值，以簡化公差表格，便于利用，需對基本尺寸分段。如附表2.1,2.2（P37）所示。3.3.2基本偏差1.基本偏差的意義與代號基本偏差是上下偏差中絕對值較小的一個(gè)，用于確定公差帶的位置。ISO對孔軸各規(guī)定了28個(gè)基本偏差，用拉丁字母（英文讀音）表示。大寫字母代表孔，小寫字母代表軸。如圖2.16（P16）所示。2.基本偏差的計(jì)算

軸的基本偏差根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出一系列的計(jì)算公式如表2.2（P16）?？椎幕酒顢?shù)值是以相應(yīng)軸的基本偏差為基礎(chǔ)換算得到的。

換算的原則是：在孔和軸為同一公差或孔比軸低一級的配合條件下，按基孔制形成的配合和按基軸制形成的配合，兩者配合的性質(zhì)相同。簡言之，即兩種基準(zhǔn)制的同名配合應(yīng)得到相同的配合性質(zhì)。如Φ30H7/f6與Φ30F7/h6。

這一換算原則是基于工藝等價(jià)原則提出來的。所謂工藝等價(jià)是指加工孔和軸的難易程度相當(dāng)。在常用尺寸段，加工同一基本尺寸和公差的孔、軸時(shí)，顯然加工孔要比加工軸難一些，為了使它們的加工難易程度相當(dāng)，需要使孔的公差等級比軸的公差等級低一級。

（1）對于≤500mm的零件，公差等級在IT8以上，推薦孔比軸低一級。（2）IT9以下的采用同級配合。（3）對>500mm的零件，一般采用同級配合。（4）≤3mm的零件，由于工藝的多樣性，三種情況都有。

根據(jù)上述換算原則，孔的基本偏差分別按兩種規(guī)則進(jìn)行換算。

(1)通用規(guī)則

通用規(guī)則是指用同一字母(孔大寫、軸小寫)所代表的孔、軸基本偏差絕對值相同，符號相反。即

EI=-es

ES=-ei（2)特殊規(guī)則特殊規(guī)則是指孔的基本偏差等于用通用規(guī)則換算得到的基本偏差再加上一個(gè)修正值△。其中，△為孔的公差等級比軸低一級時(shí)，兩者標(biāo)準(zhǔn)公差的差值。即

ES=-ei+△△=ITn-ITn-1式中ITn為孔的標(biāo)準(zhǔn)公差Th，ITn-1為比孔高一級的軸的標(biāo)準(zhǔn)公差Ts。應(yīng)用范圍：1）A-H的孔與基準(zhǔn)軸配合時(shí)或a-h的軸與基準(zhǔn)孔配合時(shí)。Xmin=∣es∣或∣EI∣故無論孔與軸的公差等級是否相等，EI=-es2）K-ZC的孔與基準(zhǔn)軸配合時(shí)或k-zc的軸與基準(zhǔn)孔配合時(shí)為過度配合或過盈配合。∣Ymax∣=∣ES∣+Th

或∣ei∣+Ts

。若孔與軸等級相同則ES=-ei

以上都采用通用規(guī)則若孔的精度等級比軸低一級則ES=-ei+△此時(shí)采用特殊規(guī)則。孔軸的基本偏差數(shù)值大小如附表2.2,2.3（P37）所示。例3.6：畫出Φ50H7/f6的公差值帶圖和配合公差帶圖。公差帶與配合由前面已知，我國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了20個(gè)公差等級和孔、軸的28種基本偏差。J限用3個(gè)公差等級，j限用4個(gè)公差等級。這樣，在基本尺寸≤500mm的常用尺寸范圍內(nèi)，孔可組成20×27+3=543種公差帶，軸可組成20×27+4=544種公差帶，這些孔、軸公差帶又可組成更多數(shù)目的配合。如果不加限制，任意選用這些公差帶和配合，將不利于生產(chǎn)。為了減少零件、定值刀具、量具和工藝裝備的品種和規(guī)格，國家標(biāo)準(zhǔn)對所選用的公差帶與配合作了必要的限制

GB/T1801-1999按三種情況(一般，常用，優(yōu)先)規(guī)定了孔和軸的公差帶。如圖2.21、2.22和表2.7、2.8（P24）。3.4尺寸精度設(shè)計(jì)的基本方法機(jī)械設(shè)計(jì)原則是：保證質(zhì)量，盡可能降低成本。

精度設(shè)計(jì)的基本方法有類比法、計(jì)算法和試驗(yàn)法。3.4.1配合制的選擇1.基準(zhǔn)制有基孔制和基軸制。規(guī)定基準(zhǔn)制是為了得到一系列配合，以滿足廣泛需要，同時(shí)又避免實(shí)際選用的極限尺寸的數(shù)目繁多。確定基準(zhǔn)制應(yīng)從工藝、結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)性考慮。2）在同一基本尺寸的軸上，同時(shí)安裝幾個(gè)不同松緊配合的孔件時(shí)，采用基軸制。

（1）工藝性：在一般情況下優(yōu)先采用基孔制，因?yàn)椴捎没字瓶蓽p少這些刀具和量具的品種、規(guī)格和數(shù)量。加工軸所用的刀具一般為非定值刀具，同一把刀可加工不同尺寸的軸件，這顯然是經(jīng)濟(jì)合理的選擇。（3）采用冷拉棒材直接作軸時(shí)，因軸的尺寸、形狀準(zhǔn)確，表面質(zhì)量也高，不需再加工，所以可獲得較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。此時(shí)把軸視為標(biāo)準(zhǔn)件，因此要采用基軸制。（4）標(biāo)準(zhǔn)件的外表面與其他零件的內(nèi)表面配合時(shí)，也要采用基軸制。

2.基本尺寸大于500-3150mm，一般采用基孔制的同級配合。還可采用配制配合。配置配合是指以孔軸中一個(gè)零件的實(shí)際尺寸為基數(shù)，來配制另外一個(gè)零件的工藝措施。3.4.2公差等級的確定確定公差等級的實(shí)質(zhì)，就是解決零件的使用要求和制造工藝與成本之間的矛盾。要考慮工藝、配合、有關(guān)零部件及實(shí)例。聯(lián)系工藝

若按使用要求確定配合公差Tf后，則必須滿足Tf=Ts+Th。

Ts和Th的分配按工藝等價(jià)原則來分配

2.聯(lián)系配合

孔軸的公差等級會(huì)影響間隙或過盈的變動(dòng)，如過渡和過盈配合不允許間隙或過盈變動(dòng)太大，一般應(yīng)采用較高公差等級（Ts≤IT7，Th≤IT8）。對于間隙配合，若間隙小，公差等級應(yīng)高，若間隙大，則公差等級應(yīng)低。3.聯(lián)系有關(guān)零部件和機(jī)構(gòu)如齒輪孔與軸配合的公差等級與齒輪精度有關(guān)，滾動(dòng)軸承與孔配合的公差等級與軸承的精度等級有關(guān)。4.聯(lián)系實(shí)例通過分析對比來選擇公差等級?？蓞⒖际謨浴T01~IT1用于量塊IT1~IT7用于量規(guī)IT2~IT5用于精密配合，如軸承各零件的配合IT5~IT10用于有精度要求的重要場合，如機(jī)密機(jī)床主軸的軸頸和軸承的配合。IT11~IT12用于不重要的配合IT12~IT13用于非配合尺寸5.一般公差一般公差是在車間普通工藝條件下，機(jī)床設(shè)備一般加工能力可保證公差。（1）線性尺寸的一般公差主要用于較低精度的非配合尺寸。（2）不需注出其極限偏差,標(biāo)注在技術(shù)文件中，如GB/T1804-m（3）分為4等：f(精密級)、m(中等級)、c(粗糙級)、v(最粗級)。5）當(dāng)兩個(gè)表面分別由不同類型的工藝(例如切削和鑄造)加工時(shí)，它們之間的線性尺寸的一般公差，應(yīng)按規(guī)定的兩個(gè)一般公差數(shù)值中的較大值確定。（6）采用一般公差的線性尺寸，在正常車間加工精度保證的條件下，一般可不用檢驗(yàn)。3.4.3配合的確定1.配合選擇分析配合的選擇是為了解決孔與軸在工作時(shí)的關(guān)系，以保證機(jī)器的正常工作。配合性質(zhì)不僅與基本偏差有關(guān)，還與公差等級和基本尺寸有關(guān)。（1）確定配合類別。若零件間有相對運(yùn)動(dòng)，必須用間隙配合。若無相對運(yùn)動(dòng)，而有鍵、銷或螺釘緊固，也可用間隙配合。若無相對運(yùn)動(dòng)，受力大，則用過盈配合；若受力小，且主要定心或便于拆卸，則用較緊的過渡配合。（2）配合松緊按實(shí)例選擇，并適當(dāng)調(diào)整。（3）配合的基本偏差選用參照國標(biāo)。2.影響配合的其他因素。（1）熱變形標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的均為溫度為20度，當(dāng)工作溫度不是20度，特別是孔軸的溫差很大時(shí)，或其線膨脹系數(shù)相差很大時(shí)，應(yīng)考慮熱變形的影響。（2）裝配變形過盈配合在裝配時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，或損失一部分過盈量。（3）生產(chǎn)方式大批量生產(chǎn)，多用調(diào)整法加工，尺寸一般在公差帶的中央附近。單件小批量生產(chǎn)多用試切法加工，尺寸一般接近最大實(shí)體尺寸，同一種配合，后一種一般比前一種緊。（4）精度儲(chǔ)備類似于強(qiáng)度設(shè)計(jì)引入的“安全系數(shù)”，以補(bǔ)償裝配變形和使用過程中的磨損、變形等。間隙配合的設(shè)計(jì)計(jì)算間隙配合分兩種情況：一是用于定位的不動(dòng)結(jié)合。一是用于孔軸有相對運(yùn)動(dòng)的結(jié)合。對于間隙定位結(jié)合：由于有間隙，孔軸的軸線有可能發(fā)生相對偏移或歪斜。所以可以根據(jù)允許的軸線偏移或歪斜，確定出允許的最大間隙。再根據(jù)對可裝配性的要求，確定最小間隙。并做適當(dāng)調(diào)整。對于孔軸相對做直線運(yùn)動(dòng)，即滑動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)。對于孔軸相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可由其各種指標(biāo)計(jì)算出最佳間隙或極限間隙。并做適當(dāng)調(diào)整。涉及到流體動(dòng)力學(xué)等。(1)由極限間隙(或極限過盈)求配合公差Tf。

Tf=Xmax-Xmin(2)根據(jù)配合公差Tf求孔、軸公差。由前幾節(jié)可知：Tf=Th+Ts，查標(biāo)準(zhǔn)公差表，可得到孔、軸的公差等級。如果在公差表中找不到任何兩個(gè)相鄰或相同等級的公差之和恰為配合公差，此時(shí)應(yīng)按下列關(guān)系確定孔、軸的公差等級：

ITh+ITs≤Tf式中，ITh為孔的公差等級，ITs為軸的公差等級。同時(shí)考慮到孔、軸精度匹配和“工藝等價(jià)原則”(3)確定基準(zhǔn)制(4)由極限間隙確定非基準(zhǔn)件的基本偏差代號。例1孔、軸的基本尺寸為φ30mm，要求配合間隙為Xmin=+20μm，Xmax=+55μm。試確定公差配合。（1）Tf=Xmax-Xmin=35μm

（2）查表得：IT7+IT6=21+13=34<35μm。軸用IT6，孔用IT7。（3）假定用基軸制。es=0，ei=es-Ts=-13（4）Xmin=EI-es=>EI=+20，查表得孔的基本偏差代號為F。公差配合代號為φ30F7/h6（5）驗(yàn)算：Xmin’=20，Xmax’=54,合格。3.6過盈配合的設(shè)計(jì)計(jì)算過盈配合廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件的固定連接，結(jié)構(gòu)簡單，不需任何附加緊固件，且承載能力高。但裝配精度要求高，需用脹縮法或壓入法。Ymax由配合零件的保證強(qiáng)度決定，Ymin由連接的強(qiáng)度保證。還要考慮儲(chǔ)備精度，并根據(jù)具體條件進(jìn)行調(diào)整。最終確定Ymax和Ymin。(2)根據(jù)配合公差Tf求孔、軸公差。由前幾節(jié)可知：Tf=Th+Ts，查標(biāo)準(zhǔn)公差表，可得到孔、軸的公差等級。如果在公差表中找不到任何兩個(gè)相鄰或相同等級的公差之和恰為配合公差，此時(shí)應(yīng)按下列關(guān)系確定孔、軸的公差等級：

ITh+ITs≤Tf式中，ITh為孔的公差等級，ITs為軸的公差等級。同時(shí)考慮到孔、軸精度匹配和“工藝等價(jià)原則”(1)由極限過盈求配合公差Tf。

Tf=Ymin-Ymax(3)確定基準(zhǔn)制(4)極限過盈確定非基準(zhǔn)件的基本偏差代號。例2孔、軸的基本尺寸為φ30mm，配合要求為Ymin=-26μm，Ymax=-63μm。試確定公差配合。解：（1）Tf=Ymin-Ymax=37μm（2）查表得：IT7+IT6=21+13=34<37μm。軸用IT6，孔用IT7。（3）假定用基孔制。EI=0，

ES=EI+Th=+21（4）Ymin=ES-ei=+21-ei=-26，ei=+47。查表得孔的基本偏差為+48，代號為u。

（5）驗(yàn)算：Ymin’=-27，Ymax’=-61,合格。3.6過渡配合的設(shè)計(jì)計(jì)算

過渡配合廣泛應(yīng)用于要求定心精度高，可拆卸的固定結(jié)合。根據(jù)定心精度的要求，可得最大間隙，根據(jù)方便拆卸的特性，可得最大過盈。(1)由極限間隙(或極限過盈)求配合公差Tf。

Tf=Xmax-Ymax(2)根據(jù)配合公差Tf求孔、軸公差。由前幾節(jié)可知：Tf=Th+Ts，查標(biāo)準(zhǔn)公差表，可得到孔、軸的公差等級。如果在公差表中找不到任何兩個(gè)相鄰或相同等級的公差之和恰為配合公差，此時(shí)應(yīng)按下列關(guān)系確定孔、軸的公差等級：

ITh+ITs≤Tf式中，ITh為孔的公差等級，ITs為軸的公差等級。同時(shí)考慮到孔、軸精度匹配和“工藝等價(jià)原則”(3)確定基準(zhǔn)制(4)由極限間隙確定非基準(zhǔn)件的基本偏差代號。例3孔、軸的基本尺寸為φ30mm，配合要求為Xmax=20μm，Ymax=-16μm。試確定公差配合。解：（1）Tf=Xmax-Ymax=36μm（2）查表得：IT7+IT6=21+13=34<36μm。軸用IT6，孔用IT7。

（3）假定用基軸制。es=0，

ei=es-Ts=-13（4）Xmax=ES-ei=ES-（-13）=20，ES=+7。Ymax=EI-es=EI=-16，孔的基本偏差為上偏差，查表得孔的基本偏差為+6，代號為K。（5）驗(yàn)算：Xmax’=19，Ymax’=-15,合格?？?、軸公差與配合在圖樣上的標(biāo)注1.零件的標(biāo)注2.部件的標(biāo)注配合的標(biāo)注工序圖的標(biāo)注3.裝配圖的標(biāo)注3.8尺寸精度的控制3.8.1檢測方法1.按測量量是否為被測量分（1）直接測量：從測量儀器上得到測量的量（絕對測量）或其相對于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值（相對測量）。（2）間接測量：測量有關(guān)量，通過一定的關(guān)系得到被測量。（1）接觸測量：儀器的測量頭與被測零件表面接觸。（2）非接觸測量：儀器的測量頭與被測零件表面不接觸，沒有機(jī)械的測量力。2.按是否有測量力分3.8.2.測量儀器光滑極限量規(guī)：無刻度的專用定值檢驗(yàn)工具。有通規(guī)和止規(guī)。極限指示計(jì)：可調(diào)檢驗(yàn)工具，可測出零件相對于標(biāo)準(zhǔn)件的偏差。通用量具：通常用兩點(diǎn)法測量實(shí)際尺寸。3.8.3.檢測條件1.檢測溫度2.測量力

另外，量具的精確度、操作人員的素質(zhì)與習(xí)慣也會(huì)影響測量結(jié)果。由于測量誤差對的影響，可能造成誤收和誤廢。就是說，測量誤差會(huì)使實(shí)際公差帶縮小或擴(kuò)大?？紤]到測量誤差的影響，零件可能的最小的制造公差為生產(chǎn)公差，可能的最大公差為保證公差。3.8.4檢測原則和驗(yàn)收極限零件尺寸應(yīng)在極限尺寸范圍之內(nèi)。驗(yàn)收極限有兩種方案：1.與工件尺寸極限重合。2.驗(yàn)收極限尺寸自工件極限尺寸向公差帶內(nèi)收縮一個(gè)允許值。作業(yè)：P362.2,2.5(1)(3)(5)第五章表面特征的控制與評定5.1表面特征的意義5.1.1表面特征的形成與劃分

零件或工件的表面是指物體與周圍的介質(zhì)區(qū)分的物理邊界。經(jīng)過加工所得的零件表面，實(shí)際上都不是完全理想的表面。表面質(zhì)量包括表面粗糙度、波紋度、形狀誤差，表層加工硬化的程度和深度，表面殘余應(yīng)力的性質(zhì)和大小。粗糙度：波距<1mm波紋度：波距1~10mm宏觀形狀誤差：波距>10mm

其中除表面粗糙度外，其他誤差在加工時(shí)都可以采取措施加以控制，目前國標(biāo)還沒有明確的規(guī)定。本章主要研究表面粗糙度。5.1.2表面粗糙度對零件性能的影響5.1.2表面粗糙度對零件性能的影響1.對摩擦磨損的影響表面越粗糙，兩配合表面接觸的實(shí)際面積越小，單位面積壓力越大，越易磨損。摩擦?xí)黾幽芰繐p耗。但表面過于光滑，沒有空間容納潤滑油，會(huì)造成干磨擦，磨損劇烈。2.對配合性質(zhì)的影響對于間隙配合來說，越粗糙，越易磨損，會(huì)使間隙很快增大，破壞配合性質(zhì)。對于過盈配合，表面越粗糙，會(huì)減小實(shí)際過盈量，降低連接強(qiáng)度。3.對零件強(qiáng)度的影響表面越粗糙，對應(yīng)力集中越敏感，特別是對交變載荷。故對溝槽或圓角的表面粗糙度嚴(yán)格要求。4.對抗腐蝕性的影響表面越粗糙，則積聚在表面的腐蝕性氣體或液體越多，而且會(huì)通過表面的微觀凹谷滲入，使腐蝕加劇。

5.對結(jié)合面密封性的影響由于表面粗糙，使兩結(jié)合面不可能完全貼合。6.對精度的影響

由于表面粗糙，實(shí)際接觸面積減小，單位面積壓力增大，使表層接觸變形增大，接觸剛度減小；精度降低。另外，磨損加劇，使表面精度降低，摩擦系數(shù)大，降低靈敏性。5.2表面特征的術(shù)語與定義5.2.1表面粗糙度的評定一.主要術(shù)語1.中線：為了客觀統(tǒng)一地測量與評定表面粗糙度的大小，首先要確定測量的基準(zhǔn)線。具有輪廓幾何形狀，并劃分輪廓的基準(zhǔn)線稱為中線。在取樣長度范圍內(nèi)，輪廓上各點(diǎn)的輪廓偏距的平方和為最小的基準(zhǔn)線為最小二乘中線。在取樣長度范圍內(nèi)將輪廓?jiǎng)澐譃樯舷聝蛇叺拿娣e相等的基準(zhǔn)線為算術(shù)平均中線。

在取樣長度范圍內(nèi)，輪廓上各點(diǎn)的輪廓偏距的平方和為最小的基準(zhǔn)線為最小二乘中線。

在取樣長度范圍內(nèi)將輪廓?jiǎng)澐譃樯舷聝蛇叺拿娣e相等的基準(zhǔn)線為算術(shù)平均中線。最小二乘中線符合最小二乘原則。從理論上講，是很理想的基準(zhǔn)線。但實(shí)際上很難確切地找到它，在實(shí)際應(yīng)用中，兩種中線相差很小，故可用算術(shù)平均中線近似代替最小二乘中線。要求精確時(shí)，可根據(jù)算術(shù)平均中線利用圖解法近似的確定最小二乘中線。2.取樣長度l：要評定一個(gè)平面的粗糙度，不可能測量到表面上每個(gè)點(diǎn)，必須“取樣”，就與檢測一大批零件是否合格只需要抽查一樣。因此需要規(guī)定取樣長度。取樣長度：即用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準(zhǔn)線即中線的長度。，取樣長度在輪廓總的走向取，長度一般至少包括5個(gè)以上波長的長度。3.評定長度：由于加工表面存在著不同程度的不均勻性，只選取一段取樣長度不能全面的反映整個(gè)表面的粗糙度情況，必須選取足夠長的表面長度，即評定長度。一般應(yīng)包括5個(gè)取樣長度的長度。若表面比較均勻，如車削，銑削的表面，可以選取少于5個(gè)取樣長度的長度。若表面不均勻，如磨削的表面，可以選取多于5個(gè)取樣長度的長度。具體選用數(shù)值時(shí)要根據(jù)國標(biāo)選取，否則就要在標(biāo)注時(shí)注明。二.

主要評定參數(shù)1.與高度特性有關(guān)的評定參數(shù)該類參數(shù)是沿評定基準(zhǔn)線的垂直方向計(jì)量的。(1)輪廓算術(shù)平均偏差Ra

在取樣長度l內(nèi)，被測輪廓上各點(diǎn)至基準(zhǔn)線的偏距yi的絕對值的算術(shù)平均值，稱為輪廓算術(shù)平均偏差，即測得的Ra值越大，則表面越粗糙。Ra能客觀地反映表面微觀幾何形狀的特性，在現(xiàn)場是應(yīng)用最廣泛的一個(gè)評定參數(shù)。但因Ra一般是用電動(dòng)輪廓儀進(jìn)行測量，而表面過于粗糙或太光滑時(shí)不宜用輪廓儀測量，所以這個(gè)參數(shù)的使用受到一定的限制。(2)微觀不平度十點(diǎn)平均高度Rz

在取樣長度l內(nèi)，被測輪廓上5個(gè)最大輪廓峰高(ypi)的平均值與5個(gè)最大的輪廓谷深(yvi)的平均值之和稱為微觀不平度十點(diǎn)平均高度，即

測得的Rz值越大，則表面越粗糙。Rz概念嚴(yán)密直觀，容易在光學(xué)儀器（雙管顯微鏡）上測量，只能反映被測表面輪廓凸峰和谷底的幾個(gè)點(diǎn)，不能反映輪廓的幾何特性(峰頂?shù)募怃J或平鈍等)，且測量結(jié)果易受測量者的主觀影響，例如取點(diǎn)不同，所得Rz值往往相差很大。過去常用。(3)輪廓最大高度Ry

在取樣長度l內(nèi)，輪廓的最高峰頂線和最低谷底線之間的垂直距離稱為輪廓最大高度Ry。Ry只是對被測輪廓峰與谷的最大高度的單一評定，因此它不如Rz值反映的幾何特性全面，在測量均勻性較差的表面時(shí)尤其如此，但由于Ry本身的定義使其測量非常方便，計(jì)算簡單，同時(shí)也彌補(bǔ)了Rz不能測量極小表面(如刀刃、頂尖、圓弧表面)的不足，所以也廣泛地被許多國家所采用。它還常與Ra或Rz聯(lián)用，控制微觀不平度谷深，從而控制