公差配合與測來教案

《公差配合與測量》課程簡介《公差配合與測量》是“國家職業(yè)資格培訓(xùn)教材”中的基礎(chǔ)課教材之一，本書主要用作企業(yè)培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定培訓(xùn)、再就業(yè)的教材，是一門實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課，技術(shù)含量較高。主要內(nèi)容包括：極限與配合、形狀和位置公差、公差原則、表面粗糙度、技術(shù)測量的基本知識、常用的計量器具及檢測等。本課程的任務(wù)任務(wù):(1)熟練掌握公差與配合的基本術(shù)語和基本方法；(2)熟悉形位公差代號和表面粗糙度代號及標(biāo)注的含義；(3)掌握常用量具量儀的結(jié)構(gòu)和使用方法；(4)合理地解決產(chǎn)品使用要求與制造工藝之間的矛盾;(5)能根據(jù)不同零件選用適當(dāng)?shù)挠嬃科骶哌M(jìn)行測量。第一章極限與配合第一節(jié)基本概念基本術(shù)語及定義一互換性的概述1.互換性的性質(zhì)：(1)同一規(guī)格(2)裝配中不需調(diào)整和修配(3)裝配后完全滿足產(chǎn)品技術(shù)性能要求2．互換性的定義：同一規(guī)格的零部件可互相代換的性能。3.機械工業(yè)中的互換性內(nèi)容(1)零件幾何要素,(尺寸.形狀,位置)(2)力學(xué)性能互換性(3)物理化學(xué)性能互換性4.互換性的種類：按互換范圍不同，分1)完全/絕對互換2)不完全/有限互換5．互換性的重要性（技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義）對產(chǎn)品設(shè)計,零件的加工和裝配方面，機器的使用和維修方面產(chǎn)生重要作用。（1）設(shè)計方面:產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化,系列化,簡化零部件的設(shè)計計算過程,縮短設(shè)計周期.（2）加工和裝配方面:易于組織自動化,專業(yè)化的高效生產(chǎn)（3）使用和維修方面:減少機器(產(chǎn)品)維修時間和費用方便于用戶.總之，互換性是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要生產(chǎn)原則和有效的技術(shù)措施,具有巨大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。二．加工誤差和公差1.加工誤差內(nèi)容：(1)尺寸誤差(2)形狀誤差(3)位置誤差(4)表面微觀形狀誤差絕對準(zhǔn)不可能：誤差可減少、但永遠(yuǎn)不能消除。2.公差公差：控制幾何參數(shù)的技術(shù)規(guī)定就稱“公差”，即為實際參數(shù)值所允許的最大變動量。問題：加工誤差與公差的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別：誤差在加工過程中產(chǎn)生，公差由設(shè)計人員確定聯(lián)系：公差是誤差的最大允許值第二節(jié)極限與配合標(biāo)準(zhǔn)簡介基本術(shù)語及定義一、孔和軸的術(shù)語及其定義1．孔（1）孔的定義:通常是指工件的圓柱形內(nèi)表面，也包括非圓柱形內(nèi)表面(由二平行平面或切面形成的包容面)。如圖所示（2）孔的特點:1)零件裝配后孔為包容面。2)在加工過程中，孔的尺寸由小變大。2．軸（1）軸的定義:通常指工件的圓柱形外表面，也包括非圓柱形外表面(由二平行平面或切面形成的被包容面)如圖所示：（2）軸的特點1)零件裝配后軸為被包容面。2)在加工過程中，軸的尺寸由大變小。二．尺寸術(shù)語及其定義1．尺寸（1）定義：用特定單位表示線性尺寸值的數(shù)值.（2）組成：數(shù)值特定單位（3）范圍包括：直徑，半徑，寬度，深度，高度和中心距等。2．基本尺寸（D，d）（1）定義：通過上下偏差的可計算出極限尺寸稱基本尺寸。（是設(shè)計時給定的尺寸）（2）確定根據(jù)根據(jù)零件的使用要求，通過計算、試驗或類比的方法確定。3．實際尺寸（Da,da）(1)定義：通過測量獲得的某一孔,軸的尺寸。(2)實際尺寸=真實值？為什么?4.極限尺寸(1)定義：一個孔或軸允許尺寸的兩個極端。包括:最大極限尺寸：Dmax、dmax最小極限尺寸：Dmin、dmin（2）零件尺寸合格關(guān)系式Dmaxa≥Dmindmax≥da≥dmin（3）極限尺寸是設(shè)計時給定的尺寸。例：一根軸f60±0.015mm,加工后軸的尺寸為f60.012mm。d、da、dmax、dmin，各為多少？加工后軸是否合格？基本尺寸:d=f60mm實際尺寸：da=f60.012mm最大極限尺寸:dmax=f60.015最小極限尺寸:dmin=f59.985∵dmax=f60.015mm≥da=f60.012mm≥dmin=f59.985mm∴加工后軸合格。三、偏差的基本術(shù)語及定義1.偏差的定義：某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差稱偏差,亦稱尺寸偏差。極限偏差1)定義：極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差。分上、下偏差。2)上偏差---最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差?？子肊S，軸用es表示。計算公式：ES=Dmax-D,es=dmax-d3)下偏差---最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差?？子肊I，軸用ei表示。計算公式：EI=Dmin-D,ei=dmin-d4)極限偏差由設(shè)計時確定,可為“+”也可為“-”。（5）極限尺寸的計算：孔Dmax=D+ESDmin=D+EI軸dmax=d+esdmin=d+ei四、尺寸公差(T)術(shù)語及其定義1.尺寸公差(簡稱公差)(1)定義：尺寸公差是最大極限尺寸和最小極限尺寸之差或上偏差減下偏差。即允許尺寸的變動量。(2)計算：公差=最大極限尺寸－最小極限尺寸=上偏差－下偏差即：孔的公差Th=Dmax-Dmin=ES-EI軸的公差Ts=dmax-dmin=es-ei例求孔的尺寸公差解Dmax=D+ES=60mm+0.220mm=60.220mmDmin=D+EI=60mm+0.100mm=60.100mm或例求軸的尺寸公差。解dmax=d+es=120+0.020=120.020mmdmin==d+ei=120+(－0.015)=119.985mm或2．公差帶圖解（1）公差帶圖解的定義由于公差和偏差的數(shù)值比基本尺寸數(shù)值小得多，不能用同一比例表示，因此可只將公差值按規(guī)定放大畫出，這種圖稱為極限與配合圖解，也稱公差帶圖解。（2）零線在公差帶圖中，確定偏差的一條基準(zhǔn)直線，即零線，代表基本尺寸。（3）公差帶①是指在公差帶圖解中，由代表上偏差和下偏差或最大極限尺寸和最小極限尺寸的兩條直線所限定的一個區(qū)域。零線上偏差零線上偏差下偏差基本尺寸下偏差上偏差②公差帶的確定要素:公差帶的大小公差帶的位置五．配合的術(shù)語及定義1.配合的概念基本尺寸相同相互結(jié)合的孔和軸的公差帶之間的關(guān)系。φ20φ20對一對孔軸零件裝配來說，所產(chǎn)生的效果有三種：孔＞軸、軸＞孔、孔=軸，所以就有間隙或過盈存在。2.間隙X（clearance）或過盈Y（interference）：孔的尺寸減去相結(jié)合的軸的尺寸所得的代數(shù)差。此差值為正時是間隙X，為負(fù)時時過盈Y。3.間隙配合（clearancefit）：具有間隙的配合。（包括最小間隙為0），此時孔公差在軸公差帶之上。其極限值為最大間隙Xmax和最小間隙Xmin。4.過盈配合（interferencefit）：具有過盈（包括最小過盈為零）的配合，此時孔公差帶在軸公差帶之下。也有兩個極限值（Ymax，Ymin）。5.過渡配合（transitionfit)：可能具有間隙也可能具有過盈的配合。此時，孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊。也有兩個極限值Xmax，Ymax。配合性質(zhì)如何判定？判定方法如下：（1）根據(jù)極限偏差的大小判定:當(dāng)EI≥es時，為間隙配合；當(dāng)ES≤ei時，為過盈配合；以上兩條均不成立時，為過渡配合。（2）根據(jù)極限尺寸的大小判定:當(dāng)Dmin≥dmax時，為間隙配合；當(dāng)Dmax≤dmin時，為過盈配合；以上兩條均不成立時，為過渡配合。（3）根據(jù)公差帶圖判定:當(dāng)孔的公差帶在軸的公差帶之上為間隙配合；當(dāng)孔的公差帶在軸的公差帶之下為過盈配合；當(dāng)孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊為過渡配合。標(biāo)準(zhǔn)公差系列一、標(biāo)準(zhǔn)公差1．標(biāo)準(zhǔn)公差定義是指標(biāo)準(zhǔn)極限與配合制中表列的，用于確定公差帶的大小的任一公差。2．標(biāo)準(zhǔn)公差系列是指由若干標(biāo)準(zhǔn)公差所組成的系列。它以表格的形式列出時，稱為標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表。如下表（標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表）3．確定標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值的因素標(biāo)準(zhǔn)公差等級基本尺寸分段4．標(biāo)準(zhǔn)公差等級確定尺寸精確程度的等級稱為公差等級。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)公差設(shè)置了20個公差等級，代號依次為IT01，IT0，IT1，IT2…IT18，其中IT01精度最高，其余依次降低，ITl8精度最低。5．確定公差等級時考慮的因素零件的使用要求加工的經(jīng)濟(jì)性能6.公差等級的選用選用的原則如下：（1）在滿足零件使用要求的前提下，盡量選用低的公差等級；(2)

對于基本尺寸≤500mm的軸孔配合，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)公差≤IT8時，國家標(biāo)準(zhǔn)推薦孔比軸低一級相配合；但當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)公差＞IT8級或基本尺寸＞500mm的配合，推薦采用同級孔、軸配合。(3)選擇公差等級，既要滿足設(shè)計要求，又要考慮加工的可能性與經(jīng)濟(jì)性。1）IT01、IT0、IT1級公差一般用于高精度量塊和其它精密標(biāo)準(zhǔn)量塊的尺寸。（材料SiCrMn）2）IT2~IT5級公差用于特別精密的零件尺寸。3）IT5（孔到IT6）級公差用于高精度和重要表面的配合尺寸；4）IT6（孔到IT7）級公差用于零件較精密的配合尺寸；5）IT7~IT8級用于一般精度要求的配合尺寸；6）IT9~IT10級常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求較高的與鍵配合的槽寬尺寸。7）IT11~IT12級公差用于不重要的配合尺寸。8）IT12~IT18級公差用于未注公差的尺寸。二、基本尺寸分段實際生產(chǎn)中基本尺寸很多，不實用，因此要分段。分為主段落用于標(biāo)準(zhǔn)公差中的基本尺寸分段中間段落用于基本偏差中的基本尺寸分段基本偏差系列一、基本偏差1．基本偏差定義:是指極限與配合制中，確定公差帶相對零線位置的那個極限偏差?；酒钍谴_定零件公差帶相對零線位置的上偏差或下偏差，它是公差帶位置標(biāo)準(zhǔn)化的唯一指標(biāo)，一般為靠近零線的那個偏差。2．設(shè)置目的：將公差帶相對零線的位置加以標(biāo)準(zhǔn)化。.3基本偏差代號(1)代號用拉丁字母表示(2)孔和軸各有28個基本偏差。如表所示國標(biāo)對孔軸各規(guī)定了28種公差位置，用字母表示，大寫字母為孔的基本偏差，小寫字母為軸的基本偏差。如圖+r+rafgdefcdbhjsjkmnpstuxzzazbzcgecfvy基本尺寸零線0-軸0RSTPCDEFFGCDEHYBGJSKMNUVXZZAZBZCF基本尺寸零線0+-孔J0A大寫字母表示孔，小寫字母表示軸。AJS和js完全對稱為零線，且上、下偏差分別為+IT/2和-IT/2。H和h的基本偏差均為零，即H的下偏差EI=0、h的上偏差es=0二、公差帶代號1．孔、軸公差帶代號組成基本偏差代號，如：H、f。標(biāo)準(zhǔn)公差等級代號，如：8、7。如:H8H---孔的基本偏差代號8----孔的標(biāo)準(zhǔn)公差等級代號f7f----軸的標(biāo)準(zhǔn)公差等級代號（大小要素）7----2．配合公差帶代號：國標(biāo)規(guī)定，配合的代號用孔軸公差代號的組合表示，寫成分?jǐn)?shù)形式，分子—孔，分母—軸如H7／D6或如指某一確定基本尺寸的配合，則基本尺寸標(biāo)在配合代號之前，如φ50H7／D6或φ50三、另一極限偏差數(shù)值的確定極限偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差的關(guān)系式：孔：EI=ES-IT或ES=EI+IT軸：ei=es-IT或es=ei+IT例已知φ80H9，計算另一極限偏差。解1）基本偏差：H的基本偏差為下偏差，為EI=02）標(biāo)準(zhǔn)公差：從標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表中可查得IT9=74μm=0.3）計算另一極限偏差：ES=EI+IT=0+0.074=0.074四、極限偏差表1.孔軸的極限偏差表：《極限與配合》標(biāo)準(zhǔn)中列出了軸的極限偏差表2.查表的步驟和方法：(1)根據(jù)基本偏差的代號確定是查孔（或軸）的極限偏差表。(2)在極限偏差表中找到基本偏差代號，再從基本偏差代號下找到公差等級數(shù)字所在的列。(3)根據(jù)基本尺寸段所在的行，則行和列的相交處，就是所要查的極限偏差數(shù)值。例查φ70f8的極限偏差。解第一步：f為小寫字母，應(yīng)查軸的極限偏差表。第二步：找到基本偏差f下公差等級為8的一列。第三步：基本尺寸70屬“大于65至80”尺寸段，找到此段所在的行，在行和列的相交處得到極限偏差數(shù)值為（μm）。即φ70f8為φ70mm。配合制(基準(zhǔn)制)一、基孔制配合1.定義:基本偏差為一定的孔的公差帶與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度。如圖所示：2．基孔制配合的特點（1）基孔制中選作基準(zhǔn)的孔稱為基準(zhǔn)孔，代號為“H”。（2）基準(zhǔn)孔以下偏差作為基本偏差，數(shù)值為零，上偏差為正值，因而其公差帶位于零線上方。（3）基準(zhǔn)孔的最小極限尺寸等于基本尺寸。（4）基孔制配合中的軸是非基準(zhǔn)件。由于軸的公差帶相對零線可有不同的位置，因而形成各種不同性質(zhì)的配合。基孔制配合：孔是基準(zhǔn)孔，下偏差EI=0，代號為:H,通過改變軸的公差帶來獲得各種不同的配合特性。二、基軸制配合1.定義:基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差的孔的公差帶形成各種配合的一種制度，稱為~。如圖所示2．基軸制配合的特點（1）基軸制中選作基準(zhǔn)的軸稱為基準(zhǔn)軸，代號為“h”。（2）基準(zhǔn)軸以上偏差作為基本偏差，數(shù)值為零，下偏差為負(fù)值，因而其公差帶位于零線下方。（3）基準(zhǔn)軸的最大極限尺寸等于基本尺寸。（4）基軸制配合中的孔是非基準(zhǔn)件。由于孔的公差帶相對零線可有不同的位置，因而形成各種不同性質(zhì)的配合?；S制配合：軸是基準(zhǔn)軸，上偏差es=0，代號為:h，通過改變孔的公差帶來或得各種不同的配合特性。三、公差帶與配合的優(yōu)化1．公差帶系列GB／T180l－1999對基本尺寸至500mm的孔、軸規(guī)定了優(yōu)先、常用和一般用途三類公差帶。(1)軸的一般用途公差帶116種，(2)孔公差帶規(guī)定了105種方框內(nèi)的為常用公差帶，圓圈內(nèi)的為優(yōu)先公差帶選用公差帶的順序是：首先優(yōu)先公差帶，其次常用公差帶，再一般公差帶。2．配合系列GB/T180l－1999在基本尺寸500mm范圍內(nèi)(1)對基孔制規(guī)定了59種常用配合，在這常用配合中又對基孔制、各規(guī)定了13種優(yōu)先配合，(2)對基軸制規(guī)定了47種常用配合，在這常用配合中又對基孔制各規(guī)定了13種優(yōu)先配合，(3)配合的選用順序為：先優(yōu)先配合，再常用配合。3.GB／T1801－1999還規(guī)定基本尺寸大于500～3150mm的配合一般采用基孔制的同級配合，也就是軸的選用公差帶與同公差等級的基準(zhǔn)孔組成配合?；字瞥Ｓ门c優(yōu)先配合的選用基軸制常用與優(yōu)先配合的選用四、一般公差——線性尺寸的未注公差1．一般公差（又稱未注公差）的概念,是指在車間通常加工條件可保證的公差。2．一般公差的作用:可簡化制圖，使圖樣清晰易讀，并突出了標(biāo)有公差要求的部位，以便在加工和檢驗時引起重視，還可簡化零件上某些部位的檢驗。3．一般公差的應(yīng)用:主要用于較低精度的非配合尺寸和由工藝方法來保證的尺寸。例如沖壓件和鑄件尺寸由模具保證。4．線性尺寸的一般公差標(biāo)準(zhǔn)（1）公差等級GB／T1804—2000規(guī)定了線性尺寸的一般公差的等級，分為四級，即：f(精密級)、m(中等級)、c(粗糙級)和v(最粗級)。（2）極限偏差數(shù)值GB／T1804—2000規(guī)定了線性尺寸的一般公差的極限偏差數(shù)值，見表1—9(課本P27），倒圓半徑與倒角高度尺寸的極限偏差數(shù)值見表1—10(課本P27）。五、溫度條件國標(biāo)規(guī)定：尺寸的標(biāo)準(zhǔn)溫度為20℃其含義有兩個：①圖樣上和標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的極限與配合是在20℃②檢驗時測量結(jié)果應(yīng)以工件和測量器具的溫度在20℃時為準(zhǔn)。第三節(jié)極限與配合的選擇一、基準(zhǔn)制的選擇1．通常應(yīng)優(yōu)先選用基孔制。2．基軸制的采用在下列情況下采用基軸制比基孔制更好。（1）直接采用冷拔圓型材作軸。（2）因機械結(jié)構(gòu)的原因而采用基軸制。3．與標(biāo)準(zhǔn)件配合時，一般依標(biāo)準(zhǔn)件確定配合制。4．特殊需要時允許采用混合配合?？傊畬ε浜现频倪x擇，在一般情況下優(yōu)先采用基孔制，其次采用基軸制，如有特殊需要，允許采用混合配合。二、公差等級的選用1．公差等級的選擇原則在滿足使用要求的條件下，盡量選取較低的公差等級。綜合考慮經(jīng)濟(jì)性能零件的使用性能2．公差等級的選用方法類比法三、配合的選用1．選用配合的方法常用計算法、類比法和試驗法2．采用類比法選擇配合時，大致步驟如下：（1）根據(jù)使用要求，確定配合的類別，即確定是間隙、過盈，還是過渡配合。（2）根據(jù)工作條件選擇配合類型（3）調(diào)整配合的松緊程度當(dāng)待選部位與典型實例在工作條件上有所不同時，應(yīng)對配合的松緊作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，最后確定選用哪種配合。第四