机械零件的公差与配合制造技术基础.pptx

第三节第三节 机械零件的公差与配合机械零件的公差与配合 一、公差与配合的基本概念一、公差与配合的基本概念 公差加工误差一、公差与配合的基本概念一、公差与配合的基本概念1. 有关“尺寸”的术语和意义（1）尺寸 尺寸是用尺寸是用特定单位特定单位表示长度表示长度的数字。的数字。1. 有关“尺寸”的术语和意义（2）基本尺寸 基本尺寸是由设计者经过计基本尺寸是由设计者经过计算或按经验确定后，再按标准算或按经验确定后，再按标准选取的标注在设计图上的尺寸。选取的标注在设计图上的尺寸。 1. 有关“尺寸”的术语和意义（3）实际尺寸 实际尺寸是通过测量所得的实际尺寸是通过测量所得的尺寸。尺寸。1. 有关“尺寸”的术语和意义（4）极限尺寸 极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。 其中：较大的一个称为其中：较大的一个称为最大极限尺寸最大极限尺寸 较小的一个称为较小的一个称为最小极限尺寸最小极限尺寸（4）极限尺寸 图2-8 公差与配合示意图 图2-9 公差带图2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定义 （1）尺寸偏差 尺寸偏差尺寸偏差=某一尺寸某一尺寸- -基本尺寸基本尺寸 偏差包括：实际偏差偏差包括：实际偏差=实际尺寸实际尺寸- -基本尺寸基本尺寸 极限偏差极限偏差极限偏差极限偏差 上偏差上偏差=最大极限尺寸最大极限尺寸基本尺寸基本尺寸 ES（孔）、孔）、es（轴）轴） 下偏差下偏差= 最小极限尺寸最小极限尺寸基本尺寸基本尺寸 EI（孔）、孔）、ei（轴）轴）2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定义 （2）尺寸公差（公差） 尺寸尺寸公差是指尺寸允许的变动量。公差是指尺寸允许的变动量。 尺寸尺寸公差公差 = 最大极限尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸最小极限尺寸 = 上偏差上偏差下偏差下偏差2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定义 （3）零线 零线是在公差带图中，确定偏差的一条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。基准直线，也叫零偏差线。2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定义 （4）公差带 上偏差下偏差零线基本尺寸下偏差上偏差2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定义 （4）公差带 在公差带图中，由代表上、下偏差两条直线在公差带图中，由代表上、下偏差两条直线所限定的一个区域称为公差带。所限定的一个区域称为公差带。 在国家标准中，公差带包括：在国家标准中，公差带包括： 公差带大小公差带大小 由标准公差确定由标准公差确定 公差带位置公差带位置 由基本偏差确定由基本偏差确定2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定义 （5）标准公差 标准公差就是国家标准所确定的公差。2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定义 （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。 2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定义 （7）误差 误差是指零件的设计值误差是指零件的设计值X X0 0与加工后的实与加工后的实测值测值X Xi i之差，用之差，用X Xi i表示。表示。 即即 X Xi i = X = Xi i X X0 0 式中，式中，i = 1i = 1、2 2、3 3、n n，为测量次数。为测量次数。 误差误差Xi恒不为零恒不为零 ！3. 有关“配合”的术语和定义 （1）配合 配合就是基本尺寸相同的、相互结合的孔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。与轴公差带之间的相配关系。 基孔制基孔制 基轴制基轴制 基孔制基孔制 基孔制是基本偏差固定不变的孔公差带，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与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。的一种制度。 基孔制的孔为基准孔，它的下偏差为零。基孔制的孔为基准孔，它的下偏差为零。基准孔的代号为基准孔的代号为“H”。ESEI=00基本尺寸H图图2-11 基孔制配合与基轴制配合基孔制配合与基轴制配合基轴制基轴制 基轴制是基本偏差固定不变的轴公差带，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与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度。的一种制度。 基轴制的轴为基准轴，它的上偏差为零。基轴制的轴为基准轴，它的上偏差为零。基准轴的代号为基准轴的代号为“h”。es=0ei0基本尺寸h图图2-11 基孔制配合与基轴制配合基孔制配合与基轴制配合(2)(2)配合类型配合类型 间隙配合间隙配合 过渡配合过渡配合 过盈配合过盈配合(2) (2) 配合类型配合类型间隙配合：当孔的公差带在轴的公差带之间隙配合：当孔的公差带在轴的公差带之 上，形成具有间隙的配合（包上，形成具有间隙的配合（包 括最小间隙等于零的配合）。括最小间隙等于零的配合）。图图2-11 基孔制配合与基轴制配合基孔制配合与基轴制配合(2)(2)配合类型配合类型过盈配合：当孔的公差带在轴的公差带之过盈配合：当孔的公差带在轴的公差带之 下，形成具有过盈的配合（包下，形成具有过盈的配合（包 括最小过盈等于零的配合）。括最小过盈等于零的配合）。图图2-11 基孔制配合与基轴制配合基孔制配合与基轴制配合(2)(2)配合类型配合类型过渡配合：当孔与轴的公差带相互交迭，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，也可能既可能形成间隙配合，也可能 形成过盈配合。形成过盈配合。图图2-11 基孔制配合与基轴制配合基孔制配合与基轴制配合(3)(3)配合公差配合公差 允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。 间隙配合：配合公差间隙配合：配合公差= =最大间隙最大间隙最小间隙最小间隙 过盈配合：配合公差过盈配合：配合公差=最大过盈最大过盈最小过盈最小过盈 过渡配合：配合公差过渡配合：配合公差=最大间隙最大间隙+最大过盈最大过盈 (3)(3)配合公差配合公差 配合公差配合公差=轴公差轴公差+ +孔公差孔公差 二、标准公差系列与基本偏差系列二、标准公差系列与基本偏差系列 1. 标准公差系列 P28 表2-71. 标准公差系列（1）公差单位（公差因子,单位m）当尺寸当尺寸500500mmmm时，时， （m mm m）D001. 0D45. 03i反映加工误差反映测量误差1. 标准公差系列（2）公差等级 标准公差共分标准公差共分2020级级: : IT01IT01、IT0IT0、IT1IT1、IT2IT2、到到IT18IT18。 ITIT国际标准公差国际标准公差 （ISO ToleranceISO Tolerance）的缩写代的缩写代号号 IT7IT7表示标准公差表示标准公差7 7级。级。 从从IT01IT01至至IT18IT18，公差等级依次降低，相应的标准公差等级依次降低，相应的标准公差数值依次增大。公差数值依次增大。 1. 标准公差系列（2）公差等级 公差等级系数a（见表2-6） 标准公差的值标准公差的值T= T= a i i 表2-6 尺寸500mm的IT5至IT18级标准公差计算表 公差等级 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 公差值 7i 10i 16i 25i 40i 64i 100i 160i1. 标准公差系列（3）基本尺寸分段 D001. 0D45. 03i标准公差的值标准公差的值T= T= a i i1. 标准公差系列（3）基本尺寸分段 例：基本尺寸例：基本尺寸45 mm45 mm（在在3030mmmm50mm 50mm 尺寸尺寸段）的段）的IT6IT6与与IT7IT7的公差值。的公差值。 计算基本尺寸计算基本尺寸 （mmmm） 73.385030D1. 标准公差系列例：基本尺寸例：基本尺寸45 mm45 mm（在在3030mmmm50mm 50mm 尺寸段）的尺寸段）的IT6IT6与与IT7IT7的公差值。的公差值。公差单位公差单位 (mm） IT6 = 10 i = 101.5616 (mm) IT7 = 16 i = 161.5624.9725 (mm) 56.173.38001.073.3845.03i2. 基本偏差系列 图2-15 基本偏差系列2. 基本偏差系列（1）轴的基本偏差 请看请看P32 表表2-9 2. 基本偏差系列（1）轴的基本偏差 有了基本偏差和标准公差，就不难求出轴的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）：另一个偏差（上偏差或下偏差）： es = ei + IT es = ei + IT ei = es ei = es IT IT 2. 基本偏差系列（1）轴的基本偏差 1）a、b、c三种用于大间隙或热动配合；三种用于大间隙或热动配合；2 2）d d、e e、f f主要用于旋转运动；主要用于旋转运动；3）g g主要用于滑动和半液体摩擦，或用于定位主要用于滑动和半液体摩擦，或用于定位配合；配合；4）cdcd、efef、fgfg适用于小尺寸的旋转运动件；适用于小尺寸的旋转运动件；5）j j h h主要用于过渡配合，对中性好；主要用于过渡配合，对中性好；6）p p zczc主要用于过盈配合，保证轴和孔有足主要用于过盈配合，保证轴和孔有足够的连接强度。够的连接强度。 2. 基本偏差系列（2）孔的基本偏差 请看请看P34 表表2-102. 基本偏差系列（2）孔的基本偏差 当基本尺寸当基本尺寸500mm时，孔的基本偏差时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得来的。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：孔与轴基本偏差换算的前提是：“基本偏差代号相当时，应保持配合相同基本偏差代号相当时，应保持配合相同”。 换算规则：换算规则：1 1）通用规则通用规则 a）全部间隙配合全部间隙配合AH； b）标准公差标准公差IT8的的K、M、N； c）标准公差标准公差IT7的的PZC； 孔的基本偏差与轴的基本偏差数值相等，但符号相反。孔的基本偏差与轴的基本偏差数值相等，但符号相反。 但有个别例外，对公差等级但有个别例外，对公差等级 IT8IT8，基本尺寸基本尺寸33mmmm的的N N，其基本偏差其基本偏差ESES = = 0 0。 换算规则：换算规则：2 2）特殊规则特殊规则 a）标准公差标准公差IT8的的K、M、N； b）标准公差标准公差IT7的的PZC； 孔的基本偏差要在上述基础上增加一个孔的基本偏差要在上述基础上增加一个值。值。 三、公差与配合的基准制与公差等级三、公差与配合的基准制与公差等级 1. 国家标准规定的公差与配合图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三、公差与配合的基准制与公差等级三、公差与配合的基准制与公差等级 2. 基准制的选用 一般情况下，应优先选用基孔制。一般情况下，应优先选用基孔制。 三、公差与配合的基准制与公差等级三、公差与配合的基准制与公差等级 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；）确定基准制； 2）确定公差等级；）确定公差等级； 3）确定配合种类。）确定配合种类。 选择公差与配合的原则是在保证机械产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。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三、公差与配合的基准制与公差等级 4. 公差等级的选用 选用的原则如下：选用的原则如下：(1)(1) 对于基本尺寸对于基本尺寸500500mmmm的轴孔的轴孔配合，当标准公配合，当标准公差差IT8IT8时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合；时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合；但当标准公差但当标准公差IT8IT8级或基本尺寸级或基本尺寸500500mmmm的配的配合，推荐采用同级孔、轴配合。合，推荐采用同级孔、轴配合。(2)(2) 选择公差等级，既要满足设计要求，又要考选择公差等级，既要满足设计要求，又要考虑加工的可能性与经济性。虑加工的可能性与经济性。 4. 公差等级的选用 1）IT01、IT0、IT1级公差一般用于高精度量块和其它精密标级公差一般用于高精度量块和其它精密标准量块的尺寸。准量块的尺寸。 2 2）IT2IT5级公差用于特别精密的零件尺寸。级公差用于特别精密的零件尺寸。 3 3）IT5（孔到孔到IT6）级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸；级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸； 4 4）IT6IT6（孔到孔到IT7IT7）级公差用于零件较精密的配合尺寸；级公差用于零件较精密的配合尺寸； 5 5）IT7IT8IT7IT8级用于一般精度要求的配合尺寸；级用于一般精度要求的配合尺寸； 6 6）IT9IT10IT9IT10级常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求较高级常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求较高的与键配合的槽宽尺寸。的与键配合的槽宽尺寸。 7 7）IT11IT12IT11IT12级公差用于不重要的配合尺寸。级公差用于不重要的配合尺寸。 8）IT12IT18IT12IT18级公差用于未注公差的尺寸。级公差用于未注公差的尺寸。三、公差与配合的基准制与公差等级三、公差与配合的基准制与公差等级 5. 配合的选用 应尽可能选用优先配合和常用配合。应尽可能选用优先配合和常用配合。 四、形状公差与位置公差四、形状公差与位置公差 （一） 形状公差和形状误差 1 1. . 形状公差形状公差 构成机械零件形状的几何要素构成机械零件形状的几何要素所允所允许的变动量称为形状公差许的变动量称为形状公差。四、形状公差与位置公差四、形状公差与位置公差 （一） 形状公差和形状误差 2 2. . 形状误差：形状误差： 形状误差是指被测实际要素对理想形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动量。要素的变动量。四、形状公差与位置公差四、形状公差与位置公差 形状误差的评定原则形状误差的评定原则最小条件：最小条件：是指被测实际要素对其理想是指被测实际要素对其理想 要素的最大变动量为最小。要素的最大变动量为最小。 例：例：四、形状公差与位置公差四、形状公差与位置公差 （二） 形状公差的项目 （二） 形状公差的项目1. 直线度公差 实际被测要素对理想直线的允许变动量。实际被测要素对理想直线的允许变动量。 1. 直线度公差1 1）在给定平面内的直线度公差带）在给定平面内的直线度公差带 图图2-21 给定平面内的直线度公差带给定平面内的直线度公差带1. 直线度公差2 2）在给定一个方向上的直线度公差带）在给定一个方向上的直线度公差带 图图2-22 给定一个方向上的直线度公差带给定一个方向上的直线度公差带1. 直线度公差3 3）在给定相互垂直的两个方向上的直线度公）在给定相互垂直的两个方向上的直线度公差带差带 图图2-23 给定两个方向上的直线度公差带给定两个方向上的直线度公差带2. 平面度公差 平面度公差是实际被测要素对理想平面的允平面度公差是实际被测要素对理想平面的允许变动量，其公差带是距离为公差值许变动量，其公差带是距离为公差值t t的两平的两平行平面之间的区域。行平面之间的区域。 图图2-24 平面度公差带平面度公差带3. 圆度公差 实际被测要素对理想圆的允许变动量，其公实际被测要素对理想圆的允许变动量，其公差带是垂直于轴线的任一截面上半径差为公差差带是垂直于轴线的任一截面上半径差为公差值值t t的两个同心圆间的区域。的两个同心圆间的区域。 图图2-25 圆度公差带圆度公差带4. 圆柱度公差 实际被测要素对理想圆柱的允许变动量，其实际被测要素对理想圆柱的允许变动量，其公差带是半径差为公差值公差带是半径差为公差值t t的两同轴圆柱面之的两同轴圆柱面之间的区域。间的区域。 图图2-26 圆柱度公差带圆柱度公差带5. 线轮廓度公差 实际被测要素对理想轮廓线的允许变动量，实际被测要素对理想轮廓线的允许变动量，其公差带是距离为公差值其公差带是距离为公差值t t，对理想轮廓线对对理想轮廓线对称分布的两等距曲线之间的区域。称分布的两等距曲线之间的区域。 图图2-27 2-27 线轮廓度公差带线轮廓度公差带6. 面轮廓度公差 实际被测要素对理想轮廓面的允许变动量，实际被测要素对理想轮廓面的允许变动量，其其公差带是距离为公差值公差带是距离为公差值t t，对理想轮廓面对称分布对理想轮廓面对称分布的两等距曲面之间的区域，理想轮廓面由理论正确的两等距曲面之间的区域，理想轮廓面由理论正确尺寸标出。尺寸标出。 图图2-28 2-28 面轮廓度公差带面轮廓度公差带四、形状公差与位置公差四、形状公差与位置公差 （三） 位置公差和位置误差 几何要素关联要素基准要素基准 四、形状公差与位置公差四、形状公差与位置公差 （三） 位置公差和位置误差 位置公差是关联实际要素的位置对基是关联实际要素的位置对基 准的变动全量。准的变动全量。位置公差带是限制关联实际要素变动的是限制关联实际要素变动的区域，被测实际要素要在此区域内才区域，被测实际要素要在此区域内才合格。合格。 四、形状公差与位置公差四、形状公差与位置公差 （三） 位置公差和位置误差 位置公差包括：定位位置公差 定向位置公差 跳动位置公差 1.定向位置公差平行度 被测实际要素相对于基准要素的方向成被测实际要素相对于基准要素的方向成0的要求。的要求。 图图2-29 2-29 以平面为基准的平行度公差带以平面为基准的平行度公差带1.定向位置公差垂直度 被测实际要素相对于基准要素的方向成被测实际要素相对于基准要素的方向成9 90的要求。的要求。 图图2-30 2-30 以轴线为基准的以轴线为基准的 垂直度公差带垂直度公差带1.定向位置公差倾斜度 被测实际要素相对于基准要素的方向成一定角度的被测实际要素相对于基准要素的方向成一定角度的要求。要求。 图图2-31 2-31 倾斜度公差带倾斜度公差带2.定位位置公差同轴度 要求被测实际要素与基准要素同轴。要求被测实际要素与基准要素同轴。图图2-32 2-32 同轴度公差带同轴度公差带2.定位位置公差对称度 要求被测实际要素与基准要素共面。要求被测实际要素与基准要素共面。图图2-33 2-33 对称度公差带对称度公差带2.定位位置公差位置度 要求被测实际要素与基准要素有一定的位置关系。要求被测实际要素与基准要素有一定的位置关系。图图2-34 2-34 孔轴线的位置度公差带孔轴线的位置度公差带3.跳动位置公差 圆跳动圆跳动 全跳动全跳动3.跳动位置公差圆跳动 单个被测实际要素在任一截面上相对于基准要素的单个被测实际要素在任一截面上相对于基准要素的允许跳动量。允许跳动量。 根据允许变动的方向根据允许变动的方向的不同的不同，圆跳动可分为，圆跳动可分为： 径向圆跳动径向圆跳动 端面圆跳动端面圆跳动 斜向圆跳动斜向圆跳动 径向圆跳动径向圆跳动 径向圆跳动用于控制圆柱表面任一横截面上的跳动量径向圆跳动用于控制圆柱表面任一横截面上的跳动量。 图图2-35 2-35 径向圆跳动公差带径向圆跳动公差带端面圆跳动端面圆跳动 端面端面圆跳动用于控制圆跳动用于控制端面端面任一任一测量直径处，在轴测量直径处，在轴向方向的向方向的跳动量跳动量。 图图2-36 2-36 端面圆跳动公差带端面圆跳动公差带斜面圆跳动斜面圆跳动 斜面斜面圆跳动用于控制圆跳动用于控制圆锥面在法线方向的圆锥面在法线方向的跳动量跳动量。 3.跳动位置公差全跳动 整个被测实际要素相对于基准要素的允许跳动总量。整个被测实际要素相对于基准要素的允许跳动总量。 根据允许变动的方向根据允许变动的方向的不同的不同，全全跳动可分为跳动可分为： 径向径向全全跳动跳动 端面端面全全跳动跳动 斜向斜向全全跳动跳动 径向全跳动径向全跳动 径向径向全全跳动用于控制跳动用于控制整个整个圆柱表面上的跳动圆柱表面上的跳动总总量量。图图2-37 2-37 径向全跳动公差带径向全跳动公差带端面全跳动端面全跳动 端面端面圆跳动用于控制圆跳动用于控制整个端面在轴向方向的整个端面在轴向方向的跳动跳动总总量量。图图2-38 2-38 端面全跳动公差带端面全跳动公差带四、形状公差与位置公差四、形状公差与位置公差 （四） 形位公差的选用 （四） 形位公差的选用 (1) 形状公差应比尺寸公差小：形状公差应比尺寸公差小：例如：例如： 圆柱形零件的形状公差（轴线直线度除外），圆柱形零件的形状公差（轴线直线度除外），一般情况下应小于其尺寸公差值，平行度公差值应小于一般情况下应小于其尺寸公差值，平行度公差值应小于相应的距离尺寸公差值。相应的距离尺寸公差值。圆度、圆柱度公差值约为同级的尺寸公差值的圆度、圆柱度公差值约为同级的尺寸公差值的50%，故，故一般可按同级选取。比如，尺寸公差为一般可按同级选取。比如，尺寸公差为IT6，则圆度、圆则圆度、圆柱度公差也选柱度公差也选6级。级。但并不是圆度、圆柱度公差必须按尺寸公差同级选取，但并不是圆度、圆柱度公差必须按尺寸公差同级选取，也可根据零件的功能要求选取相邻级，必要时可按比尺也可根据零件的功能要求选取相邻级，必要时可按比尺寸公差等级高半级到寸公差等级高半级到2级。级。（四） 形位公差的选用(2) 一般形状公差应比位置公差小：一般形状公差应比位置公差小： 同一要素上给定的形状公差值应小于位置公差值。同一要素上给定的形状公差值应小于位置公差值。如同一平面上，平面度公差值应小于该平面对基准的如同一平面上，平面度公差值应小于该平面对基准的平行度公差值。平行度公差值。(3) 表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系：表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系： 通常，表面粗糙度的通常，表面粗糙度的Ra值可取为形状公差值的值可取为形状公差值的(20%25%)。（四） 形位公差的选用 (4) 对于制造难度大的零件应该选取较大的形位公差：对于制造难度大的零件应该选取较大的形位公差： 对刚性较差的零件（如细长轴）和结构特殊的要素（对刚性较差的零件（如细长轴）和结构特殊的要素（如大跨距的孔或轴的同轴度公差），在保证零件功能的前如大跨距的孔或轴的同轴度公差），在保证零件功能的前提下，考虑到制造较困难，应适当降低提下，考虑到制造较困难，应适当降低1-2级形位公差值级形位公差值。