第三章光滑圆柱体结合的互换性及其检测电子教案课件最新版.ppt

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1、第三章 光滑圆柱体结合的互换性及其检测互换性与测量技术高等教育出版社目录CONTENTS01概述02极限与配合的基本术语及其定义03极限与配合国家标准的构成04极限与配合的选择与应用举例05尺寸的检测01概 述第一节 概述光滑圆柱体结合是机械制造中应用最广泛的一种结合形式。现代化的机械工业要求机械零件具有互换性。为了使零件具有互换性，必须保证零件的尺寸、几何形状和相互位置以及表面粗糙度等的一致性。就尺寸而言，互换性要求尺寸的一致性是指要求尺寸在某一合理的范围之内。这个范围既要保证相互结合的尺寸之间形成一定的关系，以满足不同的使用要求，又要在制造上是经济合理的，因此就形成了“极限与配合极限与配合

2、”的概念。“极限”用于协调机器零件使用要求与制造经济性之间的矛盾，而“配合”则反映零件组合时相互之间的关系。 “极限”与“配合”的标准化，有利于机器的设计、制造、使用和维修，有利于保证机械零件的精度、使用性能和寿命等要求，也有利于刀具、量具、机床等工艺装备的标准化。 02极限与配合的基本术语及其定义第二节 极限与配合的基本术语及其定义一一、有关孔和轴的定义、有关孔和轴的定义 （1）孔通常指工件的圆柱形内尺寸要素，也包括非圆柱形的内尺寸要素（由两平行平面或切面形成的包容面）。 （2）基准孔在基孔制配合中选作基准的孔。 （3）轴通常指工件的圆柱形外尺寸要素，也包括非圆柱形的外尺寸要素（由两平行平面

3、或切面形成的被包容面）。 （4）基准轴在基轴制配合中选为基准的轴。 第二节 极限与配合的基本术语及其定义二、有关尺寸的术语及二、有关尺寸的术语及定义定义 1.尺寸尺寸 以特定单位表示线性尺寸值的数值。尺寸表示长度的大小，它由数字和长度单位（如mm）组成。 2.公称尺寸（公称尺寸（D、d） 公称尺寸为由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。通过公称尺寸并应用上、下极限偏差可计算出极限尺寸，孔用D、轴用d表示。3.实际尺寸（实际尺寸（Da、da） 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。 4.局部实际尺寸局部实际尺寸 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。 第二节 极限与配合的基本

4、术语及其定义二、有关尺寸的术语及二、有关尺寸的术语及定义定义 5.极限尺寸（极限尺寸（Dmax、Dmin、dmax、dmin） 极限尺寸为尺寸要素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。尺寸要素允许的最大尺寸为上极限尺寸（Dmax、dmax），尺寸要素允许的最小尺寸为下极限尺寸（Dmin、dmin）。 第二节 极限与配合的基本术语及其定义三三、有关公差和偏差的术语及定义、有关公差和偏差的术语及定义 1.极限制极限制 经标准化的公差与偏差制度。 2.偏差偏差 偏差为某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差。 3.极限偏差极限偏差 极限偏差包括上极限偏差和下极限偏差。孔的上、下极限偏差

5、代号用大写字母ES、EI表示，轴的上、下极限偏差代号用小写字母es、ei表示。 第二节 极限与配合的基本术语及其定义4.实际偏差实际偏差 实际偏差为实际尺寸减其公称尺寸所得的代数差。实际偏差应位于极限偏差范围之内。实际偏差可以为正、零或负值。偏差值除零外，应标上相应的“”号或“”号。极限偏差用于控制实际偏差。 5.尺寸公差（简称公差）尺寸公差（简称公差） 尺寸公差为上极限尺寸减下极限尺寸之差，或上极限偏差减下极限偏差之差。它是允许尺寸的变化量，尺寸公差是一个没有符号的绝对值。 第二节 极限与配合的基本术语及其定义6.零线零线 在极限与配合图解中，表示公称尺寸的一条直线即为零线，以其为基准确定偏

6、差和公差。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。 7.公差带公差带 在公差带图解中，由代表上极限偏差和下极限偏差或上极限尺寸和下极限尺寸的两条直线所限定的一个区域为公差带。公差带由公差带大小和公差带位置两个要素决定。大小在公差带图中指公差带在零线垂直方向的宽度，由标准公差确定；位置指公差带沿零线垂直方向的坐标位置，由基本偏差确定。 第二节 极限与配合的基本术语及其定义8.标准公差（标准公差（IT） 标准公差为GB/T1800.12009产品几何技术规范（GPS）极限与配合中所规定的任一公差。 9.基本偏差基本偏差 基本偏差为确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。它可以是上极

7、限偏差或下极限偏差，一般为靠近零线的那个偏差。 第二节 极限与配合的基本术语及其定义例例31公称尺寸D25mm；孔的极限尺寸Dmax25.021mm，Dmin25mm；轴的极限尺寸dmax24.980mm，dmin24.967mm。求孔、轴的极限偏差及公差，并画出公差带图。 第二节 极限与配合的基本术语及其定义四四、有关配合的术语及定义、有关配合的术语及定义 1.配合配合 配合是指公称尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。根据孔和轴公差带之间 的不同关系，配合可分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三大类。 2.间隙或过盈间隙或过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正时是间隙，用符号表示；

8、尺寸之差为负时是过盈，用符号表示。 3.间隙配合间隙配合 间隙配合是指具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。第二节 极限与配合的基本术语及其定义间隙配合的性质用最大间隙Xmax、最小间隙Xmin和平均间隙Xav表示：4.过盈配合过盈配合 过盈配合是指具有过盈的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下。 过盈配合的性质用最大过盈Ymax、最小过盈Ymin和平均过盈Yav表示： 第二节 极限与配合的基本术语及其定义5.过渡配合过渡配合 过渡配合是指可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠。它是介于间隙配合和过盈配合之间的一类配合，但其间隙或过盈

9、都不大。过渡配合的性质用最大间隙Xmax、最大过盈Ymax和平均间隙Xav或平均过盈Yav表示： 第二节 极限与配合的基本术语及其定义6.配合公差（配合公差（Tf） 配合公差是指组成配合的孔与轴的公差之和。它是允许间隙或过盈的变动量。配合公差是 一个没有符号的绝对值，用代号Tf表示。 第二节 极限与配合的基本术语及其定义例例32计算 孔与 轴配合的极限间隙、平均间隙及配合公差，并画出公差带图。 例例33计算 孔与 轴配合的极限过盈、平均过盈及配合公差，并画出公差带图。 例例34计算 孔与 轴配合的最大间隙和最大过盈、平均间隙或平均过盈及配合公差，并画出公差带图。 第二节 极限与配合的基本术语及

10、其定义7.配合制配合制 配合制是指同一极限制的孔和轴组成的一种配合制度。 8.基孔制配合基孔制配合 基孔制是指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。基孔制配合的孔为基准孔，用基本偏差H表示，它是配合的基准件，而轴是非基准件。 9.基轴制配合基轴制配合 基轴制是指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。基轴制配合的轴为基准轴，用基本偏差h表示，它是配合的基准件，而孔是非基准件。 基孔制配合和基轴制配合是规定配合系列的基础。按照孔、轴公差带相对位置的不同，基孔制和基轴制都有间隙配合、过渡配合和过盈配合三类配合。 第二节

11、极限与配合的基本术语及其定义03极限与配合国家标准的构成第三节 极限与配合国家标准的构成一一、标准公差系列、标准公差系列 1.标准公差等级及其代号标准公差等级及其代号 标准公差等级：同一公差等级（如IT7）对所有公称尺寸的一组公差被认为具有同等精确程度，也就是确定尺寸精确程度的等级。标准公差代号用符号IT和公差等级数字表示。当其与代表基本偏差的字母一起组成公差带时，省略IT字母。 标准公差等级分IT01，IT0，IT1，IT2，IT18共20级。从IT01至IT18等级依次增大，而相应的标准公差数值依次增大。 2.标准公差因子标准公差因子i 标准公差因子（单位：m）是国家标准极限与配合制中，用

12、以确定标准公差的基本单位，在尺寸500mm时 第三节 极限与配合国家标准的构成3.标准公差数值标准公差数值 在公称尺寸和公差等级确定的情况下，按国家标准规定的标准公差计算式算出并经过圆整得到相应的标准公差数值。在公称尺寸500mm时，IT5IT18的标准公差（单位：m）计算式为T = a i式中：a为公差等级系数，其数值见表31。 标准公差数值见表32。第三节 极限与配合国家标准的构成第三节 极限与配合国家标准的构成4.公称尺寸分段公称尺寸分段 根据标准公差的计算公式，不同的公称尺寸就有相应的公差值，这会使公差表格非常庞大。为了简化公差与配合的表格，便于应用，国家标准对公称尺寸进行了分段。对同

13、一尺寸段内的所有公称尺寸都规定同样的标准公差因子。在同一尺寸段内，按首尾两个尺寸（D1和D2）的几何平均值作为D 值来计算公差值。第三节 极限与配合国家标准的构成二二、基本偏差系列、基本偏差系列 基本偏差是用以确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。 1.基本偏差代号及其特点基本偏差代号及其特点 GB/T1800.22009对孔和轴分别规定了28种基本偏差，其代号用拉丁字母表示，大写表示孔，小写表示轴。28种基本偏差代号，由26个拉丁字母中去掉5个容易与其他含义混淆的字母I（i），L（l），O（o），Q（q），W（w），再加上7个双写字母CD（cd），EF（ef），FG（fg），JS（js），Z

14、A（za），ZB（zb），ZC（zc）组成。其中，基本偏差H代表基准孔，h代表基准轴。这28种基本偏差代号反映28种公差带的位置，构成了基本偏差系列。 第三节 极限与配合国家标准的构成第三节 极限与配合国家标准的构成2.轴的基本偏差的确定轴的基本偏差的确定 轴的基本偏差数值是以基孔制配合为基础，根据各种配合性质经过理论计算、实验和统计分析得到的。当轴的基本偏差确定后，轴的另一个极限偏差可根据下列公式计算： 例例35根据标准公差数值表和轴的基本偏差数值表，确定50s7的极限偏差。 第三节 极限与配合国家标准的构成3.孔的基本偏差的确定孔的基本偏差的确定 孔的基本偏差是由轴的基本偏差换算得到。一般

15、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。所以，同一字母的孔与轴的基本偏差对应时，孔和轴的基本偏差的绝对值相等，而符号相反，即 上述规则适用于所有孔的基本偏差，但下列情况除外： 公称尺寸3500mm，标准公差等级 IT8的KN和标准公差等级 IT7的PZC，孔和轴的基本偏差的符号相反，而绝对值相差一个值，即： 当孔的基本偏差确定后，孔的另一个极限偏差可根据下列公式计算： 第三节 极限与配合国家标准的构成例例36试用查表法确定20H7/p6和20P7/h6孔和轴的极限偏差，计算两种配合的极限过盈，并画出公差带图。 第三节 极限与配合国家标准的构成三三、极限与配合在图样上的标注

16、、极限与配合在图样上的标注 零件图上，一般有三种标注方法。 （1）在公称尺寸后标注所要求的公差带。 （2）在公称尺寸后标注所要求的公差带对应的偏差值。 （3）在公称尺寸后标注所要求的公差带和对应的偏差值。 第三节 极限与配合国家标准的构成装配图上，在公称尺寸后标注孔、轴公差带。国家标准规定孔、轴公差带写成分数形式，分子为孔公差带，分母为轴公差带。 第三节 极限与配合国家标准的构成四四、一般、常用和优先的公差带与配合、一般、常用和优先的公差带与配合 GB/T18012009对尺寸至500mm的孔、轴规定了一般、常用和优先公差带，如图316和图317所示。 第三节 极限与配合国家标准的构成第三节

17、极限与配合国家标准的构成在此基础上，国家标准又规定了基孔制常用配合59种，优先配合13种，见表35；基轴制常用配合47种，优先配合13种，见表36。 第三节 极限与配合国家标准的构成第三节 极限与配合国家标准的构成五五、一般公差、一般公差线性尺寸的未注公差线性尺寸的未注公差 线性尺寸的一般公差是指在车间普通工艺条件下，机床设备一般加工能力可保证的公差。 在正常维护和操作情况下，它代表经济加工精度，主要用于低精度的非配合尺寸。GB/T18042000对线性尺寸的一般公差规定了4个公差等级，即f（精密级）、m（中等级）、c（粗糙级）和v（最粗级）。对尺寸也采用了大的尺寸分段。国家标准对孔、轴与长度

18、的极限偏差均采用与国际标准ISO27681：1989一致的双向对称分布偏差。其极限偏差值全部采用对称偏差值，线性尺寸的极限偏差数值见表37。 04极限与配合的选择与应用举例第四节 极限与配合的选择与应用举例一一、配合制的选择、配合制的选择 国家标准对配合规定有两种配合制，即基孔制基孔制和基轴制基轴制，配合制是规定配合系列的基础。配合制的选择主要是从经济方面考虑，同时兼顾到功能、结构、工艺条件和其他方面的要求。一般优先选择基孔制。从工艺上看，加工中等尺寸的孔通常要用价格较贵的定值刀具，而加工轴则用一把车刀或砂轮就可加工不同的尺寸。因此，采用基孔制可以减少备用定值刀具和量具的规格数量，降低成本，提

19、高加工的经济性。对于尺寸较大的孔及低精度孔，虽然一般不采用定值刀、量具加工与检验，但从工艺上讲，采用基孔制或基轴制都一样，为了统一，也优先选用基孔制。第四节 极限与配合的选择与应用举例但在有些情况下，由于结构和原材料等原因，选择基轴制配合更适宜。基轴制一般用于以下情况： （1）由冷拉棒材制造的零件，其配合表面不经切削加工。 （2）与标准件相配合的孔和轴，应以标准件为基准件来选择基准制。（3）同一根轴上（公称尺寸相同）与几个零件孔配合，且有不同的配合性质。 第四节 极限与配合的选择与应用举例此外，为了满足配合的特殊需要，允许采用任一孔、轴公差带组成的非基准制配合。第四节 极限与配合的选择与应用举

20、例二二、公差等级的选择、公差等级的选择 选择公差等级的原则是在满足使用要求的前提下，尽可能选择较大的公差等级。为了保证配合精度，对配合尺寸选取适当的公差等级是极为重要的。在低精度区，精度提高成本增加不多，而在高精度区，精度略为提高，成本将急剧增加。因此，选用高精度时应特别慎重。 第四节 极限与配合的选择与应用举例公差等级一般采用类比法来确定。也就是参考从生产实践中总结出来的经验资料，进行比较选择。用类比法选择公差等级时应考虑以下几个方面的问题： （1）工艺等价性；（2）配合性质；（3）相配合零部件的精度要匹配；（4）各种加工方法可达到的公差等级；（5）在非基准制配合中，有的零件精度要求不高，可

21、与相配合零件的公差等级相差23级。（6）常用配合尺寸公差等级。 第四节 极限与配合的选择与应用举例第四节 极限与配合的选择与应用举例第四节 极限与配合的选择与应用举例三三、配合种类的选择、配合种类的选择1.配合类别的选择配合类别的选择 对孔、轴配合的使用要求，一般有三种情况：装配后有相对运动要求的，应选用间隙配合；装配后需要靠过盈传递载荷的，应选用过盈配合；装配后有定位精度要求或需要拆卸的，应选用过渡配合或小间隙、小过盈的配合。 确定配合类别后，应尽可能选用优先配合，其次是常用配合，再次是一般配合。如仍不能满足要求，可以按孔、轴公差带组成相应的配合。 第四节 极限与配合的选择与应用举例2.非基

22、准件基本偏差代号的选择非基准件基本偏差代号的选择 （1）计算法根据零件的材料、结构和功能要求，按照一定的理论公式的计算结果选择配合。（2）试验法通过模拟试验和分析选择最佳配合。按试验法选取配合最为可靠，但成本较高，一般只用于特别重要的、关键性配合的选取。 （3）类比法参照同类型机器或机构中，经过实践验证的配合的实际情况，通过分析对比来确定配合的方法。第四节 极限与配合的选择与应用举例第四节 极限与配合的选择与应用举例第四节 极限与配合的选择与应用举例第四节 极限与配合的选择与应用举例3.各类配合的特性与应用各类配合的特性与应用 公差等级确定后，若采用基孔制，则选择配合的关键是确定轴的基本偏差代

23、号；若采用基轴制，则选择配合的关键是确定孔的基本偏差代号。因此，各类配合的特性与应用，可根据基本偏差来反映。第四节 极限与配合的选择与应用举例第四节 极限与配合的选择与应用举例第四节 极限与配合的选择与应用举例例例37某配合的公称尺寸为40mm，要求间隙在0.0220.066mm之间，试确定孔和轴的公差等级和配合种类。 05尺寸的检测第五节 尺寸的检测一一、概述、概述 工件尺寸的检测是使用普通计量器具来测量尺寸，并按规定的验收极限判断工件尺寸是否合格，是兼有测量和检验两种特性的一个综合鉴别过程。 为了保证产品质量，GB/T31772009产品几何技术规范（GPS）光滑工件尺寸的检验对验收原则、

24、验收极限、检验尺寸用的计量器具的选择以及仲裁等作出了规定，以保证验收合格的尺寸位于根据零件功能要求而确定的尺寸极限内。 第五节 尺寸的检测二二、验收极限、验收极限 1.方式一：内缩的验收极限方式一：内缩的验收极限 内缩的验收极限是从规定的最大实体尺寸（MMS）和最小实体尺寸（LMS）分别向工件公差带内移动一个安全裕度（A）来确定。 工件上验收极限上极限尺寸A 工件下验收极限下极限尺寸A 由于验收极限向工件的公差带内移动，为了保证验收时合格，在生产时工件不能按原来的极限尺寸加工，应按由验收极限所确定的范围生产，这个范围称为“生产公差”。 生产公差上验收极限下验收极限 第五节 尺寸的检测2.方式二

25、：不内缩的验收极限方式二：不内缩的验收极限 不内缩的验收极限等于规定的最大实体尺寸（MMS）和最小实体尺寸（LMS），即A值等于零。 3.验收极限方式的选择验收极限方式的选择 验收极限方式的选择要结合尺寸功能要求及其重要程度、尺寸公差等级、测量不确定度和工艺能力等因素综合考虑。具体考虑如下： （1）对遵守包容要求的尺寸、公差等级小的尺寸，其验收极限按方式一确定。 （2）当工艺能力指数Cp1时，其验收极限可以按方式二确定。但对遵守包容要求的尺寸，其最大实体极限一边的验收极限仍应按方式一确定。 工艺能力指数Cp是工件公差值T与加工设备工艺能力c之比值。c是常数，工件尺寸遵循正态分布时c6；是加工设

26、备的标准偏差。所以，CpT/6。 （3）对偏态分布的尺寸，其验收极限可以仅对尺寸偏向的一边按方式一确定。 （4）对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限按方式二确定。 第五节 尺寸的检测三三、计量器具的选择、计量器具的选择 在选择计量器具时，要综合考虑计量器具的技术指标和经济性，在保证工件性能质量的前提下，还要综合考虑加工和检验的经济性。具体考虑时要注意： （1）选择计量器具应与被测工件的外形、位置、尺寸的大小及被测参数特性相适应，使所选计量器具的测量范围能满足工件的要求。 （2）选择计量器具应考虑工件的尺寸公差，使所选计量器具的测量不确定度值既能保证测量精度要求，又能符合经济性要求。 第五节 尺

27、寸的检测例例38轴类工件 ，试确定验收极限和选择计量器具。 第五节 尺寸的检测四四、尺寸的测量方法、尺寸的测量方法 1.卧式测长仪卧式测长仪 卧式测长仪是以一精密线纹尺为实物基准，利用显微镜细分读数的高精度测量仪器。可对零件的外形尺寸进行绝对测量和相对测量。第五节 尺寸的检测2.立式光学比较仪立式光学比较仪 立式光学比较仪是一种用相对法进行测量的精度较高、结构简单的常用光学量仪。 第五节 尺寸的检测3.电感测微仪电感测微仪 电感测微仪是一种常用的电动量仪。它是利用磁路中气隙的改变，引起电感量相应改变的一种量仪。第五节 尺寸的检测4.浮标式气动量仪浮标式气动量仪 浮标式气动量仪是一种常用的气动量

28、仪。第五节 尺寸的检测5.三坐标测量机三坐标测量机 三坐标测量机是一种集光、机、电、计算机和自动控制等多种技术于一体的精密、高效测量仪器。它可在空间相互垂直的三个坐标上对测量长度、相互位置精度要求高、轮廓几何形状和空间曲面复杂的机械零件、模型和制品进行快速精密检测，是质量控制必不可少的设备，也是数控加工和柔性制造系统中实现设计制造检测一体化的重要单元，广泛用于机械、仪器、电子、汽车、航空、船舶和军工等制造部门，是精密测量发展的方向。（1）三坐标测量机的分类（2）三坐标测量机的结构及工作原理（3）三坐标测量机的应用思考题与习题31判断下列说法是否正确： （1）公差是零件尺寸允许的最大偏差。 （2

29、）公差通常为正，在个别情况下也可以为负或零。 （3）孔和轴的加工精度越高，则其配合精度也越高。 （4）为了实现互换性，零件的公差应规定得越小越好。 （5）过渡配合可能有间隙，也可能有过盈。因此，过渡配合可以是间隙配合，也可以是过盈配合。 （6）不经选择和修配就能替换装配的零件，就是具有互换性的零件。 （7）零件的实际尺寸越接近公称尺寸，零件的精度越高。 （8）配合公差总是大于孔或轴的尺寸公差。 （9）一批零件的实际尺寸最大为20.01mm，最小为19.98mm，则可知该零件的上极限偏差是0.01mm，下极限偏差是0.02mm。 思考题与习题32什么是基孔制配合与基轴制配合？为什么要规定配合制？

30、广泛采用基孔制配合的原因何在？在什么情况下采用基轴制配合？ 33根据下列配合，求孔与轴的公差带代号、极限偏差、基本偏差、极限尺寸、公差、极限间隙或极限过盈、平均间隙或过盈、配合公差和配合类别，并画出公差带图。 34更正下列标注的错误： 思考题与习题35下面三根轴哪根精度最高？哪根精度最低？36根据下表给出的数据求空格中应有的数据，并填入空格内。37查表确定下列各尺寸的公差带代号。思考题与习题38在某配合中，已知孔的尺寸标注为 ，求出轴的上、下极限偏差及其公差带代号。 39已知公称尺寸为40mm的一对孔、轴配合，要求其配合间隙为41116m，试确定孔与轴的配合代号，并画出公差带图（要求为基轴制配合）。 310已知公称尺寸32mm的某孔与轴配合，允许其间隙和过盈的数值在0.0230.018mm范围内变动，试按基孔制配合确定适当的孔与轴公差带，并画出公差带图。 311用通用计量器具检测 孔，试确定验收极限，并按挡选择计量器具。思考题与习题312图330为车床溜板箱手动机构的部分结构。转动手轮3通过键带动轴4及轴4上的小齿轮，再通过轴7右端的齿轮1、轴7以及其左端的齿轮与床身齿条（未画出）啮合，使溜板箱沿导轨作纵向移动。各配合面的公称尺寸为：40；28；28；46；32；32；18（单位均为mm）。试选择它们的基准制、公差等级和配合种类。 THANK YOU!