尺寸公差与配合.ppt

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1、第二章第二章 尺寸公差与配合 广东机电职业技术学院机械基础教研室1.新国标（GB/T1800.11997）、（）、（GB/T1800.21800.31998）、（）、（GB/T18041992），），代替了代替了1979年颁布的旧国标（年颁布的旧国标（GB1800180479）中的中的相应部分，这些新国标的依据是国际标准（相应部分，这些新国标的依据是国际标准（ISO），），以尽可能地使我国的国家标准与国际标准一致或以尽可能地使我国的国家标准与国际标准一致或等同。等同。2.2.孔与轴的孔与轴的极限与配合极限与配合标准是机械工程最重要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，也是学的

2、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。习其它互换性标准的基础。第一节第一节 基本术语和定义基本术语和定义 1.尺寸与公差的基本术语尺寸与公差的基本术语一、孔与轴（hole and shaft）孔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。二、尺寸尺寸1.1.尺寸（尺寸（size）尺寸是特定单位表示的两点之间长度值的数字。通常用表示（常省略），一

3、般来讲尺寸是指线性尺寸。如直径40、半径R20，宽度12，高度120，中心距60等。2.2.基本尺寸基本尺寸（basic sizebasic size）基本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、零件的强度、刚度等要求，通过计算或实验而确定的。它应该在优先数系中选择。其目的是为了减少定值刀具、定值量具、定值夹具及型材等的规格。3.3.实际尺寸（实际尺寸（actual sizeactual size）实际尺寸是通过测量得到的尺寸（孔：Da、轴：da）由于测量过程存在测量误差，所以实际尺寸并非尺寸的真值。实际尺寸均指局部实际尺

4、寸。4.4.极限尺寸极限尺寸（limits of sizelimits of size）极限尺寸是指一个孔或轴允许尺寸变化的两个极端。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：三、偏差、公差和公差带三、偏差、公差和公差带1.1.偏差偏差（limits of deviationlimits of deviation）某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差,其值可正、可负或零。上偏差:最大极限尺寸与基本尺寸之差 下偏差: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 极限偏差：极限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注意：

5、标注和计算偏差时前面必须加注注意：标注和计算偏差时前面必须加注注意：标注和计算偏差时前面必须加注“+”或或或或“”号（零除外）。号（零除外）。号（零除外）。号（零除外）。2.2.尺寸公差尺寸公差（ToleranceTolerance）尺寸公差是指允许尺寸的变动量尺寸公差是指允许尺寸的变动量 孔：孔：轴：轴：问题：比较公差与偏差问题：比较公差与偏差公差与偏差是两个不同的概念。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。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

6、松紧程度。响配合的松紧程度。3.公差带图及公差带公差带图及公差带公差带公差带图图：用用尺寸公差带尺寸公差带的高度和相互位置表示公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。差大小和配合性质。它由零线和公差带组成。1）零零线线表表示示基基本本尺尺寸寸并并用用以以确确定定偏偏差差的的基基准准直直线线。零线以上的偏差为正偏差，零线以下为负偏差零线以上的偏差为正偏差，零线以下为负偏差2）公公差差带带由由代代表表上上偏偏差差、下下偏偏差差或或最最大大极极限限尺尺寸和最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。寸和最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。公差带作图步骤：（1）画零线，标“0”

7、、“+”、“-”，用箭头指向零线表示基本尺寸，标上基本尺寸。（2）按适当比例画出孔、轴公差带。（3）标出孔、轴上、下偏差值及其他要求标注的数值。分析公差带图可以得出：公差带大小取决于公差值，公差带在垂直零线方向的宽度代表公差值；公差带相对于零线的位置取决于某一个极限偏差值，这个极限偏差值称为基本偏差。例题1例题1课堂练习四、四、配合配合1.配合（配合（fit）：）：基本尺寸相同，相互结合的孔和轴基本尺寸相同，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。反应了机器上相互结合零件之公差带之间的关系。反应了机器上相互结合零件之间的松紧程度。间的松紧程度。间隙配合过渡配合过盈配合三种关系2.间隙或过盈间隙或过盈

8、孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。此差值为正时是间隙用的代数差。此差值为正时是间隙用X表示；为负时表示；为负时是过盈，用是过盈，用Y表示。表示。3.3.间隙配合（间隙配合（Clearancefit）具有间隙（含最小间隙等于零）的配合。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、轴孔的公差带位于轴的公差带之上，通常指孔大、轴小的配合。小的配合。4.4.过盈配合（过盈配合（Interference Interference fit）具有过盈（含最小过盈等于零）的配合。具有过盈（含最小过盈等于零）的配合。孔孔的的公公差差带带位

9、位于于轴轴公公差差带带之之下下，通通常常是是指指孔孔小小、轴大的配合，轴大的配合，5.5.过渡配合（过渡配合（Transitionfit ）可能具有间隙或过盈的配合。可能具有间隙或过盈的配合。孔孔、轴轴公公差差带带相相互互交交叠叠，是是介介于于间间隙隙配配合合与与过盈配合之间的配合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，特点：其间隙或过盈的数值都较小，一般来讲，特点：其间隙或过盈的数值都较小，一般来讲，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过渡配合的工件精度都较高过渡配合的工件精度都较高过渡配合的工件精度都较高过渡配合过渡配合（Transiti

10、onfit ）6.配合公差组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙或过盈的变动量。配合公差用Tf表示。其计算公式如下：间隙配合：过盈配合：过渡配合：例题2例例2-2 求下列三种孔、轴配合的极限间隙或过盈、配合公差，并绘制公差带图习题五、配合制基孔制配合 以孔为基准件，基准孔的公差带位于零线以上，其下偏差为零。基轴制配合 以轴为基准件，基准轴的公差带位于零线以下，其上偏差为零。为了简化和有利于标准化，以尽可能少的标准公差带形成最多的配合，国标规定了两种等效的配合，即基孔制配合和基轴制配合。第二节第二节 常用尺寸公差与配合常用尺寸公差与配合配合的种类是由孔、轴公差带的相互位置所决定。公差带的大小和位

11、置又分别由标准公差与基本偏差决定，即国标中的两大系列。一、标准公差系列一、标准公差系列1.1.标准公差等级（标准公差等级（Tolerencegrade）标准公差等级是确定尺寸精确程度的等级。对所有基本尺寸同一公差等级的一组公差被认为对所有基本尺寸同一公差等级的一组公差被认为具有同等的精确程度，规定和划分公差等级的目的是具有同等的精确程度，规定和划分公差等级的目的是为了简化和统一公差的要求。使规定的等级既能满足为了简化和统一公差的要求。使规定的等级既能满足不同的使用要求，又能大致代表各种加工方法的精度，不同的使用要求，又能大致代表各种加工方法的精度，为零件的设计和制造带来了极大的方便。为零件的设

12、计和制造带来了极大的方便。公 差 等 级 分 为 20级，用 IT01、IT0、IT1、IT2、IT3IT18来表示。(IT:International Tolerance)IT01 IT0 IT1 IT2 IT3 IT4 IT15 IT16 IT17 IT182.2.标准公差的计算及规律标准公差的计算及规律表表中中的的高高精精度度等等级级IT01IT01、IT0 IT0、IT1IT1的的公公式式,主主要要考考虑虑测测量量误误差差。IT2IT2IT4IT4是是在在IT1IT1IT5IT5之之间间插插入入三三级级，使使IT1IT1、IT2IT2、IT3IT3、IT4IT4、IT5IT5成成等等比

13、比数数列列。常常用用的的公差等级公差等级IT5IT5IT18IT18的标准公差计算公式如下：的标准公差计算公式如下：IT=a i i=f(D)IT=a i i=f(D)a是公差等级系数是公差等级系数i是公差单位（公差是公差单位（公差因子）因子）2.公差等级系数 a 从IT6开始，公差等级系数采用R5系列 3.公差单位（公差因子）i 公差单位是计算标准公差的基本单位。当 D500时，3.基本尺寸分段基本尺寸分段l尺寸分段尺寸分段 D D D D为基本尺寸分段的计算尺寸，为几为基本尺寸分段的计算尺寸，为几何平均值（）。何平均值（）。例例2-3求基本尺寸为求基本尺寸为25，IT6、IT7的公差值。的

14、公差值。二、基本偏差系列二、基本偏差系列基基本本偏偏差差 是是是是确确确确定定定定零零零零件件件件公公公公差差差差带带带带相相相相对对对对零零零零线线线线位位位位置置置置的的的的上上上上偏偏偏偏差差差差或或或或下下下下偏偏偏偏差差差差，它它它它是是是是公公公公差差差差带带带带位位位位置置置置标标标标准准准准化化化化的的的的唯唯唯唯一一一一指指指指标标标标，一一一一般般般般为为为为靠靠靠靠近近近近零零零零线线线线的的的的那那那那个个个个偏偏偏偏差差差差。当当当当尺尺尺尺寸寸寸寸公公公公差差差差带带带带在在在在零零零零线线线线以以以以上上上上时时时时，规规规规定定定定以以以以下下下下偏偏偏偏差差差

15、差（EIEI或或或或ei ei）作作作作为为为为基基基基本本本本偏偏偏偏差差差差；当当当当尺尺尺尺寸寸寸寸公公公公差差差差带带带带在在在在零零零零线线线线以以以以下下下下时时时时，规规规规定定定定以以以以上上上上偏偏偏偏差差差差（ESES或或或或eses）作作作作为为为为基基基基本本本本偏偏偏偏差；差；差；差；1.基本偏差代号及基本偏差系列图的特点基本偏差代号及基本偏差系列图的特点基本偏差代号基本偏差代号基本偏差的代号基本偏差的代号:用拉丁字母表示，大写字母表示用拉丁字母表示，大写字母表示孔，小写字母表示轴。孔，小写字母表示轴。共有共有28个基本偏差代号。构成孔（或轴）的基本个基本偏差代号。构

16、成孔（或轴）的基本偏差系列，反映偏差系列，反映28种公差带相对于零线的位置。种公差带相对于零线的位置。2.公差带与配合的表示公差带的位置由基本偏差确定，公差带的大小由标准公差确定，因此孔、轴公差带用基本偏差字母与标准公差的等级数字表示，并且采用同一号字体书写，如H8、F8、M8等为孔的公差带；h7、f8、m9为轴的公差带，标注公差尺寸可用三种方式表示。例如：配合用相同的基本尺寸用孔、轴公差带表示。孔、轴公差带写成分数形式，分子为孔的公差带，分母为轴的公差带，例如：例2 查表确定 的极限偏差，画出公差带，并计算极限间隙（过盈）。（1）查附表2确定标准公差：，。查附表3确定n的基本偏差：基本偏差为

17、下偏差，H为基准孔，其基本偏差为下偏差，EI0，也可由附表4查得。（2）通过计算确定另一个极限偏差：H7的上偏差为：n6的上偏差为：所以（3）画公差带图，如图所示。（4）计算极限间隙（过盈）例3 查表确定 的极限偏差，画出公差带，并计算极限间隙（过盈）。（1）查附表2确定标准公差：，。查附表4确定N的基本偏差：基本偏差为上偏差，h为基准轴，其基本偏差为上偏差，es0，也可由附表3查得。（2）通过计算确定另一个极限偏差：h6的下偏差为：N7的下偏差为：所以（3）画公差带图，如图所示。（4）计算极限间隙（过盈）*3.基本偏差数值表的建立基本偏差数值表的建立基准制配合基准制配合国家标准规定有两种基准

18、制配合：国家标准规定有两种基准制配合：基孔制、基轴制基孔制、基轴制基孔制基孔制：基准孔基准孔H与非基准件（与非基准件（azc）轴形成各种轴形成各种配合的一种制度配合的一种制度间隙配合：间隙配合：H/ah过渡配合：过渡配合：H/jn过盈配合：过盈配合：H/pzc*3.基本偏差数值表的建立基本偏差数值表的建立基准制配合基准制配合基轴制基轴制：基准轴基准轴h h与非基准件（与非基准件（AZC）孔形成各孔形成各种配合的一种制度种配合的一种制度间隙配合：间隙配合：A AH/h H/h 过渡配合过渡配合：J JN/h N/h 过盈配合：过盈配合：PZC/h*3.基本偏差数值表的建立基本偏差数值表的建立（1

19、 1）轴基本偏差的确定）轴基本偏差的确定轴轴的的基基本本偏偏差差是是在在基基孔孔制制配配合合的的基基础础上上制制订订的的。根根据据设设计计要要求求、生生产产经经验验、科科学学试试验验，并并经经数数理理统统计计分分析，整理出一系列经验公式见表析，整理出一系列经验公式见表2-3。轴的基本偏差数值确定后，在已知公差等级的情况轴的基本偏差数值确定后，在已知公差等级的情况下，可求出轴的另一极限偏差的数值（对公差带的另下，可求出轴的另一极限偏差的数值（对公差带的另一端进行封口）一端进行封口）ei=esIT（ah）es=eiIT（kzc）*3.基本偏差数值表的建立基本偏差数值表的建立（2 2）孔基本偏差的确

20、定）孔基本偏差的确定基基本本尺尺寸寸500时时，孔孔的的基基本本偏偏差差是是从从轴轴的的基基本本偏偏差换算得出。差换算得出。换换算算原原则则：在在孔孔、轴轴为为同同一一公公差差等等级级或或孔孔比比轴轴低低一一级级配配合合条条件件下下，当当基基孔孔制制配配合合中中轴轴的的基基本本偏偏差差代代号号与与基基轴轴制制配配合合中中孔孔的的基基本本偏偏差差代代号号相相当当，换换同同名名字字母母时时，配合性质要完全相同。配合性质要完全相同。二、基本偏差系列二、基本偏差系列间间隙隙配配合合（AH）：采采用用同同一一字字母母表表示示孔孔、轴轴的的基基本本偏偏差差要要绝绝对对值值相相等等、符符号号相相反反。孔孔的

21、的基基本本偏偏差差（AH）是是轴轴基基本本偏偏差差（ah）相相对对于于零零线线的的倒倒影影，所所以又称倒影规则。其公式为：以又称倒影规则。其公式为：EI=es二、基本偏差系列二、基本偏差系列过过渡渡配配合合 （J JN N）：由由于于J JN N都都是是靠靠近近零零线线，而而且且与与j jn n形形成成倒倒影影：即即在在孔孔的的较较高高精精度度配配合合时时（IT8IT8），国国家家标标准准推推荐荐采采用用孔孔比比轴轴低低一一级级的的配配合合。从从而而就就形形成成了了孔孔的的基基本本偏偏差差在在eiei的的基基础础上上加加一一个个。若若孔孔与与轴轴的的配配合合为为同同级级配配合合，则则即即为为零

22、零，正正如倒影图里的体现：大小相等，负号相反。如倒影图里的体现：大小相等，负号相反。其公式为：其公式为：ES ES=ei+ei+=IT =ITn n ITITn-1n-1=IT=ITh h ITITs s 例例例例2-52-52-52-5二、基本偏差系列二、基本偏差系列过过盈盈配配合合（P PZCZC）:P:PZCZC与与p pzczc形形成成倒倒影影，但但不不能简单理解大小相等，符号相反。能简单理解大小相等，符号相反。采用的公式与过渡配合一样。采用的公式与过渡配合一样。例例例例2-62-62-62-6三、标准温度 国标规定的标准公差和基本偏差的数值，均以标准温度20时的数值为准。因此，精密测

23、量应在20恒温室进行。在孔、轴温度相差较大或其线膨胀系数相差较大时，应考虑温度变形对配合性质的影响。在高温和低温下检测精密零件及有色金属零件时，应特别注意温度对测量结果的影响。四、常用尺寸孔、轴公差带与配合 在常用尺寸（500mm）内，国标规定一般用途的轴公差带116种，方框中为59种常用公差带，其中画圆圈的为13种优先公差带，如图所示。一般用途的孔公差带有105种，方框中为44种常用公差带，其中画圆圈的为13种优先公差带，如图所示。国标在规定上述孔、轴公差带选用的基础上，还规定了优先、常用配合。规定基孔制的常用配合为59种，其中13种为优先配合。规定基轴制的常用配合为47种，其中优先配合13

24、种。从表中可以看出：当轴的公差等级7级时，采用孔比轴低一级的配合，当轴的公差等级8级时，采用孔与轴同级配合。基孔制中有基孔制中有59种常用配合，种常用配合，13种种优先配合。优先配合。基轴制有基轴制有47种常用配合，种常用配合，13种优种优先配合先配合。五、未注公差尺寸的极限偏差五、未注公差尺寸的极限偏差线性尺寸未注公差线性尺寸未注公差（GB/T1804200042000）未未注注公公差差尺尺寸寸：是是指指图图样样上上只只标标注注基基本本尺尺寸寸，而而不不标其公差带或极限偏差。标其公差带或极限偏差。没没有有标标注注极极限限偏偏差差不不能能理理解解为为没没有有公公差差要要求求，其其极极限偏差应按

25、限偏差应按“未注公差未注公差”标准规定选取。标准规定选取。GB/T18042000规规定定了了线线性性尺尺寸寸的的一一般般公公差差等等级级和和极极限限偏偏差差。一一般般公公差差等等级级分分为为四四级级：f、m、c、v，极极限偏差全部采用对称偏差值限偏差全部采用对称偏差值在图样上、技术文件或标注中，用标准号和公差等级符号表示。在图样上、技术文件或标注中，用标准号和公差等级符号表示。例如：选用中等级时例如：选用中等级时表示为表示为GB/T1804m 选用粗糙级时选用粗糙级时表示为表示为GB/T1804c第三节第三节 公差与配合的选用公差与配合的选用公差与配合的选用本质：在确定了孔、轴的基本尺寸后，

26、还需要进行尺寸精度设计，即正确地选用公差与配合。公差与配合选用的合理与否，对机械产品的使用性能、使用寿命和经济性都有很大影响。公差与配合的选用方法和一般的机械设计方法相同，主要有一下三种：1.计算法：通过理论计算确定极限间歇或极限过盈、然后确定孔、轴公差带。2.类比法：参考工作条件和使用要求相似的、经过实践验证的、工作情况良好的类似结合的公差与配合，一确定需要的配合。目前应用最多。3.试验法：对机器工作性能影响很大而又特别重要的配合，用专门的试验方法来确定其最佳的公差与配合。一、配合制的选用一、配合制的选用基准制的选择基准制的选择选用基准制时，主要应从零件的结构、工艺、经济等方面来综合考虑。1

27、.优先选用基孔制配合2.特殊场合选用基轴制配合(举例）3.与标准件配合 4.需要时可选择混合制配合1.1.加工工艺加工工艺2.2.技术测量技术测量 与滚动轴承内圈配合的轴应该选用与滚动轴承内圈配合的轴应该选用基孔制；而与滚动轴承外圈配合的基孔制；而与滚动轴承外圈配合的孔则宜选择基轴制孔则宜选择基轴制 为了满足某些配合为了满足某些配合的特殊需要的特殊需要 二、公差等级的选用二、公差等级的选用公差等级的选用公差等级的选用选择原则是：在满足使用要求的前提下，尽可能选择较低的公差等级。方法：类比法二、公差等级的选用二、公差等级的选用公差等级的选用公差等级的选用选择考虑：1.工艺等价性2.加工方法3.公

28、差等级的应用范围 4.选择时，既要保证设计要求，又要充分考虑加工工艺的可能性和经济性 三、配合的选用1.配合类别的选用 机械产品设计时，选用哪类配合，主要取决于使用要求。各类机械产品对于配合的使用要求归纳起来不外乎三个方面：（1）靠配合维持孔、轴之间的相对运动：（2）靠配合面确定孔件与轴件的相对位置；（3）通过配合面传递扭矩或其他载荷。2.基本偏差的选用 配合类别确定以后，再根据使用要求来考虑配合的松紧程度，具体确定与基准件相配合的轴或孔的基本偏差代号。（1）间隙配合基本偏差代号的选用 间隙配合基本偏差代号在ah（AH）中选用。由于基本偏差的绝对值正好对于最小间隙，故可根据使用要求的最小间隙来

29、确定基本偏差代号。间隙配合主要用于孔、轴间有相对运动的场合，也可用在没有相对运动的场合。在确定间隙配合的基本偏差代号时，应考虑运动特性、运动条件、运动精度及工作温度等。相对运动速度高，选用间隙大的配合；相对运动速度较低或有较高的定位要求，选用间隙小的配合。（2）过盈配合基本偏差代号的选用 过盈配合基本偏差代号在pzc（PZC）中选用。过盈配合主要应用在无相对运动的不可拆联结中，用来传递扭矩或载荷。在确定过盈配合的基本偏差代号时，应考虑负荷大小、负荷特性、材料的许用应力、装配条件等。最小过盈应保证传递足够的扭矩或载荷，最大过盈应使零件的内应力不超过材料的许用应力，所以过盈的变化范围不能太大，需要

30、选用较高的公差等级，一般为IT5IT7。承受重载或冲击载荷的固定联结，应选用过盈较大的配合；既要传递一定的扭矩或载荷且要装拆，应选用过盈较小的配合，并用紧固件。（3）过渡配合基本偏差代号的选用 过渡配合基本偏差代号在jn（JN）中选用。过渡配合主要用于既要精确定位，又要装拆方便的不动联结场合。对于定心要求高、装拆次数少、承受载荷大、冲击和振动大的场合，应选用较紧的配合，否则应选用较松的配合。用类比法选用配合和基本偏差代号时，可参考表2-10、表2-11和表2-12。选用配合时应尽量选用优先配合和常用配合。选用时要仔细分析零件的结构特点、工作条件和使用要求等具体情况，对照各类配合的特性和应用，作出合理的选用。例例例例 设有孔、轴配合的基本尺寸为设有孔、轴配合的基本尺寸为6 60 0的，要求间隙为的，要求间隙为+30+30 m +80m +80 mm，试确定孔、轴公差等级和配合种类。，试确定孔、轴公差等级和配合种类。（1）确定配合制本例没有特殊要求，一般选用基孔制。（2）确定孔、轴公差等级从满足使用要求出发，一般应满足查附表2得：，若孔取，轴取 则，满足要求。（3）确定配合种类 根据最小间隙为+30m来确定轴的基本偏差代号，查附表3得基本偏差f的上偏差，因此轴的基本偏差为f。所以孔、轴的配合代号为 间隙为+79m，最小间隙为+30m。，其最大课堂练习