公差第一部分-理论知识课件.ppt
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- 公差 第一 部分 理论知识 课件
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1、第一部 分理论知识 单元一 极限与配合 唐代滨 一、知识点分析图0-1具有对应标记的螺栓和螺母 现代化的机器生产对零件的互换性具有更高的要求。机械工业担负着为国民经济各部门提供先进技术装备的重要任务,而各种技术装备都由许多零件组成,这些零件的制造必须符合互换性原则。具有对应标记的螺栓和螺母可以实现配合,如图0-1所示。相同代号的轴承可以替代已磨损的轴承,并恢复精度,如图0-2所示。图0-2相同代号的轴承二、知识点讲解1.互换性的含义互换性是指在一批相同规格的零件或部件中任取一件,不经任何挑选和修配,就能进行装配,并能满足机械产品使用要求的一种性质。对于具有这种性质的零部件,我们称之具有互换性。
2、例如:汽车、拖拉机、缝纫机、自行车和仪器仪表的零件都是按照互换性要求生产的。在使用过程中,当有些零件(如活塞、曲轴、轴承等)因损坏而需要更换时,要求其备件不经任何钳工修配即可装上机器,而且能完全满足使用要求,这样的零件称为具有互换性的零件。在现代生产中,互换性已成为一个人们普遍遵循的原则。互换性对机器的设计、制造和使用都具有十分重要的意义。二、知识点讲解2.互换性的作用从设计方面看,大量使用标准化的零部件可以大大减少绘图、计算等工作量,从而能缩短设计和试制周期,为产品品种的多样化和产品结构性能的不断改进创造有利条件。3.互换性的分类从互换性的定义可知,互换性包括满足装配过程的几何参数互换性和满
3、足使用要求的功能互换性。零件之所以具有互换性,是因为其实际几何参数与理论几何参数的差值没有超过几何参数互换性所允许的范围。二、知识点讲解(1)按决定参数或使用要求分类互换性可分为几何参数互换性和功能互换性。1)几何参数互换性规定了几何参数公差,以保证成品的几何参数所充分近似达到的数值。2)功能互换性规定了功能参数的公差应达到的数值。(2)按程度分类互换性按其程度可分为完全互换(绝对互换)和不完全互换(有限互换)。1)完全互换。2)不完全互换。(3)标准部件或机构互换性的分类其互换性可分为外互换性和内互换性。1)外互换性。2)内互换性。二、知识点讲解4.加工误差和公差由于机床的加工精度、操作者的
4、技能水平和生产环境等各种因素的影响,被加工工件的几何参数难以达到理想的状态。即使是同一个人使用同一台机床进行加工,也很难做得一模一样,总有或大或小的加工误差。加工误差是指实际几何参数对其设计理想值的偏离程度。图0-3各种公差的表示方法二、知识点讲解5.本课程的任务1)了解国家标准中有关极限与配合方面的基本术语及其定义。2)掌握极限与配合标准的基本规定。3)掌握极限与配合方面的基本计算方法及代号的标注和识读。4)了解几何公差的基本内容。5)掌握几何公差代号的含义和标注方法。6)了解表面结构的评定标准。7)掌握表面结构要求符号、代号的标注方法。单元一 极限与配合知识点1尺寸和尺寸偏差唐代滨 一、知
5、识点分析(1)尺寸要素由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定的几何形状。(2)实际(组成)要素由接近实际(组成)要素所限定的工作实际表面的组成要素部分。(3)提取组成要素按规定方法,由实际(组成)要素提取有限数目的点所形成的实际(组成)要素的近似替代。(4)拟合组成要素按规定方法,由提取组成要素形成的具有理想形状的组成要素。(5)几何量包括长度、角度、几何形状、相互位置和表面结构等几何参数。(6)几何量精度是指上述几何参数的精度。(7)公差与配合公差用来协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾,配合用来反映机器零件之间有关功能要求的相互关系。二、知识点讲解1.尺寸的术语和定义(1)孔和轴1)孔
6、是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),其尺寸用D表示。2)轴是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(由两平行平面或切面形成的被包容面),其尺寸用d表示。(2)尺寸尺寸是指以特定单位表示线性尺寸值的数值。图1-1轴和孔二、知识点讲解(3)公称尺寸由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。图1-2孔和轴的实际(组成)要素尺寸(4)实际(组成)要素尺寸实际(组成)要素尺寸是指通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。二、知识点讲解(5)极限尺寸极限尺寸是指尺寸要素允许的尺寸的两个极端。图1-3极限尺寸二、知识点讲解2.尺寸偏差的术语和定义 某一尺寸
7、减去其公称尺寸所得的代数差称为尺寸偏差,简称偏差。偏差包括实际偏差和极限偏差,而极限偏差又包括上极限偏差和下极限偏差。(1)实际偏差(Ea、ea)实际(组成)要素尺寸减去其公称尺寸所得的代数差称为实际偏差。(2)极限偏差极限尺寸减去其公称尺寸所得的代数差称为极限偏差。图1-4极限与配合示意图三、知识链接1.长度单位的相关知识(1)米的定义在国际单位制及我国法定计量单位中,长度基本单位的名称是“米”,其单位符号为“m”。1983年举行的第17届国际计量大会又更新了米的定义,规定:“米”是光在真空中在1/299792458s的时间间隔内所行进路程的长度。(2)量块使用波长作为长度基准,不便在生产中
8、直接用于尺寸的测量。量块由铬锰钢等特殊合金钢或线膨胀系数小、性质稳定、耐磨且不易变形的其他材料制成。其形状有长方体和圆柱体两种,常用的是长方体。(3)计量单位的换算 1m=1000mm三、知识链接图1-5长度量值传递系统三、知识链接2.尺寸偏差计算示例【例11】已知:孔的公称尺寸D?50mm,极限尺寸Dmax?50025mm,Dmin?50mm;轴的公称尺寸d?50mm,极限尺寸dmax?49950mm,dmin?49934mm。现测得孔、轴的实际(组成)要素尺寸分别为Da?50010mm,da?49946mm,求孔、轴的极限偏差和实际偏差。解:孔的极限偏差为解:孔的极限偏差为ESDmax-D
9、50.025mm-50mm+0.025mmEIDmin-D50mm-50mm0轴的极限偏差为esdmax-d49.950mm-50mm-0.050mmeidmin-d49.934mm-50mm-0.066mm孔的实际偏差为EaDa-D50.010mm-50mm+0.010mm轴的实际偏差为eada-d49.946mm-50mm-0.054mm单元一 极限与配合知识点2公差、公差带和配合唐代滨 一、知识点分析1)正确理解公差与配合的基本术语及定义,并能熟练地运用公差带图解。2)掌握极限间隙(过盈)和配合公差的计算方法,以及三类配合的区别。3)掌握公差与配合各自的作用。二、知识点讲解1.公差尺寸公
10、差是上极限尺寸与下极限尺寸之差,或上极限偏差与下极限偏差之差,它是允许尺寸的变动量。尺寸公差简称公差,用T表示。2.零线、公差带与公差带图解图1-6公差带图解(1)零线在公差带图解中,表示公称尺寸的一条直线称为零线。(2)公差带在公差带图解中,公差带是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区域。二、知识点讲解3.有关配合的术语和定义(1)配合配合是指公称尺寸相同,并且相互结合的孔和轴公差带之间的关系。(2)间隙与过盈 孔的尺寸减去相配合轴的尺寸之差为正称为间隙 用符号X表示(3)配合的种类根据孔、轴公差带相互位置的不同,配合可分为三类,即间隙配合、过盈配合和过渡
11、配合。1)间隙配合。2)过盈配合。3)过渡配合。图1-7间隙配合二、知识点讲解图1-8过盈配合2)过盈配合。过盈配合是指具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。此时,孔的公差带在轴的公差带之下,如图1-8所示。在过盈配合中,孔的下极限尺寸与轴的上极限尺寸之差称为最大过盈,用Ymax表示,即YmaxDmin-dmax(D+EI)-(d+es)EI-es孔的上极限尺寸与轴的下极限尺寸之差称为最小过盈,用Ymin表示,即YminDmax-dmin(D+ES)-(d+ei)ES-ei二、知识点讲解图1-9过渡配合3)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,如
12、图1-9所示。在过渡配合中,孔的上极限尺寸与轴的下极限尺寸之差称为最大间隙,即XmaxDmax-dmin(D+ES)-(d+ei)ES-ei 孔的下极限尺寸与轴的上极限尺寸之差称为最大过盈,即YmaxDmin-dmax(D+EI)-(d+es)EI-es二、知识点讲解(4)配合公差配合公差是允许间隙或过盈的变动量,用Tf表示。无论是间隙配合、过渡配合还是过盈配合,配合公差都等于孔公差与轴公差之和,即TfTh+T fTh+Ts对于间隙配合,配合公差等于最大间隙与最小间隙之差的绝对值;对于过渡配合,配合公差等于最大间隙与最大过盈之差的绝对值;对于过盈配合,配合公差等于最小过盈与最大过盈之差的绝对值
13、。用公式表达如下:间隙配合TfXmax-Xmin过渡配合Tf=Xmax-Ymin过盈配合TfYmin-Ymax三、知识链接1.公差的计算【例1 2】求例1 1中孔和轴的尺寸公差。解:孔的尺寸公差为2.公差带图解示例【例13】作孔?30+0033mm和轴?30-0007mm的公差带图解。图1-10例1-3公差带图图1-11例1-4公差带图单元一 极限与配合知识点3基准制、标准公差和基本偏差唐代滨 一、知识点分析 机械产品的尺寸精度应从两个方面得到保证:一是零件加工时公差数值的规定,即加工精度;二是装配时配合松紧程度的规定,即装配精度。为了方便设计和交流,国家标准GB/T 1800.22009将加
14、工精度和装配精度的标准化通过尺寸公差带的标准化进行体现,即由两者组成了尺寸公差带的两个基本要素:公差带的大小和位置。前者称为标准公差,后者称为基本偏差,由此形成了两大标准系列,即标准公差系列和基本偏差系列。本知识点主要讨论两大标准系列的有关内容。二、知识点讲解1.基准制(配合制)为了满足制造的经济性,可以将相配合孔、轴中的一个公差带位置固定,改变另一个的公差带位置,以实现各种配合类型的需要。这种由同一极限制的孔和轴组成的配合制度称为基准制。(1)基孔制固定孔的公差带位置,变动轴的公差带位置,从而形成各种类型配合的配合制。基孔制的孔为基准孔(标准孔),国家标准规定基准孔的下极限偏差为零,上极限偏
15、差为正值。(2)基轴制固定轴的公差带位置,变动孔的公差带位置,从而形成各种类型配合的配合制。图1-12基准制二、知识点讲解2.标准公差系列公差带的大小(1)标准公差等级标准公差是国家标准中规定的用以确定公差带大小的标准公差数值,用代号IT(ISO Tolerance)表示。标准公差的大小反映了零件精度的高低,根据应用场合的不同,标准公差分为20个等级。(2)标准公差数值二、知识点讲解表1-1公称尺寸至3150mm的标准公差数值GBT 1800.12009二、知识点讲解表1-1公称尺寸至3150mm的标准公差数值GBT 1800.12009二、知识点讲解2.公称尺寸小于或等于1mm时,无IT14
16、IT18。在实际应用时,只要选定了公差等级,就可以用查表法确定标准公差数值。查表步骤如下:1)根据公称尺寸,找到其所在的尺寸段(左竖列)。2)根据标准公差等级,找到IT所在的位置(上横行)。3)竖列与横行交叉点的数值即为所查标准公差数值。二、知识点讲解3.基本偏差公差带的位置如前所述,基本偏差用来确定公差带的位置。为了形成机器中各种不同性质和松紧程度的配合,需要有一定系列不同的公差带位置。1)孔与轴同字母的基本偏差相对于零线基本呈对称分布。2)代号JS和js形成的公差带相对于零线呈对称分布。3)h和H的基本偏差均为零,即h的上极限偏差es0,H的下极限偏差EI0。4)代号K、k、N随标准公差等
17、级的不同,有两种基本偏差(K、k可为正值或零值,N可为负值或零值),而代号M的基本偏差数值随标准公差等级的不同则有三种不同的情况(正值、负值或零值)。二、知识点讲解4.基孔制中轴的基本偏差的确定(1)基本偏差的含义及规律基本偏差决定了公差带相对于零线的位置,用来表示一对孔轴配合的松紧程度。如图113所示,在基孔制中,基准孔H在零线的上方,与其配合的轴形成了以下规律:1)间隙配合。2)过盈配合。3)过渡配合。图1-13基本偏差系列图二、知识点讲解(2)基本偏差查表法国家标准列出了轴和孔的基本偏差数值表,见表1-2和表1-31)根据公称尺寸,找到其所在的尺寸段(左竖列)。2)根据基本偏差代号,找到
18、其所在的位置(上横行)。3)竖列与横行交叉点的数值即为所查基本偏差数值。5.基轴制中孔的基本偏差的确定单元一 极限与配合知识点4公差带与配合的选用唐代滨 一、知识点分析图1-14公差配合在零件图上的标注 在很多图样上,我们会看到形如?25H7、?25s6或?25H7/s6等代号,如图1-14所示。其中,?25s6是轴的公差带代号,?25H7是孔的公差带代号,?25H7s6是配合的公差带代号。通过这些代号,我们就可以知道其公称尺寸的大小,是孔还是轴,基本偏差代号是什么.二、知识点讲解1.公差带标注(图1-15)1)公差带标注由公称尺寸、基本偏差代号、标准公差等级三部分组成,如?20R7、?30g
19、6、?40h8、?50H7h8、?60F6h7。2)公差带标注还可以用公称尺寸和极限偏差值表示,如?30+0033、?30-0007。3)用公差带代号、极限偏差值进行标注,如孔?12H7、轴?12g6。图1-15公差带的标注二、知识点讲解2.公差带与配合的优化国家标准GBT 18012009对公称尺寸不大于500mm的孔、轴规定了一般、常用和优先三种公差带,如图116和图117所示图1-16尺寸不大于500mm孔的一般、常用和优先公差带二、知识点讲解图1-17尺寸不大于500mm轴的一般、常用和优先公差带 图1-16中孔的一般公差带有105种;框格内为常用公差带,共43种;圆圈内为优先公差带,
20、共13种。图1-17中轴的一般公差带为116种;框格内为常用公差带,共59种;圆圈内为优先公差带,共13种。二、知识点讲解表1-4基孔制优先、常用配合 标准在规定孔、轴公差带选用原则的基础上,还规定了公称尺寸不大于500mm的基孔制常用配合59种、优先配合13种,见表1-4;基轴制常用配合47种、优先配合13种,见表1-5。二、知识点讲解表1-5基轴制优先、常用配合二、知识点讲解3.一般公差(未注公差)(1)一般公差的概念一般公差是指在车间一般条件下即可保证的公差,又称未注公差。(2)一般公差的特点1)节省设计时间。2)图样清晰易懂。3)降低检验成本。(3)一般公差的规定为了应用方便,国家标准
21、GBT 18042000一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差(替代了原GBT 18041992)对线性尺寸的一级公差规定了四个等级,分别是:精密级(f)、中等级(m)、粗糙级(c)和最粗级(v),基本相当于IT12、IT14、IT16和IT17。二、知识点讲解采用一般公差时,虽然不必在图样上标注公差,但应在技术要求中用国家标准号和公差等级代号注明。例如,选用中等级m时,应注明GBT 1804m。表1-6线性尺寸的未注极限偏差数值(单位:m)三、知识链接解:公称尺寸为?50mm;基孔制,间隙配合;公差等级孔为7级、轴为6级;查标准公差表得IT70.025mm,IT60.016mm。则1)基准孔
22、:ESIT7+0.025mm,EI0。2)配合轴:查轴的基本偏差表得,es-0.025mm;另一极限偏差为eiesIT6-0.041mm。3)公差:Th0.025mm,Ts0.016mm,TfThTs0.041mm。图1-18公差带图解4)极限盈隙:XmaxESei+0.025(-0.041),XminEIes0(-0.025)+0.025mm。5)公差带图如图1-18所示。单元一 极限与配合知识点5极限与配合的应用唐代滨 一、知识点分析 精度设计是机械产品设计与制造中的一个重要环节。本知识点讨论尺寸精度的设计,即在公称尺寸已经确定的情况下,对其尺寸公差与配合进行选择。精度设计的内容包括基准制
23、、公差等级和配合的选择,具体选择原则可依据GB/T 42492009公差原则和GB/T 166712009几何公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求。公差与配合的选择恰当与否,对产品的性能、质量、互换性和经济性均有重要的影响。选择原则为:在满足使用要求的前提下,尽可能获得最佳经济效益。选择方法有计算法、试验法和类比法。二、知识点讲解1.基准制的选择(1)一般情况下优先选择基孔制优先选用基孔制的主要出发点是加工工艺的经济性。(2)有些情况下选择基轴制在下述情况下采用基轴制比较合理。1)直接采用冷拔钢材做轴。2)加工尺寸小于1mm的精密轴。3)结构上需要采用基轴制。图1-19活塞部件装配1活塞2
24、间隙配合3、6过渡配合4活塞销5连杆二、知识点讲解4)与标准件相配合时。(3)特殊情况下采用非基准制为了满足某些配合的特殊要求,国家标准允许采用由任意孔、轴公差带组成的配合,即没有基准件的非基准制配合,如图1-20所示。图1-20非基准制配合1隔套2主轴箱孔3齿轮轴筒二、知识点讲解2.公差等级的选择(1)公差等级的选择原则公差等级的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。(2)公差等级的应用范围国家标准规定的公差等级划分范围见表1-7。表17公差等级的划分范围表1-7公差等级的划分范围二、知识点讲解表1-8公差等级的应用范围(3)各种加工方法所能达到的公差等级当公称尺寸相同
25、时,公差等级越高,则对生产技术条件和机床精度的要求越高,其生产成本就越高。常用加工方法所能达到的公差等级见表19。二、知识点讲解表1-9常用加工方法所能达到的公差等级(4)选择公差等级时应注意的问题1)加工工艺等价的一致性。2)公差等级与配合性质的一致性3)相配合零件精度的一致性4)与精度设计原则的一致性二、知识点讲解3.配合的选择(1)配合类型的选择根据零件的工作条件和使用要求选择适当的配合类型。(2)配合的确定配合类型确定后,再根据配合件的具体使用要求确定极限盈隙,然后确定基本偏差代号,形成生产中所要求的配合。1)计算法。2)试验法。3)类比法。(3)配合选择的综合应用1)确定基准制。2)
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