1、第三章 尺寸精度設(shè)計(jì)第三章 尺寸精度設(shè)計(jì) 3.1 有關(guān)尺寸精度設(shè)計(jì)的基本術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)尺寸精度設(shè)計(jì)的基本術(shù)語(yǔ)和定義 3.1.1 有關(guān)孔、軸的定義有關(guān)孔、軸的定義 3.1.2 有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義 3.1.3 有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義 3.2 尺寸的極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介尺寸的極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 3.2.1 配合制配合制(fit system) 3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)公差標(biāo)準(zhǔn)公差(standard tolerance)系列系列 3.2.3 基本偏差系列基本偏差系列 3.3 尺寸精度設(shè)計(jì)的基本原則和方法尺寸精度設(shè)計(jì)的基本原則和方法 3.3.

2、1 配合制的選用配合制的選用 3.3.2 確定標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)確定標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí) 3.3.3 配合的選用配合的選用 3.4 一般公差一般公差(線性尺寸的未注公差線性尺寸的未注公差)3.1 有關(guān)尺寸精度設(shè)計(jì)的基本術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)尺寸精度設(shè)計(jì)的基本術(shù)語(yǔ)和定義 GB/T 1800.11997 3.1.1 有關(guān)孔、軸的定義有關(guān)孔、軸的定義 3.1.2 有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義 3.1.3 有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義3.1.1 有關(guān)孔、軸的定義有關(guān)孔、軸的定義 1) 孔(hole)：圓柱形內(nèi)表面或非圓柱形內(nèi)表面(如花鍵)。 2) 軸(shaft)：圓柱形外表

3、面或非圓柱形外表面(如方軸)。 從加工角度：切除工件余量后，尺寸大，孔類尺寸；尺寸小，軸類尺寸；尺寸大或小，對(duì)稱類尺寸。3.1.2 有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義 1) 尺寸(size)：以特定單位表示線性尺寸值的數(shù)值，如半徑、長(zhǎng)度、中心距等)。 2) 基本尺寸(basic size)：理論設(shè)計(jì)尺寸。 3) 實(shí)際尺寸(actual size)：加工后實(shí)際得到的尺寸，通過(guò)測(cè)量獲得。 由于誤差的存在，一批零件的各零件實(shí)際尺寸不同，即使是同一零件的不同位置、不同方向的實(shí)際尺寸也不同。 4) 極限尺寸(limits of size)：設(shè)計(jì)或加工規(guī)定的尺寸最大、最小值。

4、3.1.2 有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義 5) 尺寸偏差：某一尺寸與基本尺寸的代數(shù)差，簡(jiǎn)稱偏差(deviation)。 極限偏差：極限尺寸與基本尺寸的代數(shù)差。(limits of deviations) 最大值上偏差(upper deviation)，用ES(孔)或es(軸)表示； 最小值下偏差(lower deviation)，用EI(孔)或ei(軸)表示。 實(shí)際偏差：實(shí)際尺寸與基本尺寸的代數(shù)差。(actual deviation)用Ea或ea表示。 6) 尺寸公差：允許尺寸的變動(dòng)范圍，簡(jiǎn)稱公差 (size tolerance)，用T表示。 T=D(d)m

5、ax-D(d)min=ES-EI=es-ei3.1.2 有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義 7) 尺寸公差帶圖：零線(zero line)+公差帶 公差帶(tolerance zone)：公差帶圖中，上下偏差之間的區(qū)域。 基本偏差：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用來(lái)確定公差帶位置的那個(gè)極限偏差，通常由絕對(duì)值較小的極限偏差擔(dān)任。 畫公差帶圖的規(guī)定： 孔公差帶用斜線填充，軸公差帶用網(wǎng)點(diǎn)或空白填充； 垂直于零線方向：高度值為公差值，孔、軸公差、偏差在圖中要成比例畫；沿著零線方向：寬度適當(dāng)取值，美觀為主。 單位：基本尺寸為mm，偏差可用mm或m； 如標(biāo)注全部采用mm，圖中可不標(biāo)出，即默認(rèn)

6、值為mm； 如偏差采用m標(biāo)注，圖中可不標(biāo)m尺寸，但mm(即基本尺寸)應(yīng)標(biāo)出單位。3.1.2 有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義 例：已知孔的基本尺寸D和軸的基本尺寸d均為25mm，孔的極限尺寸為Dmax=25.021mm， Dmin=25.000mm，軸的極限尺寸為dmax=24.993 mm，dmin=24.980 mm。求：孔與軸的極限偏差與公差。 3.1.2 有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)尺寸、偏差和公差的術(shù)語(yǔ)和定義 解： ES=Dmax D =25.021 25=+0.021mm EI = Dmin D =25.000 25=0 es =dmax d

7、 =24.993 25= 0.007mm Ei =dmin d = 24.980 25= 0.020mm TD = |Dmax Dmin| =|ES EI| =0.021mm Td= |dmax dmin| =|es ei| =0.013mm3.1.3 有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義 1) 配合(fit)：是指基本尺寸相同的，相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。 孔：包容面 軸：被包容面 2) 間隙(clearance)：X=D-d0 3) 過(guò)盈(interference):Y=D-d03.1.3 有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義 4) 配合類別： 間隙配合(clearance

8、 fit) 過(guò)盈配合(interference fit) 過(guò)渡配合(transition fit) 配合公差(variation of fit)3.1.3 有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義 間隙配合(clearance fit)：Dmin-dmax0； Xmax= Dmax-dmin = ES - ei (+) P26式3-4 Xmin = Dmin-dmax = EI - es (+或0) P26式3-5 Xav = ( Xmax + Xmin )/2 = (+) P26式3-63.1.3 有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義 過(guò)盈配合(interference fit)：Dma

9、x-dmin0； Ymax = Dmin - dmax = EI - es ( - ) P27式3-8 Ymin = Dmax - dmin = ES ei (-或0) P27式3-7 Yav = ( Ymax + Ymin )/2 = ( - ) P27式3-93.1.3 有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義 過(guò)渡配合(transition fit)：Dmin-dmax0 Dmax-dmin0； Xmax = Dmax-dmin = ES - ei (+) P27式3-10 Ymax = Dmin-dmax = EI - es ( - ) P27式3-11 Xav或Yav = ( Xma

10、x + Ymax )/2 =(+或-) P27式3-123.1.3 有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義例例2-2 現(xiàn)有一過(guò)盈配合，孔為現(xiàn)有一過(guò)盈配合，孔為2525+0.021，軸為，軸為25+0.03525+0.048。求最大過(guò)盈、最小過(guò)盈、平均過(guò)盈和配。求最大過(guò)盈、最小過(guò)盈、平均過(guò)盈和配合公差。合公差。例例2-3 現(xiàn)有一間隙配合，孔為現(xiàn)有一間隙配合，孔為2525+0.021，軸為，軸為25-0.020 25-0.007 。求最大間隙、最小間隙、平均間隙和配合公差。求最大間隙、最小間隙、平均間隙和配合公差。例例2-4 現(xiàn)有一過(guò)渡配合，孔為現(xiàn)有一過(guò)渡配合，孔為2525+0.021，軸為，軸

11、為25+0.015 25+0.028 。求最大間隙、最大過(guò)盈、平均間隙或平均過(guò)盈。求最大間隙、最大過(guò)盈、平均間隙或平均過(guò)盈和配合公差。和配合公差。3.1.3 有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義 結(jié)論：孔軸的尺寸公差相同，則配合公差相同，但由于軸的極限尺寸或極限偏差不同，導(dǎo)致配合性質(zhì)完全不同。即，孔軸的尺寸精度決定配合精度，孔軸的極限尺寸或極限偏差決定配合性質(zhì)。3.1.3 有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義 配合公差(variation of fit)：孔軸尺寸之差的變動(dòng)范圍。 從以上三例可以看出： Tf=TD+Td ； Tf反映了配合精度，屬使用要求，即設(shè)計(jì)要求，我們總是希望Tf

12、越小越好。 TD和Td是孔軸的制造精度，即工藝要求，我們總是希望TD和Td 越大越好。 這說(shuō)明了公差的實(shí)質(zhì)，即反映了機(jī)器零件使用與制造要求的矛盾，即設(shè)計(jì)與工藝的矛盾。3.2 尺寸的極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介尺寸的極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 基本內(nèi)容：配合制、標(biāo)準(zhǔn)公差系列、基本偏差系列和孔、軸公差帶與配合等 3.2.1 配合制配合制(fit system) 3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)公差標(biāo)準(zhǔn)公差(standard tolerance)系列系列 3.2.3 基本偏差系列基本偏差系列3.2.1 配合制配合制(fit system) 配合制： 相配合的兩個(gè)零件(孔、軸)，確定一個(gè)作為基準(zhǔn)件，固定其基本偏差，然后通過(guò)改變

13、另一零件的公差帶位置來(lái)形成各種配合的一種制度。 基孔制配合(hole-basis system of fit)： 以孔為基準(zhǔn)，孔的下偏差為基本偏差，且EI=0，代號(hào)為H，通過(guò)改變軸的基本偏差來(lái)得到各種不同性質(zhì)的配合。 基軸制配合(shaft-basis system of fit)： 以軸為基準(zhǔn)，軸的上偏差為基本偏差，且es=0，代號(hào)為h，通過(guò)改變孔的基本偏差來(lái)得到各種不同性質(zhì)的配合。 兩種配合制平等等效，應(yīng)用場(chǎng)合不同。3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)公差標(biāo)準(zhǔn)公差(standard tolerance)系列系列 標(biāo)準(zhǔn)公差確定公差帶的大小，決定了零件的加工精度和加工成本，同時(shí)又直接影響配合。 1) 標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)

14、 2) 標(biāo)準(zhǔn)公差因子i 3) 基本尺寸分段3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)公差標(biāo)準(zhǔn)公差(standard tolerance)系列系列 1) 標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)： GB/T 1800.31998規(guī)定： 基本尺寸0500mm：規(guī)定了IT01、IT0、IT1、IT2IT18等20個(gè)等級(jí)，等級(jí)依次降低?；境叽缦嗤瑒t等級(jí)越低，公差越大； 基本尺寸500mm3150mm：規(guī)定了IT1、IT2IT18等18個(gè)等級(jí)。 標(biāo)準(zhǔn)公差的計(jì)算公式： IT01-IT1：高精度等級(jí)，主要考慮測(cè)量誤差，標(biāo)準(zhǔn)公差與尺寸呈線性關(guān)系； IT01： 0.3+0.008D IT0： 0.5+0.012D IT1： 0.8+0.020D 式中，D是表中

15、每一尺寸分段中首尾兩個(gè)尺寸的幾何平均值，以mm計(jì)。 IT2-IT4：較高精度等級(jí)，插入法(IT1-IT5)； IT5-IT18：計(jì)算法 ITn=ai。其中a是公差等級(jí)系數(shù)，是R5(7)數(shù)列。i是標(biāo)準(zhǔn)公差因子3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)公差標(biāo)準(zhǔn)公差(standard tolerance)系列系列 2)標(biāo)準(zhǔn)公差因子i 據(jù)生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)統(tǒng)計(jì)分析表明：加工尺寸誤差與尺寸的立方根成正比，對(duì)于大尺寸段，測(cè)量誤差的影響較大，主要考慮測(cè)量誤差，而測(cè)量誤差與零件的基本尺寸是線性關(guān)系。 基本尺寸0500mm：i=0.45D1/3+0.001D 式中： i以m計(jì)；D是基本尺寸段的幾何平均值，mm。 公式中的第一項(xiàng)主要反映工

16、件的加工誤差；第二項(xiàng)用于補(bǔ)償與基本尺寸成正比的誤差，主要是由于測(cè)量時(shí)溫度不穩(wěn)定和偏離基準(zhǔn)溫度所引起的測(cè)量誤差，以及量規(guī)變形誤差等。實(shí)際上當(dāng)基本尺寸很小時(shí)，第二項(xiàng)所占的比例很小，所以該式近似于立方拋物線關(guān)系式。 基本尺寸500mm3150mm：i=0.004D+2.1 式中： i以m計(jì)；D是基本尺寸段的幾何平均值，mm。 對(duì)于大尺寸，相對(duì)而言，測(cè)量誤差的影響較大，特別是溫度的影響很大，因溫度變化引起的誤差隨基本尺寸的加大呈線性關(guān)系，所以對(duì)大尺寸的標(biāo)準(zhǔn)公差因子(i)采用線性關(guān)系式計(jì)算。3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)公差標(biāo)準(zhǔn)公差(standard tolerance)系列系列 3)基本尺寸分段： 為減少標(biāo)準(zhǔn)公差值

17、數(shù)量，國(guó)標(biāo)將3150mm以下的基本尺寸為21個(gè)主段，其中 0-500mm內(nèi)的基本尺寸分成13個(gè)尺寸段，并以首尾尺寸的幾何平均值作為計(jì)算尺寸。 精度高低，應(yīng)取決于其公差等級(jí)，基本尺寸較大時(shí)，其公差等級(jí)雖高，但可能公差值看起來(lái)仍大。 例1 試計(jì)算基本尺寸大于3050mm尺寸段的IT6的公差數(shù)值。 大于3050mm尺寸段，其幾何平均值為D=3050=38.73mm。 標(biāo)準(zhǔn)公差因子i=0.45338.73+0.00138.73=1.56m IT6=10i=101.56m，修約后，取IT6=16m。 (對(duì)IT6標(biāo)準(zhǔn)給出的公差等級(jí)系數(shù)a為10) 例2 試計(jì)算基本尺寸大于8001000mm尺寸段的IT11的

18、公差數(shù)值。 尺寸段的幾何平均值D=8001000=894.4mm I=0.004894.4+2.1=5.68m IT11=100I=1005.68=568m，經(jīng)修約取IT11=560m (對(duì)IT11，標(biāo)準(zhǔn)給出的公差等級(jí)系數(shù)a為100) 按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的計(jì)算方法，通過(guò)對(duì)基本尺寸分段內(nèi)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的公差數(shù)值的計(jì)算，經(jīng)修約化整，得到了標(biāo)準(zhǔn)中表列的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值。為了使表列公差數(shù)值分布得更好，有的公差數(shù)值沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的修約規(guī)則。3.2.3 基本偏差系列基本偏差系列 1) 基本偏差及其代號(hào) 2) 孔、軸的基本偏差數(shù)值： 3) 孔、軸的另一個(gè)極限偏差的計(jì)算 4) 基孔制與基軸制的換算 5) 極限與配合在

19、圖樣上的表示 6) 一般、常用和優(yōu)先的公差帶與配合3.2.3 基本偏差系列基本偏差系列 1) 基本偏差及其代號(hào) 28種：26個(gè)字母除去I、L、O、Q、W，加上CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC等七個(gè)。 孔：A-G的基本偏差為下偏差，且為正；H的基本偏差為0，是基準(zhǔn)孔，J-ZC的基本偏差為上偏差ES，除J、K外其值為負(fù)。JS為對(duì)稱公差。 軸：與孔相對(duì)應(yīng)。“上下正負(fù)”相反。 2) 孔、軸的基本偏差數(shù)值： 有公式，可直接查表。 3) 孔、軸的另一個(gè)極限偏差的計(jì)算 加或減其公差值即可3.2.3 基本偏差系列基本偏差系列 4) 基孔制與基軸制的換算 通用規(guī)則(孔軸公差等級(jí)相同)： ES=-ei E

20、I=-es 特殊規(guī)則(孔比軸低一等級(jí))： ES=-ei+ =IT孔-IT軸 5) 極限與配合在圖樣上的表示 裝配圖：用相同的基本尺寸后跟孔、軸的公差帶符號(hào)表示 應(yīng)用最廣：55H7/f6 適用批量生產(chǎn) ：55H7(0+0.030)/f7(0-0.019) 適用小批生產(chǎn)：55(0+0.030)/(0-0.019) 零件圖：用基本尺寸后跟所要求的公差帶或(和)對(duì)應(yīng)的偏差值表示。 應(yīng)用最廣：55H7 適用批量生產(chǎn) ：55H7(0+0.030) 適用小批生產(chǎn)：55(0+0.030)3.2.3 基本偏差系列基本偏差系列 6) 一般、常用和優(yōu)先的公差帶與配合 一般、常用和優(yōu)先用途的公差帶 一般公差帶：孔10

21、5種，軸116種； 常用公差帶：孔44種，軸59種； 優(yōu)先公差帶：孔、軸各13種。 常用和優(yōu)先配合 常用配合：基孔制59種，基軸制47種； 優(yōu)先配合：各13種3.3 尺寸精度設(shè)計(jì)的基本原則和方法尺寸精度設(shè)計(jì)的基本原則和方法 尺寸精度設(shè)計(jì)的內(nèi)容：選擇配合制、公差等級(jí)和配合種類。 3.3.1 配合制的選用配合制的選用 3.3.2 確定標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)確定標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí) 3.3.3 配合的選用配合的選用3.3.1 配合制的選用配合制的選用 應(yīng)綜合考慮、分析機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)、工藝性和經(jīng)濟(jì)性等方面的因素選擇配合制。 1)一般：優(yōu)先選用基孔制 選用基孔制有利于減少孔用定值刀具和量具的數(shù)量。 2)基軸制應(yīng)用條件：

22、 軸采用冷拔鋼材，不再進(jìn)行機(jī)械加工了； 精細(xì)軸不便加工； 一軸配多孔，要求各不同。 3)與標(biāo)準(zhǔn)件的配合：標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)件。 4)特殊要求：非基準(zhǔn)制3.3.2 確定標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)確定標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí) 基本原則： 在滿足使用前提下，盡可能選用較低的標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)，以利于降低加工成本。 確定方法： 考慮孔、軸加工的工藝等價(jià)性，孔低軸一級(jí)； 考慮加工能力(P45表3-10)； 考慮各種公差等級(jí)的應(yīng)用范圍(P46表3-11、12) 。 考慮相配合件的精度要相匹配； 過(guò)渡、過(guò)盈配合的公差等級(jí)不能過(guò)低。 對(duì)非基準(zhǔn)制配合，在零件的使用性能不高時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)公差可以降低2-3級(jí)。3.3.3 配合的選用配合的選用 1) 確定配合的類別 根據(jù)使用要求確定(間隙、過(guò)盈、過(guò)渡) 盡可能選用優(yōu)先配合，其次是常用配合 2) 確定基本偏差的方法： 3) 用計(jì)算法確定配合舉例 4) 典型的配合實(shí)例3.3.3 配合的選用配