公差配合與測(cè)量技術(shù)新編21世紀(jì)高等職業(yè)教育精品教材·裝備制造類(lèi)PART01項(xiàng)目1常用檢測(cè)工具PART02項(xiàng)目2尺寸公差PART04項(xiàng)目4零件的形位公差PART05項(xiàng)目5零件表面粗糙度目錄CONTENTSPART03項(xiàng)目3尺寸極限與配合PART06項(xiàng)目6特殊零件的檢測(cè)PART03項(xiàng)目3尺寸極限與配合項(xiàng)目3尺寸極限與配合本項(xiàng)目從配合的概念與基本術(shù)語(yǔ)開(kāi)始,讓讀者了解不同配合性質(zhì)的區(qū)別,理解國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中基準(zhǔn)制的術(shù)語(yǔ)及相關(guān)規(guī)定,掌握孔軸尺寸公差及配合代號(hào)的標(biāo)注。掌握不同配合性質(zhì)的應(yīng)用范圍,能夠根據(jù)零件的實(shí)際工作情況選擇合適的配合代號(hào)。【項(xiàng)目描述】1.知識(shí)目標(biāo)◆了解各種配合性質(zhì)的區(qū)別與聯(lián)系?！粽莆諊?guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于基準(zhǔn)制的相關(guān)規(guī)定?！羰煜じ鞣N配合類(lèi)別的應(yīng)用場(chǎng)合?！羰煜す钆浜系倪x擇原則。2.能力目標(biāo)◆能夠理解配合的基本術(shù)語(yǔ)和定義?！裟軌驍⑹龌鶞?zhǔn)制的基本術(shù)語(yǔ)及相關(guān)規(guī)定。◆能夠在圖紙上正確標(biāo)注配合要求。◆能夠根據(jù)零部件的工作要求選擇適當(dāng)?shù)墓钆浜?。【教學(xué)目標(biāo)】項(xiàng)目3尺寸極限與配合任務(wù)1配合性質(zhì)的認(rèn)識(shí)光滑圓柱體結(jié)合是機(jī)械制造中應(yīng)用最多的結(jié)合形式之一,作為單一尺寸幾何參數(shù)的零件,其互換性要求零件的尺寸必須保持在一定范圍之內(nèi),這個(gè)范圍既要保證相互結(jié)合的尺寸之間形成一定的關(guān)系從而滿(mǎn)足各種工作條件的要求,又要保證零件在制造上是經(jīng)濟(jì)合理的,因此就有了“配合”的概念。【任務(wù)目標(biāo)】一、有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)1.配合配合是指基本尺寸相同、相互結(jié)合的孔與軸公差帶之間的關(guān)系。在孔與軸的配合中,根據(jù)孔與軸公差帶之間的關(guān)系,配合可分為間隙配合、過(guò)盈配合和過(guò)渡配合。配合公差是指允許間隙或過(guò)盈的變動(dòng)量,等于最大間隙與最小間隙之代數(shù)差的絕對(duì)值,也等于相互配合的孔公差帶與軸公差之和,用“Tf”表示,見(jiàn)式41?？缀洼S配合公差的大小表示孔和軸的配合精度。【知識(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)1配合性質(zhì)的認(rèn)識(shí)2.間隙配合間隙配合是指具有間隙(包括最小間隙為零)的配合。孔的公差帶位于軸的公差帶之上,如圖41所示。由于孔和軸的實(shí)際尺寸在各自的公差帶內(nèi)變動(dòng),因此裝配后合格零件所形成的孔、軸間的間隙量也是變動(dòng)的,每一對(duì)已經(jīng)加工完成并結(jié)合到一起的孔軸間所形成的間隙量是一定的,并且在極限間隙的范圍內(nèi)?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)1配合性質(zhì)的認(rèn)識(shí)極限間隙、平均間隙及配合公差的公式如下所示。上式表明配合精度(配合公差)取決于相互配合的孔與軸的尺寸精度(尺寸公差),設(shè)計(jì)時(shí),可根據(jù)配合公差來(lái)確定孔與軸的公差?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)1配合性質(zhì)的認(rèn)識(shí)3.過(guò)盈配合過(guò)盈配合是指具有過(guò)盈(包括最小過(guò)盈為零)的配合?？椎墓顜挥谳S的公差帶之下,如圖42所示。由于孔和軸的實(shí)際尺寸在各自的公差帶內(nèi)變動(dòng),因此裝配后合格零件孔、軸間的過(guò)盈量也是變動(dòng)的?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)1配合性質(zhì)的認(rèn)識(shí)【知識(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)1配合性質(zhì)的認(rèn)識(shí)4.過(guò)渡配合過(guò)渡配合是指可能產(chǎn)生間隙或過(guò)盈的配合?？椎墓顜c軸的公差帶相互交疊,如圖43所示。過(guò)渡配合中,合格零件結(jié)合后的孔軸間隙或過(guò)盈是變化的,但一對(duì)已經(jīng)結(jié)合到一起的合格孔軸之間形成的間隙量或過(guò)盈量是確定的。極限間隙(或過(guò)盈)、平均間隙(或過(guò)盈)及配合公差的公式如下所示。【知識(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)1配合性質(zhì)的認(rèn)識(shí)為了滿(mǎn)足科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和互換性生產(chǎn)的需要,極限與配合必須標(biāo)準(zhǔn)化。極限與配合是機(jī)械工程行業(yè)重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)實(shí)踐中,需要各種不同的孔、軸公差帶適應(yīng)各種不同性質(zhì)的工作條件要求。從配合的公差帶圖可以看出,變更孔、軸公差帶的位置,可以組成不同性質(zhì)、不同松緊的配合。為了方便設(shè)計(jì)和制造,只需將孔或軸的公差帶位置固定,改變與其配合的軸或孔的公差帶位置,可以得到所需要的多種配合,滿(mǎn)足不同的使用要求?！救蝿?wù)目標(biāo)】任務(wù)2基準(zhǔn)制與配合代號(hào)一、基準(zhǔn)制為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)方式,提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1800.1—2020中規(guī)定了兩種配合制:基孔制和基軸制。1.基孔制基孔制是指基本偏差為一定的孔的公差帶,與不同基本偏差軸的公差帶形成各種配合的一種制度,如圖45所示?；字浦械目诪榛鶞?zhǔn)孔,其下偏差為零,基準(zhǔn)孔的代號(hào)為“H”【知識(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)2基準(zhǔn)制與配合代號(hào)2.基軸制基軸制是指基本偏差為一定的軸的公差帶,與不同基本偏差孔的公差帶形成各種配合的一種制度,如圖46所示?；S制中的軸為基準(zhǔn)軸,其上偏差為零,基準(zhǔn)軸的代號(hào)為“h”【知識(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)2基準(zhǔn)制與配合代號(hào)3.配合代號(hào)配合代號(hào)用孔、軸公差帶的組合表示,寫(xiě)成分?jǐn)?shù)的形式,分子為孔的公差帶代號(hào),分母為軸的公差帶代號(hào),如H7p6、H8/f7。如果要表示某基本尺寸的配合,則將基本尺寸標(biāo)在配合代號(hào)之前,如?50H7p6、?75H8/f7。4.配合的分類(lèi)根據(jù)孔、軸公差相對(duì)位置的不同,兩種基準(zhǔn)制都可以形成間隙配合、過(guò)渡配合和過(guò)盈配合。【知識(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)2基準(zhǔn)制與配合代號(hào)二、公差與配合在圖樣上的標(biāo)注1.在零件圖上的標(biāo)注在零件圖上孔、軸公差主要標(biāo)注基本尺寸和極限偏差的數(shù)值,尺寸公差的標(biāo)注方法有三種,如圖47所示。【知識(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)2基準(zhǔn)制與配合代號(hào)(1)在基本尺寸之后標(biāo)注公差帶代號(hào),如圖48(a)所示。這種標(biāo)注方法適用于大批量生產(chǎn)的零件。(2)在基本尺寸之后標(biāo)注上、下偏差的數(shù)值,如圖48(b)所示。這種標(biāo)注方法多用于單件或小批量生產(chǎn)的零件。(3)在基本尺寸之后同時(shí)標(biāo)注公差帶代號(hào)和上、下偏差的數(shù)值,如圖48(c)所示。這種標(biāo)注方法多用于中小批量生產(chǎn)的零件。【知識(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)2基準(zhǔn)制與配合代號(hào)2.在裝配圖上的標(biāo)注在裝配圖上,主要標(biāo)注基本尺寸和配合代號(hào),即標(biāo)注孔、軸的偏差代號(hào)及公差等級(jí)代號(hào),如圖49所示,在基本尺寸之后標(biāo)注配合代號(hào),如?50H7/k6?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)2基準(zhǔn)制與配合代號(hào)尺寸精度設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它的主要任務(wù)是公差與配合的選擇。在一個(gè)零件的基本尺寸已經(jīng)確定的情況下,尺寸的公差與配合選擇是否恰當(dāng),對(duì)產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、互換性及經(jīng)濟(jì)性都有著重要的影響?！救蝿?wù)目標(biāo)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用在選擇零件的公差與配合時(shí),采用的方法有三種:計(jì)算法、實(shí)驗(yàn)法和類(lèi)比法。在實(shí)際工作中類(lèi)比法應(yīng)用最為廣泛。公差與配合的選擇主要包括基準(zhǔn)制、公差等級(jí)和配合種類(lèi)的選擇。選擇的原則是在滿(mǎn)足使用要求的前提下,獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。一、基準(zhǔn)制的選擇基準(zhǔn)制是規(guī)定配合系列的基礎(chǔ),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)配合規(guī)定了兩種基準(zhǔn)制度:基孔制和基軸制。設(shè)計(jì)人員可以利用基孔制或基軸制實(shí)現(xiàn)各種配合性質(zhì)。選用基準(zhǔn)制時(shí),應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)工藝性、加工經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮。1.一般情況下優(yōu)先選用基孔制同等精度的內(nèi)孔加工比外圓加工困難、成本高,例如用一把車(chē)刀和一個(gè)砂輪就可以加工出不同尺寸、不同精度等級(jí)的軸,而加工中等尺寸的孔通常要用較貴的定值刀具,如鉆頭、鉸刀、拉刀等。因此采用基孔制可以減少使用定值刀具、量具的數(shù)量,所以從經(jīng)濟(jì)的角度考慮優(yōu)先選用基孔制?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用2.特殊場(chǎng)合選用基軸制在一些情況下,采用基軸制配合更為合理,也更為經(jīng)濟(jì)。(1)直接采用冷拉棒料做軸時(shí)。冷拉棒料按一定的精度等級(jí)加工,其尺寸、形位誤差和表面粗糙度精度達(dá)到了一定的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)直接采用冷拉棒料做軸時(shí),其表面不需要再進(jìn)行切削加工,可以獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益,在農(nóng)業(yè)、建筑、紡織機(jī)械中常用。(2)與標(biāo)準(zhǔn)件配合時(shí)。與標(biāo)準(zhǔn)件相配合的孔或軸類(lèi)零件,應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件確定基準(zhǔn)制配合。例如,當(dāng)與滾動(dòng)軸承相配合時(shí),因?yàn)闈L動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件,所以滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合應(yīng)選用基孔制;而滾動(dòng)軸承外圈與基座孔的配合應(yīng)選用基軸制?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用(3)同一基本尺寸的軸上要裝配幾個(gè)不同配合的孔類(lèi)零件時(shí)。一些零件由于結(jié)構(gòu)上的需要,同一基本尺寸的軸上要裝配幾個(gè)不同配合的孔類(lèi)零件,此時(shí)采用基軸制更合理,否則將造成軸加工困難,甚至無(wú)法加工。圖413(a)所示為發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞連桿機(jī)構(gòu),根據(jù)使用要求,活塞銷(xiāo)軸與活塞孔采用過(guò)渡配合,連桿襯套與活塞銷(xiāo)軸采用間隙配合?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用如圖413(b)所示,活塞銷(xiāo)軸被加工成兩頭大中間小的形狀,活塞銷(xiāo)兩頭的直徑大于連桿襯套的孔徑,裝配時(shí)要擠進(jìn)襯套,不僅困難,還可能會(huì)刮傷孔壁的表面,這種直徑相差很小的階梯形活塞銷(xiāo)比無(wú)階梯的活塞銷(xiāo)加工起來(lái)要困難得多;若采用基軸制配合,如圖413(c)所示,活塞銷(xiāo)軸可制成光軸,這種選擇不僅可以滿(mǎn)足使用要求,還有利于軸的加工,并且能夠保證裝配質(zhì)量。【知識(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用3.特殊情況下可采用非基準(zhǔn)制配合為了滿(mǎn)足某些零件配合的特殊要求,允許采用任意孔、軸公差帶組成的配合。例如,圖414所示的軸與軸套處的配合?55D9/j6、軸承蓋與孔的配合?100G7/e9,均為非基準(zhǔn)制配合?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用軸上的?55軸段按與滾動(dòng)軸承配合的要求選定為?55j6,而軸套與之配合起軸向定位的作用,要求定心低,為了裝配方便選擇間隙配合。為了便于加工、降低加工成本,內(nèi)徑公差等級(jí)可稍大些,因此選擇?55D9/j6配合。軸承蓋與孔的配合可選用?100G7/e9?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用二、公差等級(jí)的選擇公差等級(jí)的選擇即確定尺寸的制造精度與加工的難易程度。合理選擇公差等級(jí)是為了化解零部件的使用要求、加工工藝與制造成本之間的矛盾。選擇原則是在滿(mǎn)足使用要求的前提下,盡可能選擇較低的公差等級(jí)。在生產(chǎn)實(shí)踐中,常用類(lèi)比法確定零件的公差等級(jí),參考經(jīng)驗(yàn)資料,進(jìn)行比較選擇。用類(lèi)比法選擇公差等級(jí)時(shí),需要事先了解各公差等級(jí)的應(yīng)用范圍和采用各種加工方法所能達(dá)到的公差等級(jí),還要根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)、加工工藝、配合性質(zhì)等情況進(jìn)行確定?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用用類(lèi)比法選擇公差等級(jí)時(shí),還需要注意以下四個(gè)方面的問(wèn)題。1.考慮孔和軸的工藝等價(jià)性孔和軸的工藝等價(jià)性是指孔與軸的加工難易程度應(yīng)基本相同。對(duì)于中小尺寸(基本尺寸≤500mm)的零件,公差等級(jí)≤IT8級(jí)時(shí),孔的加工比相同尺寸相同等級(jí)的軸的加工要困難,加工成本也要高一些,因此推薦孔比軸低一級(jí),如H8/f7、H7/u6;當(dāng)公差等級(jí)>IT8級(jí)時(shí)多采用同級(jí)配合,如H9/h9、H11/c11。當(dāng)基本尺寸>500mm時(shí)多采用同級(jí)配合,這樣就可以保證孔軸工藝等價(jià)。按工藝等價(jià)性選擇軸的公差等級(jí)時(shí),可參考表44?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用2.考慮相關(guān)件與配合件的精度例如,齒輪孔與軸的配合,它們的公差等級(jí)取決于相關(guān)齒輪的精度等級(jí),與滾動(dòng)軸承相配合的外殼孔和軸徑的公差等級(jí)取決于相配合的滾動(dòng)軸承的公差等級(jí),確定時(shí)可參閱相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。【知識(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用3.考慮配合精度與成本在滿(mǎn)足使用要求的前提下,為了降低成本,應(yīng)盡可能選取較低等級(jí)。為了保證配合精度,為配合尺寸選擇適當(dāng)?shù)墓钍菢O其重要的,它將決定零件的工作性能、使用壽命及使用可靠性,精度必然影響零件的制造成本和生產(chǎn)效率。公差等級(jí)與生產(chǎn)成本的關(guān)系如圖415所示,在低精度區(qū),精度略微提高,成本增加不多;但在高精度區(qū),精度略微提高,成本急劇增加,因此應(yīng)慎用高精度?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與應(yīng)用4.考慮配合性質(zhì)對(duì)于間隙配合,間隙小的精度等級(jí)應(yīng)較高,間隙大的精度等級(jí)可較低。對(duì)于過(guò)盈、過(guò)渡和較緊的間隙配合,精度等級(jí)不能太低,一般孔的公差等級(jí)應(yīng)不低于IT8級(jí),軸的公差等級(jí)不低于IT7級(jí)。這是因?yàn)楣畹燃?jí)過(guò)低,使過(guò)盈配合的最大過(guò)盈過(guò)大,材料容易損壞;使過(guò)渡配合不能保證相配的孔、軸既裝卸方便又能實(shí)現(xiàn)定心的要求;使間隙配合產(chǎn)生較大的間隙,不能滿(mǎn)足較緊配合的要求。在非配合制的配合中,當(dāng)配合精度要求不高時(shí),為降低成本,允許相配合零件的公差等級(jí)相差2~3級(jí),例如,圖414所示的軸承蓋與箱體孔的配合?！局R(shí)學(xué)習(xí)】任務(wù)4孔軸配合的選擇與