第3章孔、轴公差与配合

null第三章 孔、轴公差与配合第三章 孔、轴公差与配合目的要求 了解孔轴公差与配合的基本术语及定义，掌握标准公差与基本偏差的确定方法，学会尺寸公差的标注与配合的选择。 重点 1、有关孔轴的广义定义； 2、基本偏差和标准公差的定义和选择； 3、孔轴公差带图的画法； 4、常用孔轴配合的选择及标注； 难点 1、基本偏差和标准公差的定义和选择； 2、常用孔轴配合的选择及标注；§1 基本术语及其定义§1 基本术语及其定义一、有关孔和轴的定义 1、孔（广义）：具有单一尺寸的内表面 2、轴（广义） ：具有单一尺寸的外表面 null二、有关尺寸的术语及定义 设计图样上的尺寸标注 1、线性尺寸：两点间的直线距离 2、基本尺寸： 孔---D 轴---d 3、极限尺寸：允许尺寸变化的两各界限值。 孔 轴 最大极限尺寸 Dmax dmax 最小极限尺寸 Dmin dmin 4、实际尺寸：在零件上实际测量的尺寸。 Da 故实际尺寸只能用测量尺寸代替null三、有关偏差和公差的术语及定义 1、  尺寸偏差 ： 某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。 说明：偏差可为正、负、零 实际尺寸（Da）-基本尺寸（D）=实际偏差（Ea） 零件合格的条件：实际偏差在极限偏差范围内。null 2、尺寸公差： Th Ts 定义：允许尺寸的变动量 Ø100±0.14mm ，变动量为0.28 计算： Th=Dmax-Dmin=ES-EI Ts=dmax-dmin=es-ei 说明：①公差值为正值  ②公差大小反映零件加工的难易程度， 尺寸的精确程度。 3、公差带示意图及公差带 为清晰表达一批轴和孔的公差与配合，引入公差带图。 不画孔、轴的结构，只画放大了的孔、轴公差带。null例如：画尺寸公差带图：轴Ø25f6 孔Ø25H7 -33+0-+21-20φ25mmnull 四、有关配合的术语、定义 1、配合：基本尺寸相同的互相结合的孔与轴公差带之间关系。 配合性质：孔与轴装配后的松紧程度 2、间隙、过盈 孔-轴=正（间隙 X）、负（过盈 Y） 3、配合的分类 可分为三大类 null 1）间隙配合 定义：一定具有间隙的配合，间隙配 合的三个特征值： Xmax=Dmax- dmin=ES-ei Xmin=Dmin- dmax=EI-es Xav= (Xmax + Xmin )/2null 例1：计算Ø25H7（ ）与Ø25f6（ ） 的三个特征值 Xmax=Dmax-dmin=ES-ei=+0.021-（-0.033）=+0.054 Xmin=Dmin-dmax=EI-es=0-（-0.020）=+0.020 Xav= 1/2（ Xmax + Xmin ）=+0.037 null 2） 过盈配合 定义：一定具有过盈的配合 过盈配合的三个特征值 Ymax=Dmin-dmax=EI-es Ymin=Dmax-dmin=ES-ei Yav= （ Ymax + Ymin ）/2 null 3）过渡配合 定义：可能具有间隙或过盈的配合 过渡配合的三个特征值： Xmax=Dmax-dmin=ES-ei Ymax=Dmin-dmax=EI-es Xav 或Yav = （Xmax + Ymax）/2null 4）配合公差 定义：允许间隙或过盈的变动量（大小表示装配 精度） 间隙配合：Tf= |Xmax - Xmin | 过盈配合： Tf = | Ymin - Ymax | 过渡配合： Tf = | Xmax -Ymax | Tf=|(ES-ei)-(es-EI)|=|(ES-EI)+(es-ei)|= Th+Ts 4、配合制 1）非基准制 例如：减速箱体轴承端盖与外壳孔的配合null2)基准制 三种配合最基本的区别：孔轴公差带的相对位置不同即孔轴公差带位置相对移动，就可获得不同的配合。 (1)基孔制：孔公差带位置固定，改变轴公差带位置而 得到不同的配合性质的一 种制度。 基孔制中孔为基准孔 EI=0 null (2)基轴制：轴公差带位置固定，改变孔公差带位置而 得到不同的配合性质的一种制度。 基轴制中轴为基准轴 es=0 说明：基孔制和基轴制是两个等效的配合制度，但 实际应用中有所区别。 §2 常用尺寸孔轴《极限与配合》国家标准的构成 一、孔、轴标准公差系列 1、标准公差等级及其代号：确定尺寸精确程度的等级。 国标设置了20个公差等级，代号为： IT01、IT0、IT1、IT2、… … IT10 … …IT17、IT18 最高 —————————————————>最低 2、标准公差因子 3、标准公差数值的计算 §2 常用尺寸孔轴《极限与配合》国家标准的构成null 4、 尺寸分段 为简化标准公差表，标准公差按尺寸分段来确定。实际应用时公差值一般通过查表确定。 二、孔、轴基本偏差系列 1、基本偏差的定义 用来确定公差带相对零线位置的偏差，一般靠近零线的偏差为基本偏差。 2、基本偏差的代号 国标规定了28个基本偏差，大写表示孔，小写表示轴。 由图1—15，认识28个基本偏差代号。nullnull 3、 轴的基本偏差系列 （基孔制H：EI=0时） 间隙配合：a-h---- 基本偏差为上偏差 es 其中a-g的es为负，并依次增大 h的基本偏差es=0 是基轴制的标志 过渡配合：js、j、k、m、n----基本偏差为下偏差ei 其中js的基本偏差为±IT/2，公差带对零线 对称公布，其它依次增大 过盈配合: p-zc----基本偏差为下偏差ei 数值为正，并依次增大 null4、孔的 基本偏差系列 （基轴制h：es=0） 间隙配合：A-H---- 基本偏差为下偏差 EI 其中A-G的EI为正，并依次减小 H的基本偏差EI=0 是基孔制的标志 过渡配合：JS、J、K、M、N----基本偏差为上偏差ES 其中JS的基本偏差为±IT/2，公差带对零线 对称公布，其它依次减小 过盈配合: P-Zc----基本偏差为上偏差ES 数值为负，并依次减小 5、各种基本偏差形成的配合的特征 （见3 和 4）null 6、孔、轴公差代号与配合代号 1）孔、轴公差带代号 由基本偏差代号与标准公差等级号组成，例如： φ50H8—基本尺寸为φ50的孔的公差带代号； 其中基本偏差代号为H，标准公差等级8级 φ25f7—基本尺寸为φ25轴公差带代号； 其中基本偏差代号为f，标准公差等级7级 2）孔、轴配合代号 将相互配合的孔公差带号与轴公差带代号组合而成，写成分子分母的形式： φ50H8/f7null 7、轴的基本偏差数值的确定 见P42表3-2 由相应的计算公式计算得到 类似标准公差表，采用尺寸分段计算、圆整、列表，制作成轴的基本偏差表，以后通过查表得到（P254 附表3-4） 例：确定φ50a9的极限偏差 解：查附表3-4，轴的基本偏差表 得：es=-320μm 查附表3-2，标准公差表 得：IT9=62μm 则另一极限偏差轴的下偏差为：ei=-320-62=-382μmnull8、孔的基本偏差数值的确定 孔的基本偏差没有直接的计算公式，而是由同名的轴的基本偏差换算而来。换算时遵守以下两个原则： 1.换算原则(倒影关系):同名配合的配合性质相同。 即：基孔制的配合（如φ30H8/f8）变成同名的基轴制的配合（φ30F8/h8 ）时，其配合性质不变。 2.工艺等价性：在高精度或较高精度的间隙、过渡和过盈配合中，一般取孔比轴低一个级别。 其中：间隙和过渡配合时IT≤8级为高或较高精度，过盈配合时IT ≤ 7级为高精度或较高精度。 下面按配合的三种种类来讨论：1）间隙配合A-H中孔的基本偏差EI的确定 如图所示：平行移动后，基孔制变成了基轴制，根据倒影关系有： Xmin=Xmin’ 而 Xmin=0-es=-es Xmin’=EI-0=EI 故有: EI=-es 1）间隙配合A-H中孔的基本偏差EI的确定 如图所示：平行移动后，基孔制变成了基轴制，根据倒影关系有： Xmin=Xmin’ 而 Xmin=0-es=-es Xmin’=EI-0=EI 故有: EI=-es XmaxD+ 0 -Xmin2）过渡配合JS—N中孔的基本偏差ES的确定 对于JS,其公差带相对零线对称,基本偏差为±T/2 对于J，由经验数据作为其基本偏差； 对于N，IT>8级时，基本偏差数值为零； 其它K、M、N由倒影关系换算得到：2）过渡配合JS—N中孔的基本偏差ES的确定 对于JS,其公差带相对零线对称,基本偏差为±T/2 对于J，由经验数据作为其基本偏差； 对于N，IT>8级时，基本偏差数值为零； 其它K、M、N由倒影关系换算得到：XmaxD+ 0 -Ymaxnull由倒影关系：Xmax=Xmax‘ 而其中： Xmax=ES-ei=（EI+Th）-ei=Th-ei Xmax’=ES-ei=ES-（es-Ts）=ES+Ts 代入整理得：ES=-ei+（Th-Ts） 令： △=Th-Ts 则有：ES=-ei+ △ 由工艺等价性： （1）当孔的IT>8级时，孔轴取同一级别△=0； （2）当孔的IT≤8级时，孔比轴低一级别，△≠0 见P256附表3-5，孔的基本偏差表3）过盈配合P-Zc中孔的基本偏差ES的确定 如图所示：平行移动后，基孔制变成了基轴制，3）过盈配合P-Zc中孔的基本偏差ES的确定 如图所示：平行移动后，基孔制变成了基轴制，YmaxD+ 0 -Yminnull由倒影关系：Ymin=Ymin‘ 而其中： Ymin=ES-ei=（EI+Th）-ei=Th-ei Ymin’=ES-ei=ES-（es-Ts）=ES+Ts 代入整理得：ES=-ei+（Th-Ts） 令： △=Th-Ts 则有：ES=-ei+ △ 由工艺等价性： （1）当孔的IT>7级时，孔轴取同一级别△=0； （2）当孔的IT≤7级时，孔比轴低一级别，△≠0 null例：将基孔制的配合φ45H7/t6转换为基轴制配合，并求基本偏差？ 解：查附表3-2 得 IT7=25μm，IT6=16μm 查附表3-4得 t的基本偏差ei=+54μm 利用倒影关系转换为基轴制配合为 φ45T7/h6 T7孔的基本偏差 ES=-ei+（Th-Ts） =-54+9=-45μm 查附表3-5得 ES=-54+9=-45μm 两种方法结果相同。 null 三、公差与配合在图样上的标注 1、装配图上，在基本尺寸后标配合代号 2、零件图上，在基本尺寸后标注公差代号， 有三种标注形式： 1）代号标注法： 适用于大批量生产 2）偏差标注法： 适用于小批量生产 3）混和标注法： 适用于批量未定null 五、孔、轴常用公差带和优先、常用配合 1、孔轴常用公差带 标准公差20个等级，基本偏差28种，应当共有 20×28=560种公差带，国标规定孔的J用3种，轴 j用4种，因此 孔公差带有543种，轴公差带有544种 为了提高生产效率，国家标准利用简化原理提出了一般、常用、优先公差带： null2、孔、轴的优先配合和常用配合 在精度要求不高，小批量生产时可以利用优先配合快速设计。§3 常用尺寸孔、轴公差与配合的选择§3 常用尺寸孔、轴公差与配合的选择一、配合的确定 配合的确定取决于实际零件运动特性，有相对运动时选择间隙配合，相对固定时选择过渡配合，有力的传递时采用过盈配合。 由：Tf=|Xmax-Xmin|=|Ymin-Ymax|=|Xmax-Ymax| 只有知道了配合的种类，才能得到配合公差，只有得到Tf，才能进一步计算零件参数。 二、参数的确定 1、确定公差等级 公差等级的确定依据以下两个原则： null（1）公差的选择原则：在满足使用要求的前提下，选择的公差应当尽量大。（首要原则） （2）工艺等价性原则：在高等级区孔比轴低一个级别。 （参考原则） 依据以上两个原则，根据前面学过的公式： Tf=Th+Ts 配合要求 加工要求 由Tf计算Th和Ts的值，然后由标准公差表反查公差等级 即：Th’=Ts’=Tf’/2，通过查表得到的是标准值， 故应满足: Tf’≥Th+Ts 其中：Tf’-----由配合要求计算所得的配合公差null2、基准制的选择 （1）优先选用基孔制 ，减少定值刀量具的规格 数目，提高经济效益。 （2）基轴制的选用 a、冷拔轴 ； b 、 一轴多配件； c 、轴类标准件（滚动轴承） （3）非基准制的应用 由以上原则确定基准公差带的极限偏差。 3、基本偏差的确定 由要求的配合性质间隙（或过盈）确定另一公差带的基本偏差。null4、验算 (1)间隙配合合格条件：Xmax≤Xmax’ Xmin≥Xmin’+ 0 -Xmax’Xmin’XmaxXminXYnull(2)过渡配合合格条件： Xmax≤Xmax’ 　　　　　　　 　Ymax≥Ymax’+ 0 -Xmax’Ymax’XmaxYmaxXYnull(3)过盈配合合格条件：Ymin≤Ymin’ Ymax≥Ymax’ 5、画出孔、轴公差带图+ 0 -Ymin’Ymax’YminYmaxXYnull例：已知孔轴配合的基本尺寸D=φ100mm,要求平均间隙Xav=+3.5μm,最大间隙Xmax=+32μm,试采用基孔制确定孔和轴的公差带代号和极限偏差，以及配合公差和配合代号与标准公差，并画出孔轴公差带图。 解：（1）由Ymax’= 2Xav-Xmax’ =-25μm 先假设孔轴取同级，则有： Th’=Ts’=Tf’/2=|Xmax’-Ymax’|/2 =28.5μm 查表有IT7=35μm ，IT6=22μm 则孔取7级Th=35μm，轴取6级，Ts=22μm。null（2）选择基孔制，则孔为φ100H7，EI=0μm， ES=+35μm （3）轴的基本偏差的确定 ei’=ES-Xmax’=35-32=+3μm 查轴的基本偏差表得取 k时，ei=+3μm 则es=ei+Ts=+3+22=+25μm， 轴的公差代号为φ100k6 （4）验算 Xmax=ES-ei=32μm=Xmax’ 合格 Ymax=EI-es=-25μm=Ymax’ 合格null（5）孔、轴的公差带图H7k6+ 0 -φ100mm+35+25+3null § 5 线性尺寸的未注公差 一般公差：图样上没有注出的公差 一般公差主要用于较低精度非配合尺寸 GB/T 1804-2000对一般公差各规定了四个公差等级，即 f级（精密级） m级（中等级） c级（粗糙级） v级（最粗级） 技术要求（文件）中的写法：GB/T 1804-m