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机械基础知识(公差与配合)


2012年6月21日

在现代化大规模生产中要求零件具有互换性: 即同一规格的一批零件中任取一件,不经修 配就能装配到机器或部件中,并能保证使用 要求。

零件具有互换性有利于组织协作和专业化生 产,对保证产品质量,降低成本及方便装配, 对维修具有重要意义。

在实际生产中,零件的尺寸不可能加工得 绝对精确,为保证能

实现零件的互换性, 在加工零件时允许零件的实际尺寸在一个 合理的范围内变动。
这允许尺寸的变动量就是尺寸公差,简称 公差。

当轴装进孔时,为了满足使用过程中不同 程度的松紧程度要求,必须对轴和孔的直 径给出一个尺寸大小的限制范围。如图所 示

(1)基本尺寸与极限尺寸。 基本尺寸 设计给定的尺寸:φ 30. 极限尺寸 允许尺寸变动的两个极限值:
孔 30+0.021=30.021

最大极限尺寸
轴 孔 30+(-0.007)=29.993 30-0=30 30-0.02=29.98

最小极限尺寸


零件经过测量所得的尺寸称为实际尺寸,若实际 尺寸在最大和最小极限尺寸之间,即为合格。

(2)极限偏差与尺寸公差 极限偏差 极限尺寸减基本尺寸所得的代数差。 上偏差 最大极限尺寸减基本尺寸所得的代数差。 下偏差 最小极限尺寸减基本尺寸所得的代数差。 孔的上、下偏差代号用大写字母ES、EI表示。 轴的上、下偏差代号用小写字母es、ei表示。
上偏差ES=30.021-30=0.021 上偏差es=29.993-30=-0.007

孔 下偏差EI=0

轴 下偏差ei=29.98-30=-0.02

尺寸公差 (简称公差)零件尺寸的允许变动量。 公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸=上偏差-下偏差 孔的公差 30.021-30=0.021或+0.021-0=0.021 轴的公差 29.993-29.98=0.013或-0.007-(-0.02)=0.013

(3)公差带。 为便于分析尺 寸公差和进行有关计算,可以基本尺寸为基准(零线), 用夸大了间距的两条直线表示上、下偏差,这两条直线 所限定的区域称为公差带。用这种方法画出的图称为公 差带图。它表示了尺寸公差的大小和相对零线(即基本 尺寸线)的位置。 在公差带图中,零线是确定正、负偏差的基准线,零线 以上为负偏差。在零件图上标注的尺寸公差,其上、下 偏差有时都是正值,有时都是负值,有时一正一负。上 下偏差值中可以有一个值是“0”。公差值必定为正值, 公差不应是“0”或负值。

(4) 标准公差与基本偏差 国家标准《公差与配合》规定了公差带由标准公差 和基本偏差两个要素组成。 标准公差确定公差带的大小. 而基本偏差确定公差带的位置 1)标准公差(IT)

标准公差的数值由基本尺寸和公差等级来决定。其 中公差等级是确定尺寸精确程度的等级。 标准公 差分为20个等级,即:IT01、IT0、IT1、 IT2?IT18。IT表示标准公差,数字表示公差等级。 IT01公差值最小,精度最高;IT18公差值最大,精 度最低(如图)

2)基本偏差

基本偏差一般是指上下两个偏差中靠近零线的那个 偏差。即当公差带位于零线上方时,基本偏差为下 偏差;当公差带位于零线下方时,基本偏差为上偏 差。基本偏差的代号用字母表示:孔(EI、ES),轴 (ei.es) 国家标准对孔和轴均规定了28个不同的基本偏差。

(5)公差带代号

孔、轴的尺寸公差可用公差带代号表示。孔、轴的公差 带代号由基本偏差代号(字母)和公差等级代号(数字) 组成。

基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系, 称为配合。根据使用的要求不同,孔和轴之间的配合有 松有紧,因而国标规定:配合分三类,即间隙配合、过 盈配合、过渡配合。 1)间隙配合

孔的实际尺寸总比轴的实际尺寸大,装配在一起后,轴 与孔之间存在间隙(包括最小间隙为零的情况),轴在 孔中能相对运动。 条件:轴的最大极限尺寸≤孔的最小极限尺寸

如下图所示,孔的公差带在轴的公差带之 上。

2)过盈配合:孔的实际尺寸总比轴的实际尺寸小, 在装配时需要一定的外力或使带孔零件加热膨胀后, 才能把轴压入孔中,所以轴与孔装配在一起后不能产 生相对运动。这时,孔的公差带在轴的公差带之下。 条件:孔的最大极限尺寸≤轴的轴最小极限尺寸

(3)过渡配合 :轴的实际尺寸比孔的实际尺寸 有时小,有时大。它们装在一起后,可能出现间 隙,或出现过盈,但间隙或过盈都相对较小。这 种介于间隙与过盈之间的配合,即为过渡配合。 这时,孔的公差带与轴的公差带将出现相互重叠 部分

孔和轴公差带形成配合的一种制度,称为配合制。 根据生产实际需要,国家标准规定了两种配合制。 1)基孔制配合 基本偏差一定的孔的公差带,与 不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种 制度。基孔制配合的孔称为基准孔,其基本偏差 代号为H,下偏差为零,即它的最小极限尺寸等 于基本尺寸

(2)基轴制配合 基本偏差一定的轴的公差带,与不 同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。 基轴制配合的轴称为基准轴,其基本偏差代号为h, 其上偏差为零,即它的最大极限尺寸等于基本尺寸。

3)配合代号 配合代号由孔和轴的公差带代号组成,写成分 数形式,分子为孔的公差带代号,分母为轴的公 差带代号。凡是分子中含H的为基孔制配合,凡 是分母中含h的为基轴制配合。 例试说明 含意。

4、极限与配合的标注与查表
1)在装配图上的标注方法 在装配图上标注配合代号 时,采用组合式注法。在基本尺寸后面用分式表示, 分子为孔的公差带代号,分母为轴的公差带代号。 2)在零件图上的标注方法 在零件图上标注公差有三 种形式:在基本尺寸后只标注公差带代号,或只标注 极限偏差,或代号和偏差均标注。 注:当标注极限偏差时,上、下偏差的小数点必须对 齐,小数点后的位数也必须相同;当上偏差或下偏差 为“零”时用数字“0”标出(不加正、负号),并与上 偏差或下偏差的小数点前的个位数对齐;当公差带相 对于基本尺寸对称配置,即两个偏差绝对值相同时, 偏差只需注写一次,并应在偏差与基本尺寸之间注出 符号“士”,且两者数字高度相同

1、概念 零件经加工后,不仅会存在尺寸的误差,而且会产生 几何形状及相互位置的误差。如加工轴时可能会出现 轴线弯曲,这种现象属于零件的形状误差。如下图所 示的圆柱体,即使在尺寸合格时,也有可能出现一端 大、另一端小或中间细两端粗等情况,其截面也有可 能不圆,这属于形状方面的误差;

如下图所示的阶梯轴、加工后可能出现各轴段不同 轴线的情况,这属于位置方面的误差。

形状公差是指实际形状对理想形状的允许变动量。 位置公差是指实际位置对理想位置的允许变动量。 两者简称形位公差。

2)形位公差的代号 形位公差的代号包括:形位公差特征项目符号、 形位公差框格及指引线、基准符号、形位公差数 值和其他有关符号等

3)形位公差各项目的名称和符号

4)识读所标注的形位公差意义


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