1、第七节 尺寸极限与配合的选用,零件的尺寸精度设计实际上就是圆柱结合的公差与配合的选用，它是机械设计与制造中至关重要的一环，公差与配合的选用是否恰当，对机械的使用性能和制造成本有着很大的影响。圆柱结合的精度设计包括： 基准制的选用 公差等级的选用 配合的选用,一、基准制的选用,(一) 确定基准制的原则：主要考虑加工的经济性和结构的合理性，与功能要求无关。 基孔制和基轴制是两种平行的配合制。基孔制配合能满足要求的，用同一偏差代号按基轴制形成的配合，也能满足使用要求。如：H7/k6与K7/h6的配合性质基本相同，称为“同名配合”。 从制造加工方面考虑，两种基准制适用的场合不同；从加工工艺的角度来看，
2、对应用最广泛的中小直径尺寸的孔，通常采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）加工和定尺寸量具（如塞规、心轴等）检验。而一种规格的定尺寸刀具和量具，只能满足一种孔公差带的需要。对于轴的加工和检验，一种通用的外尺寸量具，也能方便地对多种轴的公差带进行检验。由此可见：对于中小尺寸的配合，应尽量采用基孔制配合。,一、基准制的确定,1一般情况下应优先选用基孔制 2基轴制的选用 （1）采用冷拔棒材直接作轴 直接使用有一定公差等级（IT8IT9），表面粗糙度Ra为3.20.8m的冷拔钢材制作光轴，能够满足农业机械、纺织机械上的轴颈精度要求，在这种情况下采用基轴制（按基准轴的公差带制造轴），可免去轴的机械加工。
3、若需要各种不同的配合时，只需按照不同的配合性能要求，选择不同的孔公差带位置来加工孔。,（二) 确定基准制的方法,（2）加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔要困难，因此在仪器制造、钟表生产、无线电工程中，常使用经过光轧成形的钢丝直接做轴，这时采用基轴制较经济。 （3）与标准件配合的基准制选择 若与标准件(零件或部件)配合，应以标准件为基准件、来确定采用基孔制还是基轴制。滚动轴承为标准件，滚动轴承外圈与箱体孔（外壳孔）的配合应采用基轴制，滚动轴承内圈与轴颈的配合应采用基孔制，如教材图2-20所示选择箱体孔的公差带为J7，选择轴颈的公差带为k6；如平键、半圆键等键联接，由于键是标准件，键与键槽的配合应
4、采用基轴制； （4）根据结构上的需要 在同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件，且配合性质要求不同时，应采用基轴制。如下图所示。,基轴制的应用,如图所示的活塞部件中，活塞销和活塞与连杆的配合，根据功能要求，活塞销和活塞的配合应为过渡配合，而活塞销与连杆的配合则应为间隙配合。,3非基准制配合的采用,图1 非基准制选择示例,非基准制的应用,在实际生产中，由于结构或某些特殊的需要，允许采用非配合制配合。即非基准孔和非基准轴配合，如：当机构中出现一个非基准孔（轴）和两个以上的轴（孔）配合时，其中肯定会有一个非配合制配合。如图所示，箱体孔与滚动轴承和轴承端盖的配合。由于滚动轴承是标准件，它与箱体
5、孔的配合选用基轴制配合，箱体孔的公差带代号为J7，箱体孔与端盖的配合可选低精度的间隙配合J7/f9 ，既便于拆卸又能保证轴承的轴向定位，还有利于降低成本。 基孔制、基轴制的优先、常用配合见教材中表2-7、表2-8。,二、公差等级的选用,公差等级确定的实质就是尺寸制造精度的确定，尺寸的精度与加工的难易程度、加工的成本和零件的工作质量有关。公差等级越高，合格尺寸的大小越趋一致，配合精度就越高，但加工的成本也越高。公差与成本的关系如图所示。,选用时应考虑以下几个方面：1应满足工艺等价原则 2公差等级的应用范围 3. 各种加工方法能够达到的公差等级 4相配零件或部件精度要匹配 5配合性质 6精度要求不
6、高的配合允许孔、轴的公差等级相差23级 。,二、公差等级的确定,1.确定公差等级的原则: 1）在满足使用要求的前提下，尽可能选较低的公差等级或较大的公差值。 2）满足GB推荐的公差等级组合规定 (工艺等价)。对于基本尺寸500mm有较高公差等级的配合，因孔比同级轴难加工，当标准公差IT8（对过盈配合以标准公差IT7为界）时，国标推荐孔比轴低一级相配合，使孔、轴的加工难易程度相同。但对IT8级或基本尺寸500mm的配合，因孔的测量精度比轴容易保证，推荐采用孔、轴同级配合。 2.确定公差等级的依据：TDTdTf 3.确定公差等级的方法： 1）计算查表：对于已知配合要求的也可以用计算法确定其公差等级
7、（下面将举例说明）。 2）类比法：参照类似的机构、工作条件和使用要求的经验资料，进行比照。（常用方法）,类比法应考虑以下几点： 1）公差等级的应用范围，一般配合尺寸的公差等级范围为IT5IT13；配合尺寸公差等级的选择实例见教材中表2-12。 2） 应遵循工艺等价的原则，即相互结合的零件，其加工的难易程度应基本相当。根据这一原则，对于基本尺寸500mm的，当公差等级在IT8以上时，标准推荐孔比轴低一级，如：H8/m7，K7/h6；当公差等级在IT8以下时，标准推荐孔与轴同级，如：H9/h9，D9/h9，IT8属于临界值，IT8级的孔可与同级的轴配合，也可以与高一级的轴配合，如：H8/f8，H8
8、/k7。对于基本尺寸500mm的，一般采用孔、轴同级配合。 3）各种加工方法能够达到的公差等级，见教材中表2-13，可供选择时参考。 4）相配零件或部件精度要匹配。如与滚动轴承相配合的轴和孔的公差等级与轴承的公差等级有关，再如与齿轮相配合的轴的公差等级直接受齿轮的精度等级影响。 5）配合性质：过盈、过渡配合的公差等级不能太低，一般孔的标准公差IT8，轴的标准公差IT7。间隙配合则不受此限制。但间隙小的配合，公差等级应较高；而间隙大的配合，公差等级可以低些。例如，选用H6/g5和H11/a11是可以的，而选用H11/g11和H6/a5则不合适。 6）在非基准制配合中，有的零件精度要求不高，可与相
9、配合零件的公差等级差23级，如图2-20中箱体孔与轴承端盖的配合。,工艺等价关系,工艺等价性是指同一配合中的孔和轴的加工难易程度基本相同,返回,公差等级的应用,第一章 圆柱公差与配合,配合IT5至IT13级的应用（尺寸mm）,3、各种加工方法所能达到的公差等级,下一页,三、配合的选用,确定配合的原则,确定配合的方法,根据零件的功能要求，按标准确定配合的类型及非配合件的基本偏差代号,类比法 试验法 计算法,首先应选用优先或常用配合 其次选用优先、常用、一般用途公差带组成配合 再次可按国标所提供的544种轴公差带和543种孔公差带中，选取合用的公差带组成所需要的配合,类比法就是参照同类型机器或机构
10、中经过生产实践验证的配合的实例，再结合所设计产品的使用要求和应用条件来确定配合。该方法应用最广。计算法就是根据理论公式，计算出使用要求的间隙或过盈大小来选定配合的方法。对依靠过盈来传递运动和负载的过盈配合，可根据弹性变形理论公式，计算出能保证传递一定负载所需要的最小过盈和不使工件损坏的最大过盈。由于影响间隙和过盈的因素很多，理论的计算也是近似的，所以在实际应用中还需经过试验来确定，一般情况下，很少使用计算法。试验法就是用试验的方法确定满足产品工作性能的间隙或过盈范围。该方法主要用于对产品性能影响大而又缺乏经验的场合。试验法比较可靠，但周期长、成本高，应用也较少。,类比法是选择配合类型的主要方法
11、,根据配合件的工作情况选择配合类型 各种基本偏差形成配合的特点 配合件的生产情况,用类比法选择时，须考虑以下因素,配合类型选择的大体方向,根据配合件的工作情况选择配合类型,选择配合的类型时，应考虑配合件间有无相对运动、定心精度高低、配合件受力情况、装配情况等。配合类型的选择可依据下表来对比选择,各种基本偏差形成配合的特点,间隙配合有AH（ah）共十一种，其特点是利用间隙贮存润滑油及补偿温度变形、安装误差、弹性变形等所引起的误差。生产中应用广泛，不仅用于运动配合，加紧固件后也可用于传递力矩。不同基本偏差代号与基准孔（或基准轴）分别形成不同间隙的配合。主要依据变形、误差需要补偿间隙的大小、相对运动
12、速度、是否要求定心或拆卸来选定,各类基本偏差在形成基孔制（或基轴制）配合时的应用场合大致总结如下：,间隙配合按相对运动速度选择,各种基本偏差形成配合的特点,过渡配合有JSN（jsn）四种基本偏差，其主要特点是定心精度高且可拆卸。也可加键、销紧固件后用于传递力矩，主要根据机构受力情况、定心精度和要求装拆次数来考虑基本偏差的选择。定心要求高、受冲击负荷、不常拆卸的，可选较紧的基本偏差，如N（n），反之应选较松的配合，如：K（k）或JS（js）,各种过渡配合基本偏差的比较与选择,各种基本偏差形成配合的特点,过盈配合有PZC（pzc）13种基本偏差，其特点是由于有过盈，装配后孔的尺寸被胀大而轴的尺寸被
13、压小，产生弹性变形，在结合面上产生一定的正压力和摩擦力，用以传递力矩和紧固零件。选择过盈配合时，如不加键、销等紧固件，则最小过盈应能保证传递所需的力矩，最大过盈应不使材料破坏，故配合公差不能太大，所以公差等级一般为IT5IT7。基本偏差根据最小过盈量及结合件的标准来选取,各种过盈配合基本偏差的比较与选择,表2-15轴的基本偏差选用说明和应用 表2-16 基孔制优先配合的特征及应用,用类比法选择配合时还必须考虑如下一些因素： 受载情况 拆装情况 配合件的结合长度和形位误差 配合件的材料 温度的影响 装配变形的影响 生产类型,生产类型,按大批大量生产时，加工后所得的尺寸通常呈正态分布；而单件小批量
14、生产时，加工所得的孔的尺寸多偏向最小极限尺寸，轴的尺寸多偏向最大极限尺寸，即呈偏态分布。所以，对于同一使用要求，单件小批生产时采用的配合应比大批大量生产时要松一些。如大批量生产时的50H7/js6的要求，在单件小批生产时应选择50H7/h6。同样，受其它工作条件的影响，配合的间隙或过盈也应随之变化。如表2-17。,已知配合的极限盈、隙时，基本偏差的确定方法,计算查表法确定基本偏差代号的计算公式,用计算法确定配合,例7、某一基本尺寸为95mm的滑动轴承机构，根据使用要求，其允许的的最大间隙Xmax=50m，允许的的最小间隙Xmin=10 m，试确定此配合的孔轴公差带和配合代号。 解：（1）计算允
15、许的配合公差Tf。由配合公差计算公式得： Tf=| Xmax - Xmin |=50-10=40 m。 （2）计算查表确定孔、轴的公差等级。按要求有:Tf TD+Td假设孔轴为同级则TD=Td= Tf /2=20 m 。 由表2-2查得：IT5=15 m，IT6=22 m，IT7=35 m A、若孔轴公差等级都选IT6级，则配合公差Tf =2IT6=44m Tf ； B、若孔选IT7级，轴选IT6级，则配合公差Tf =IT6+IT7=57 m Tf ，以上两种肯定不符合要求。 C、若孔选IT6级，轴选IT5级，则配合公差Tf = IT5+IT6=37 m Tf 经过比较分析，C是合适的。 （3
16、）确定孔、轴公差带优先采用基孔制，则有 , 孔的基本偏差为EI=0，孔的另一极限偏差为ES=+0.022mm，因采用基孔制间隙配合，所以轴的基本偏差应为上偏差es.,根据题意有： Xmin=EI-es Xmin Xmax=ES-ei Xmax es-ei=IT5=15 解此不等式得：-13m es -10 m查表2-5可知：轴的基本偏差代号为g时，es=-12m 公差代号为g5，且ei=-27 m 配合代号为 若为基轴制，则配合代号为,（4）验算最大最小间隙是否满足要求。,满足要求,图样标注,一、尺寸极限与配合的标注二、尺寸极限与配合的错误标注及正误对照表三、尺寸链问题,返回,一、尺寸极限与配
17、合的标注,在装配图上的标注方法,在装配图的孔、轴配合处应标出其配合代号，如图所示，也可附注极限偏差数值。但滚动轴承内圈与轴颈的配合，外圈与箱体孔的配合，不需标出轴承的公差带代号，只标出轴颈和箱体孔的公差带代号，如图所示。这是因为滚动轴承是标准部件，由专业厂家生产制造，不需用户另行加工，它的尺寸精度另有专门的标准规定。,一、尺寸极限与配合的标注(续),在零件图上的标注,在零件图上只标出零件的公差带代号，或极限偏差数值，或两者同时标注(此时上、下偏差数值标在公差带代号后面，并用括号括上)，如图所示。需指出，用极限偏差数值标注时，应注意以下几点： (1)用极限偏差数值标注时，上、下偏差数值的小数点必
18、须对齐，小数点后的位数也必须相同。 (2)当上偏差或下偏差为零时，该零必须用数字“0”标出，不得省略，并与下偏差或上偏差数值小数点前的个位数对齐。 (3)当零件极限偏差相对于基本尺寸对称配置时，偏差只需注写一次，如500.031。 (4)在同一基本尺寸的表面，若具有不同的配合即尺寸的极限偏差不同时，应用细实线分开。 (5)若单一要素遵循包容要求时，应在尺寸公差带代号或其极限偏差后加注符号“ ”。,E,二、尺寸极限与配合的错误标注,1.公差数值的错误标注2.极限偏差数值的错误标注3.零偏差未标出及其错误标注4.配合的错误标注5.尺寸公差应与形位公差及表面粗糙度参数值 协调一致一般情况下，尺寸精度
19、越高，形位精度也越高，该表面的粗糙度参数值(Ra)相应越小。,三、正确标注与错误标注的对照（续）,表二,小 结,本次课讲授了国家标准规定的一般、常用和优先的公差带与配合、一般公差的规定以及公差与配合的选择，其中配合的选择包括基准制的选择，公差等级的选择，配合（即与基准件相配合的非基准件的基本偏差代号）的选择。选择方法主要是类比法。应优先选用基孔制。确定公差等级的基本原则是，在满足使用要求的前提下，尽量选取较低的公差等级。确定方法主要是类比法。配合的选择应尽可能地选用优先配合，其次是常用配合，再次是一般配合。如果仍不能满足要求，可以选择其他的配合。选择方法主要是类比法。要非常熟悉各类基本偏差在形
20、成基孔制（或基轴制）配合时的应用场合。,本 章 小 结,1有关“尺寸“的术语有：基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸、实体尺寸、体外作用尺寸。 2尺寸合格条件：实际尺寸在极限尺寸的范围内。 3有关“公差与偏差”的小结见教材表2-1。 4“极限与配合图解”简称“公差带图解”，其画法见本章相关内容。公差带有大小和位置两个参数。国家标准将这两个参数标准化，得到标准公差系列和基本偏差系列。 5按孔和轴的公差带之间关系的不同，配合分为：间隙配合、过盈配合和过渡配合。国家标准配合制规定有基孔制（基准孔基本偏差代号为H）和基轴制（基准轴基本偏差代号为h）两种基准制配合。 6标准公差系列（标准公差值不分孔、轴，按基本
21、尺寸和公差等级查教材表2-2） （1）公差等级是确定尺寸精确程度的等级，国标对基本尺寸500mm的孔、轴规定了20公差等级：IT01，IT0，IT1IT18。只要公差等级相同，加工难易程度就相同（孔和孔比，轴和轴比）,（2）基本尺寸500mm，IT5IT18时，IT= ai，a是公差等级系数。从IT6开始，a按优先数系R5取值，即公差等级每增加5级，公差值增加10倍，例：IT12=10IT7。 7基本偏差系列 国标分别规定了28个孔、轴基本偏差代号（孔：AZC；轴：azc。），见教材图2-10。数值可查教材表2-5，2-6。 8同名配合 AH与h，ah与H组成的基孔制和基轴制的同名配合（基准制
22、同名的间隙配合）配合性质相同。基孔制和基轴制的同名的过渡和过盈配合只有公差等级组合符合国标在换算孔的基本偏差时的规定时， 配合性质才能相同。 9尺寸公差、配合的标注以及线性尺寸一般公差的规定和在图样上的表示方法，见本章有关内容。 10公差与配合的选择主要包括确定基准制、公差等级以及配合的种类。,习 题 课,一、判断题 正确的打，错误的打X 1公差可以说是允许零件尺寸的最大偏差。（ ） 2基本尺寸不同的零件，只要它们的公差值相同，就可以说明它们的精度要求相同。（ ） 3国家标准规定，孔只是指圆柱形的内表面。（ ） 4图样标注200 -0.032 mm的轴，加工得愈靠近基本尺寸就愈精确。（ ） 5
23、孔的基本偏差即下偏差，轴的基本偏差即上偏差。（ ） 6某孔要求尺寸为20-0.046 ，今测得其实际尺寸为19.962mm，可以判断该孔合格。（ ） 7未注公差尺寸即对该尺寸无公差要求。（ ）,-0.035,-0.021,8.配合公差等于孔与轴的尺寸公差之和。 ( ) 9.公差值可以是正的或负的。( ) 10.实际尺寸等于公称尺寸的零件必定合格。( ) 11.因为公差等级不同，所以50E7与50E8的基本偏差值不相等。 ( ) 12.尺寸公差大的一定比尺寸公差小的公差等级低。 ( ) 13.一光滑轴与多孔配合，其配合性质不同时，应当选用基轴制配合。 ( ) 14.标准公差的数值与公差等级有关，
24、而与基本偏差无关。 ( ) 15.只要零件不经挑选或修配，便能装配到机器上去，则该零件具有互换性。 ( ),二.填空题 1.50H10的孔和50js10的轴，已知IT10=0.100mm，其ES= mm，EI=mm，es= mm，ei= mm。 2常用尺寸段的标准公差的大小，随基本尺寸的增大而，随公差等级的提高而。 3.孔的公差带在轴的公差带之上为_配合；孔的公差带与轴的公差带相互交迭_配合；孔的公差带在轴的公差带之下为_配合。 4.公差带的位置由_决定，公差带的大小由_决定。 5.标准对标准公差规定了_级，最高级为_最低级为_。 6.标准公差的数值只与_和_有关。 7.标准对孔和轴各设置了_个基本偏差代号，对于轴-的基本偏差为_，与基孔制构成_配合，-的基本偏差为_，与基准孔构成_配合。,+0.010,-0.050,+0.050,0,增大,减少,间隙,过渡,过盈,基本偏差,标准公差,20,IT01,IT18,基本尺寸,公差等级,28,上偏差,间隙,下偏差,过盈,
