1、第2章 尺寸精度,本章主要内容一尺寸精度的基本概念二公差配合国家标准的构成规律三公差配合的应用 重点要求掌握典型术语定义、掌握标准特点、 正确查表标注。,2.1 尺寸精度基础知识,有关孔和轴的定义,轴通常是指圆柱形外表面；也包括非圆柱形外表面。 孔通常是指圆柱形内表面；也包括非圆柱形内表面。 包容和被包容，或按去除材料的方法加工时越来越大/小。,目的：扩大标准应用范围,一般长度尺寸,2.1.1 有关尺寸的术语及定义,用特定单位表示长度值或角度值的数值称为尺寸。包括线性尺寸和角度尺寸。 1基本尺寸（公称尺寸）(D、d) : 设计确定的尺寸 。 2极限尺寸:允许尺寸变化的两个界限值。 （代号：孔
2、Dmax 、 Dmin 轴 dmax 、dmin ：最大/最小极限尺寸）,基本尺寸D=50 Dmax=50.025Dmin =50,基本尺寸d=50dmax=49.975dmin =49.959,2.1 尺寸精度基础知识,3实际尺寸（Da、da） 加工后通过测量获得的尺寸。,2.1 尺寸精度基础知识,每一个测得尺寸都可以称为实际尺寸。不同的测量器具、不同的环境、不同的操作人员所测得的尺寸 并不相同 。同一表面的不同位置上的实际尺寸往往也是不相等的。,两点式测量得到的实际尺寸称为局部实际尺寸。,4最大实体尺寸和最小实体尺寸（DM、DL、dM 、dL ）,2.1 尺寸精度基础知识,轴、孔允许材料最
3、多的状态称为最大实体状态MMC。 此时所对应的尺寸称为最大实体尺寸MMS （最大实体极限），分别用DM 和 dM 表示。dM = dmax DM =Dmin轴、孔允许材料最少的状态称为最小实体状态LMC。 此时所对应的尺寸称为最小实体尺寸LMS （最小实体极限），分别用DL 和 dL 表示。dL = dmin DL = Dmax,2.1.2 有关偏差的术语及定义,孔 轴 上偏差 ES = DmaxD es = dmaxd 下偏差 EI = DminD ei = dmind,极限偏差: 极限尺寸与基本尺寸之差。,实际偏差： 实际尺寸与基本尺寸之差。 Ea = DaD ea = dad,2.1 尺
4、寸精度基础知识,合格条件： ESEaEI eseaei,00,2.1.3 有关公差和公差带的术语及定义,2尺寸公差 允许尺寸的变动量。孔 TD = DmaxDmin = ESEI轴 Td = dmaxdmin = esei,2.1 尺寸精度基础知识,尺寸公差表示尺寸允许的变动范围，是允许的尺寸误差的大小，它体现设计对尺寸加工精度要求的高低。基本尺寸相同时，公差值越小，零件尺寸允许的变动范围就越小，要求的加工精度就越高。,2.1 尺寸精度基础知识,3公差带及公差带图 由上下偏差所表示的区域称为公差带。,2.1 尺寸精度基础知识,零线上方+表示正偏差,零线下方-表示负偏差,TD,Td,ES,EI,
5、es,ei,或H7代替TD,或e6代替Td,确定轴孔的配合，主要是根据使用要求确定轴孔的公差带，但是满足相同使用要求的公差带是无限多的，若不作出统一规定，将会造成生产过程的混乱，不利于互换性和经济性的提高。 极限制就是使尺寸的极限（极限偏差）与配合标准化，主要是确定轴孔的极限偏差，即确定公差带。 这里以常用尺寸（D500mm）为例。,2.2 线性尺寸精度（极限制）,基本偏差：指靠近零线或位于零线的极限偏差。,2.2 线性尺寸精度（极限制）,基本偏差EI,基本偏差es,0,标准 公差 TD,标准 公差 Td,标准公差=上偏差-下偏差：国家标准所规定的用来确定公差带大小的公差值 。与精度等级高低和
6、基本尺寸有关。,ES,EI,ei,es,2.2 线性尺寸精度（极限制）,1标准公差等级及其代号（IT）,国家标准规定的公差等级共20个(常用尺寸D500mm），代号为：IT01、IT0、IT1、IT2、IT18,目的是满足不同行业、不同精度的产品要求。 如何确定标准公差的大小？,2标准公差因子i（公差单位，是基本尺寸的函数）,标准公差因子是计算标准公差大小的基本单位，它是通过对不同尺寸的零件采用不同的加工方法所产生的加工误差统计分析发现的。,2.2.1 标准公差,2.2 线性尺寸精度（极限制）,公差用于限制加工误差， 因此公差与基本尺寸亦满足这一关系，用标准公差因子i反映。,D500mm时,D
7、500mm时,统计分析发现，加工误差的大小与基本尺寸呈立方抛物线的关系，同时加工误差还与加工方法有关。,D500mm时：第一项反映加工误差的影响，符合立方抛物线的关系；第二项用于补偿与直径成线性关系的测量误差。,D500mm时：测量误差起主导作用，尤其是温度引起的测量误差更为突出。,3标准公差数值的计算,IT5IT18 标准公差计算公式：IT = ai,a 公差等级系数（反映精度的高低，与加工方法有关）,2.2 线性尺寸精度（极限制）,该公式用于尺寸500-3150,标准公差值 IT = aia（ ）,4. 尺寸分段 （基本尺寸）,分段目的：简化公差数值表,分段原则：先密后疏,计算标准公差因子
8、i时基本尺寸采用段内首尾的几何平均值。,例如：基本尺寸为86mm，属于80120mm尺寸段,i2.173m,2.2 线性尺寸精度（极限制）,基本尺寸为40、 41、 42时，标准公差值 过多？,2.2 线性尺寸精度（极限制）,标准公差系列,标准公差为国家标准所规定的任一公差。所有标准公差的集合就是标准公差系列。,D=18mm, IT8=?,27m,大于,基本偏差作用是确定公差带位置，是指靠近零线的极限偏差，国家标准规定的用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。,2.2.2 基本偏差,1基本偏差的代号,孔、轴基本偏差各有28种，用英文字母表示。孔用大写字母，轴用小写字母 。,2.2 线性尺
9、寸精度（极限制）,2.2 线性尺寸精度（极限制）,孔的基本偏差系列,2.2 线性尺寸精度（极限制）,轴的基本偏差系列,孔,轴,2.2 线性尺寸精度（极限制）,这些数值由经验公式计算得出（j的基本偏差为经验数值，主要用于与轴承配合的轴），这些经验公式是以基孔制（孔的基本偏差代号为H，即下偏差为0）为依据，根据设计要求、生产实践和科学实验，经统计分析得到的。例如热动配合采用大间隙时应考虑发热膨胀与直径的关系，旋转运动为保证良好的液体润滑应考虑最小间隙与直径的关系等。f 的计算公式：k 的计算公式：,2.2 线性尺寸精度（极限制）, 轴的基本偏差数值的确定 轴的基本偏差数值(见附表22 ),2基本偏
10、差数值,孔的基本偏差由同名配合的轴的基本偏差换算而得到的。换算的前提是：基孔制配合与同名的基轴制配合的配合性质(具有相同的极限间隙或过盈)必须相同。, 孔的基本偏差数值的确定,由于孔比轴难加工，故对高精度的孔轴配合（ IT8 ），即公差等级较高时，孔通常比轴低一个公差等级。,2.2 线性尺寸精度（极限制）,孔的基本偏差的数值 (见附表23),2.2 线性尺寸精度（极限制）,根据以上换算规则，得到孔的基本偏差的计算依据为以下规则：一般情况下，同一代号的孔的基本偏差与轴的基本偏差相对于零线是完全对称的，即孔、轴基本偏差的绝对值相同而方向相反。EI es （适合AH） ESei （适合低公差等级）特
11、殊规则：代号的级基本偏差（）标准公差IT8的、和标准公差IT7的 ESei+ ITn -ITn-1（可查表确定）,某一级的标准公差,比某一级高一级的标准公差,2.2.3 公差带代号及标注,公差带代号:由基本偏差代号和公差等级组合而成例如： H7、F8，m7、t6 在零件图上标注公差带代号,2.2 线性尺寸精度（极限制）,请大家确定50T8、50T6的基本偏差是ES还是EI？上下偏差是多少？（附表2-1、2-3）,基本偏差为T，表明是孔的基本偏差代号。所以基本偏差是ES。以下计算单位均是um 查附表2-3，可知50T8的基本偏差为ES= -54，查附表2-1可知，基本尺寸为50的IT8=39，E
12、I=ES-TD=-93。 查附表2-3，可知50T6的基本偏差为ES=-54+=-54+5=-49，查附表2-1可知，基本尺寸为50的IT6=16，EI=ES-TD=-65。,2.2 线性尺寸精度（极限制）,2.2.4 优先、常用和一般公差带 （推荐使用）,轴的优先、常用、一般公差带,设计时按优先、常用、一般的顺序选择。,标准公差与基本偏差有多种组合，任意组合不经济。,2.2 线性尺寸精度（极限制）,孔的优先、常用、一般公差带,设计时按优先、常用、一般的顺序选择。,2.3 角度尺寸精度,2.3.1 角度标准公差数值角度尺寸公差没有专门的国家标准规定，而是等效采用圆锥精度国家标准中锥角公差标准。
13、标准圆锥角公差分为12个公差等级，依精度从高至低的顺序排列为：ATl(高)、AT2、ATl2,2.3.2 角度公差带配置,为何是+AT/2, 而不是+AT？,2.4 一般尺寸公差,未注出的尺寸公差称为一般公差/未注公差，其公差等级和极限偏差值由相应标准(如GB/T 1804-2000)规定。 一般公差适用于金属切削加工、冲压加工的尺寸（机床设备一般加工能力可保证的公差）。非金属材料和其他工艺方法加工的尺寸可参照采用。 一般公差不适用于其它已有相关标准规范对未注公差精度做出了专门规定的尺寸，也不适用于圆分度的角度和坐标轴之间的角度。这是因为在圆周上等分的要素的角度误差可以累积 。,一般公差规定了
14、四个公差等级：精密级(f)、中等级(m)、粗糙级(c)和最粗级(v)。,标注示例：未注尺寸公差按 GB/T 1804-2000-m,尺寸,（尺寸）,2.5 光滑轴孔配合,1配合是指基本尺寸相同的相互结合的孔和轴 公差带之间的关系。 2间隙（s ）或过盈（）是指孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得的代数差。,2.5.1 有关配合的术语及定义,轴,实际间隙 实际过盈,2.5 光滑轴孔配合,3配合的种类 间隙配合指具有间隙(最小间隙=0)的配合。特点：孔公差带在轴公差带的上方(任意抽取轴孔装配均有间隙）,最大(极限)间隙smax = Dmaxdmin = ESei,最小(极限)间隙smin = Dmind
15、max = EIes,平均间隙sav = (smax+ smin)/2,smin=0,Dmindmax,EI es,2.5 光滑轴孔配合, 过盈配合指具有过盈(最小过盈=0)的配合。特点：孔公差带在轴公差带的下方(任意抽取轴孔装配均有过盈）,最小(极限) 过盈min = Dmaxdmin = ESei,最大(极限) 过盈max = Dmindmax = EIes,平均过盈av = (max+ min)/2,min=0,Dmaxdmin,ES ei,2.5 光滑轴孔配合,(3) 过渡配合可能具有间隙或过盈的配合。特点：孔公差带与轴公差带有重叠,max,smax = Dmaxdmin = ESei
16、,max = Dmindmax = EIes,av ( sav ) = (smax +max )/2,Dmaxdmin且Dmin dmax,ESei且EI es,2.5 光滑轴孔配合,4配合公差(Tf)允许间隙或过盈的变动量。,间隙配合：Tf = smaxsmin,过盈配合：Tf = minmax,过渡配合：Tf = smaxmax,Tf =TD+Td 0,配合公差反映配合精度，表示配合松紧的均匀程度。,2.5 光滑轴孔配合,5配合代号,公差带代号:由基本偏差和公差等级代号组合而成。例如： H7、F8、m7、t6。公差带代号标注在零件图上 。,配合代号:由孔和轴的公差带组合用分数形式表示。例如
17、：50 、 50H7/f6 、 50G7/h6 。配合代号标注在装配图上。表示配合的松紧和松紧的均匀程度。,6轴孔结合的合格与合用,2.5 光滑轴孔配合,零件的实际尺寸在极限尺寸之间、或实际偏差在极限偏差之间为合格品，即 对于孔：Dmin DaDmax 或EI Ea ES 对于轴：dmin dadmax 或ei ea es,轴孔配合的实际间隙（过盈）在极限间隙（过盈）之间为合用品。,合格零件形成的配合一定合用。,Smin SaSmax,2.5 光滑轴孔配合,合格零件形成的配合一定合用。但不合格的零件组成的配合不一定不合用。,该轴没有互换性！,2.5 光滑轴孔配合,基轴制（h） 基本偏差为一定的
18、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 。,2.5.2 基准制（配合制）,基准制也称为配合制，是为了简化配合，标准 规定了两种配合制度-基孔制和基轴制。,基孔制（H） 基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度 。,2.5 光滑轴孔配合,h,H,2.5 光滑轴孔配合,指出下列配合的配合制和种类,基孔制间隙配合,基轴制过盈配合,基轴制过渡配合,混合配合（非基准制）间隙配合,2.5 光滑轴孔配合,基孔制：三角符号为优先配合，表中所列为常用配合。,2.5.3 优先配合和常用配合,优先公差带和常用公差带与基准孔或轴组合而成。,2.5 光滑轴孔配合
19、,基轴制：三角符号为优先配合，表中所列为常用配合。,2.5 光滑轴孔配合,2.5.4 公差与配合在图样上的标注,机械产品的精度设计就是选择公差与配合 。选择原则是：在满足使用要求的前提下，获得最佳的技术经济效益。,公差配合的选择方法有类比法、计算法和实验法。,2.6 线性尺寸精度设计,可以用三种方式确定满足功能要求的配合： 1直接选用标准孔、轴公差带形成的配合（按照优先、常用、一般的顺序选择）； 2选用非标准的孔、轴公差带形成的配合； 3采用不具互换性的配制配合。,2.6.1 标准配合设计,1 配合制（基准制）的选择,基孔制和基轴制属于平行配合制，即基孔制配合能满足要求的，基轴制配合也能满足使
20、用要求。如：H7/k6与K7/h6的配合性质完全相同，称为“同名配合”。所以，配合制的选择与功能要求无关，主要考虑加工的经济性和结构的合理性。,（1）优先选用基孔制,因为孔通常用定值刀具（拉刀、铰刀）加工，用光滑极限塞规检验。采用基孔制配合可以减少孔公差带的数量，从而减少定值刀具和塞规的规格和数量，显然是经济合理的。,2.6 线性尺寸精度设计,拉刀,光滑极限塞规,铰刀,a）使用冷拉棒料直接作轴 （IT9IT11 农机、纺机）,（2）特殊情况下采用基轴制,b）一轴与多个孔配合且松紧不一样时（结构需要）,2.6 线性尺寸精度设计,1.活塞 2.活塞销 3.连杆,2.6 线性尺寸精度设计,1.活塞
21、2.活塞销 3.连杆,(3) 与标准件配合时，应以标准件作基准(轴承、平键、电机输出轴等),55k6,100J7,2.6 线性尺寸精度设计,55k6,100J7,(4) 必要时采用可非基准制的配合,2.6 线性尺寸精度设计,轴套、端盖仅用于轴承或齿轮的轴向定位，对端面有较高要求，且要求装配方便，与轴和基座孔的配合无太高要求。,2 配合的选择,配合选择的任务：就是根据零件的功能要求，确定配合的种类进而确定基本偏差代号。,H,选择方法： 类比法、计算法和试验法三种。类比法是选择配合种类的主要方法。应用类比法选择时，要考虑以下因素： 各种基本偏差形成的配合特征及应用；配合件的工作情况； 其他因素。,
22、2.6 线性尺寸精度设计,ah： 间隙配合 js n：过渡配合 pzc：过盈配合,(1)各类基本偏差形成配合的特征及应用 以基孔制说明,a) 间隙配合 用于工作时有相对运动或 装拆频繁的连接。 H/a H/bH/h,间隙逐渐减小,常用间隙 配合,H/d 大间隙配合，精度非主要因素，考虑大的温度变化，高转速，高压力等 H/f 中等间隙配合，中等精度中等压力的传动 H/g 小间隙配合，间隙很小的滑动配合 H/h smin=0，工作时一般无相对运动，可自由拆装,2.6 线性尺寸精度设计,b) 过渡配合,用于既要求对中性(定位精度)，又要求装拆方便的配合，传递载荷必须加键或销等。,H/js H/j H
23、/k H/m H/n,逐渐变紧,常用过渡 配合,H/js 较松，略有过盈的定位，如联轴节等 H/k 一般，标准定心配合，可用于精密定位 H/n 较紧，有较大过盈的更精密定位,2.6 线性尺寸精度设计,利用过盈来保证固定或传递载荷，过盈配合传递载荷有时需要加键或销连接。,H/p H/r H/zc,逐渐变紧,常用过盈 配合,H/p 小过盈配合，适用于定位精度特别重要的场合，但不依靠过盈量传递负荷 H/r 中等过盈配合，中等压入配合 H/s 半永久连接，依靠过盈量可传递负荷 H/u 永久连接，火车轮毂和轴， H/u 和H/s采用热胀或冷缩法装配,c) 过盈配合,2.6 线性尺寸精度设计,运动精度定心
24、精度拆卸情况载荷大小轴孔温差,（2） 工作条件对配合的松紧要求,二者均要求时，选小间隙配合,二者均要求时，选过渡、小间隙配合,2.6 线性尺寸精度设计,载荷越大，选择的配合要求越紧,温差越大选择应该越松,（3） 装配变形对配合选择的影响,2.6 线性尺寸精度设计,轴套与基座孔的过盈配合会导致轴套内孔直径缩小，破坏轴套与轴的间隙配合。,（4） 生产类型对配合选择的影响 大批量生产： 尺寸符合正态分布 。单件小批量： 偏态分布，轴尺寸偏大，孔尺寸偏小。,2.6 线性尺寸精度设计,3 公差等级的选择,基本要求：协调使用要求与制造工艺、加工成本之间的关系。,选择方法：类比法、计算法。,选择原则：在满足
25、使用要求的前提下，尽量选取低的等级。,2.6 线性尺寸精度设计,（1）类比法选择,a) 熟悉各个公差等级的应用情况。 41页表2-5,IT01IT1用于量块的尺寸公差,IT2IT5用于精密配合、量规公差,IT5IT12常用的配合尺寸公差，其中,IT5轴与IT6孔：用于高精度的重要配合,IT6轴与IT7孔： 应用广、较高精度的重要配合,IT7轴与IT8轴： 中等精度要求的配合,IT9IT12：用于不重要的配合,IT12IT18用于非配合尺寸,2.6 线性尺寸精度设计,b) 熟悉各种加工方法可以达到的等级。42页表2-6,c) 应遵循工艺等价的原则 。,2.6 线性尺寸精度设计,当公差等级在IT8
26、以上时， 孔比轴低一级；如： H8/m7、K7/h6；当公差等级在IT8以下时， 孔与轴同级；如：H9/h9、D9/h9，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/k7。,e) 尽量降低成本。,2.6 线性尺寸精度设计,d) 相配合的零、部件的精度应相匹配。例如与滚动轴承配合的轴和基座孔的公差等级取决于轴承的精度等级 。,2.6 线性尺寸精度设计,（2）计算法选择公差等级间隙配合计算主要用于滑动轴承，要根据液体润滑理论（润滑油黏度、载荷、运动速度、热变形、形位公差、粗糙度）确定轴孔之间的间隙，以便形成油膜层，减小摩擦。过盈配合计算根据连接强度和材料许用应力，以
27、及弹塑性变形理论计算过盈量。较少采用，计算后的参数还要进行实验验证或根据实际工作情况修正。,例题：一轴孔配合，基本尺寸30mm，要求间隙在2055m之间，试选出配合。 （最大间隙不能大于55m，最小间隙不能小于20m）,1）选择基准制：采用基孔制H,2）确定公差等级：Tf =55-20=35m 暂取TD=Td=Tf/2=17.5 m,由附表2-1查得,2.6 线性尺寸精度设计,TD=IT7=21 m Td=IT6=13 m 21+13=3435 至此，公差等级确定,3） 选基本偏差，确定配合,ES0.021,es ？,ei=0.033,0.020,希望es=20m,查附表2-2 ，可知,配合为
28、,2.6 线性尺寸精度设计,轴的基本偏差为fes20mei=es-IT6=-20-13=-33m,H7,54,2.6 线性尺寸精度设计,2.6.2 配制配合设计（不具备互换性）,配制配合是以一个结合面的实际尺寸为基数，来配制另一个相配结合面尺寸 ，用于特大型零件、公差等级较高、单件小批量生产 。代号为MF。,1. 设计方法 （1）先按功能要求确定标准配合，应保证实际间隙或过盈在极限间隙或过盈之间。 （2）选择“先加工件”（一般是较难加工的零件）并给它一个比较容易达到的公差（精度较低）。 （3）测量“先加工件”的实际尺寸，作为“配制 件”的基本尺寸。 （4）以先加工件的实际尺寸作为基本尺寸确定
29、配制件的极限偏差，并满足标准配合要求。,2.6 线性尺寸精度设计,2配制配合的表示和计算,在设计图样上，用代号MF(Matched Fit)表示配制配合，先加工件为孔借用代号H，先加工件为轴借用代号h。在装配图和零件图的相应部位均应予以标注。,例 基本尺寸为3000mm的孔和轴，配合的允许最大间隙为0.45mm、允许最小间隙为0.14mm。试设计满足使用功能要求的孔、轴尺寸。 解：按此选用标准配合3000 H6/f6或3000F6/h6，其最大间隙为0. 415mm（不能允许值）、最小间隙为0.145mm （不能允许值） ，可以满足功能要求。,2.6 线性尺寸精度设计,以孔为先加工件，装配图上
30、标注为3000 H6/f6 MF 给孔较容易达到的公差为H8， 孔的零件图上标注：3000 H8 MF,标准配合3000 H6/f6的极限间隙：Smax=415m ，Smin=145m。若孔加工后的实际尺寸为3000，则选选取轴为f7。 此时es=-145m ， ei=-355m，轴的尺寸标注为： 3000 f7 MF,2.6 线性尺寸精度设计,若先加工件（孔）的实际尺寸为3000.195mm，则配制件（轴）的极限尺寸可计算如下：dmax=3000.195+(-0.145)mm=3000.050mmdmin=3000.195+(-0.355)mm=2999.840mm,退 出,对50T8： ES54m,对50T6： ES = 54+=54+5=49m,rad,rad,rad,rad,rad,rad,短边长度角度的弧度值用近似的长度公差代替,
