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机械设计尺寸公差详解

国标规定了两种平行的配合制:基孔制配合和基轴制配合。
基孔制配合(hole-basis system of fit)——是指基本偏差为一 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。孔的公差带在零线上方,孔的最小极限尺寸等于基 本尺寸,孔的下偏差EI为零,孔称为基准孔,其代号为“H”。
配合代号的选择:尽量选择国家标准中规定的公差带和配 合。当优先配合不能满足要求时,再从常用配合中选择, 常用配合不能满足要求时,再选择一般的配合。
一般、常用和优先孔公差带: 总105种,方框常用44种,圆圈优先13种
一般、常用和优先轴公差带: 总116种,方框常用59种,圆圈优先13种
基孔制优先、常用配合:总59种,优先13种
除了尺寸方面的误差外,还会存在各种形状和位置【Form and Location】方面的误差。例如,要求直、平、圆的地方 达不到理想的直、平、圆,要求同轴、对称或位置淮确的地 方达不到绝对的同轴、对称或位置准确。
实际加工所得到的零件形状和几何体的相互位置相对于其理 想的形状和位置关系存在差异,这就是形状和位置的误差 (简称形位误差),统称为几何误差。
基轴制配合(shaft-basis system of fit)——是指基本偏差为一 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。轴的公差带在零线下方,轴的最大极限尺寸等于基 本尺寸,轴的上偏差es 为零,轴称为基准轴,其代号为“h”。
4. 公差等级 标准公差系列(standard tolerance)——是以国家标准
加工误差是无法避免的,其误差值在 一定范围内变化是允许的,加工后的零 件的误差只要不超过零件的公差,零件 是合格的。所以公差是设计给定的,用 于限制加工误差的;误差则是加工过程 中产生的。
合格性判定原则
工件除线性尺寸外,还存在形状误差,为正确地判断工件 尺寸的合格性,规定了极限尺寸判断原则,即泰勒原则。其 内容为:
1. 零件结合的类型
(1) 用作相对运动副—— 这类结合必须保证有适当的间隙。
(2) 用作固定连接—— 这类结合必须保证有一定的过盈。
(3) 用作定位可拆连接—— 这类结合必须保证有较小的间隙或过盈。
有关几何量精度的基本术语和定义
孔和轴 尺寸:尺寸、基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸、
实体尺寸 偏差与公差 尺寸公差带图 加工误差与公差的关系 合格性判定原则
1)尺寸是指用特定单位表示长度值的数字。国家标准规定在技术图样上所标 注的长度尺寸均以毫米为单位。 2)基本尺寸 设计给定的尺寸。 孔和轴的基本尺寸分别用D和d表示。 3)实际尺寸 通过测量而获得的尺寸(Da, da)。 4)极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值。
孔或轴允许的最大尺寸为最大极限尺寸(Dmax、dmax);
孔和轴
孔 通常指工件的圆柱形内表面,也包括非圆柱形内表面(由二平行面 或切面形成的包容面)。
轴 通常指圆柱形外表面,也包括非圆柱形外表面(由二平行面或切面 形成的包容面)。
由尺寸D1、D2、D3、D4和 D5等所确定的内表面都视作 孔,由尺寸d1、d2、d3、d4 等所确定的外表面都视作轴。
尺寸:尺寸、基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸、 实体尺寸
根据使用要求,活塞销与活塞孔的配合为过渡配合,活塞销 与连杆套筒的配合为间隙配合(转动处)。
• 如果选用基孔制配合,三处配合分别为H7/m6、H7/g6 和H7/m6,图 (b) ,必须把轴做成中间小、两头大的台阶形式才能满足各部分的配合 要求,而且不利于加工和装配;
• 如果选用基轴制配合,三处配合分别为M7/h6、G7/h6 和M7/h6,图 (c) , 就可把轴做成光轴,这样有利于加工和装配。
※ 作用上:极限偏差控制合格零件实际偏差; 公差控制合格零件实际尺寸允许变动的范围(精度); 极限偏差表示公差带的位置,影响配合的松紧(种类); 公差表示公差带的宽度,影响配合的精度(Tf=Th+Ts);
※ 工艺上:对某一具体零件,公差反映加工的难易程度,是制定加工工 艺的主要依据;
极限偏差是调整机床对刀的依据。
一般公差:车间普通工艺条件下,机床设备一般加工能力可 保证的公差。
主要用于较低精度的非配合尺寸。
线性尺寸的未注公差规定四个等级: f — 精密级; m — 中等级; c — 粗糙级; v — 最粗级;
基本偏差系列示意图
5.3.2 Selection of Size Tolerance and Fit 尺寸公差与配合的选用
基轴制优先、常用配合:总47种,优先13种
实例:C616型车床尾座装配图中有关部位的配合
见:《机械精度设计与 测量技术》,北京大学 出版社2008,p43-44
配合尺寸在图中的标注
5.4 Geometrical Precision Design 几何精度设计
任何机械产品都要经过图样设计、机械加工和装配调试等过 程。在加工过程中,不论加工设备和方法如何精密、可靠, 都不可避免地会出现加工误差。
2. 公差等级的选用 公差等级选择的基本原则,就是在能够满足使用要求的前
提下,应尽量选择低的公差等级。
选用公差等级时,应从工艺、配合及有关零件、部件或机 构的特点,并参考已被实践证明合理的实例来考虑。
选用方法:类比法、计算查表法
各公差等级的应用范围
3. 配合种类的选用
配合种类的选择主要是根据零件的功能要求,确定配合的 类型及配合种类。当相配合的孔、轴间有相对运动时,选 择间隙配合;当相配合的孔、轴间无相对运动时,不经常 拆卸,而需要传递一定的扭矩,选择过盈配合;当相配合 的孔、轴间无相对运动,而需要经常拆卸时,选择过渡配 合。
● 联系 : 公差是上、下偏差之差的绝对值。
尺ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ公差带图
公差带 表示零件的尺寸相对其基 本尺寸所允许变动的范围,称为公 差带。
用图所表示的公差带,称为公差带图,如图所示。
在公差带图中,代表基本尺寸的一条直线,称为零线。零线以上的偏差 为正偏差,零线以下的偏差为负偏差。公差带图中的基本尺寸的单位为 mm,偏差和公差的单位通常为μm。
因此,在机械产品设计过程中,要对零件作几何精度设计, 以保证产品质量,满足所需要的性能要求。
几何公差【geometrical tolerance】就是研究机械零件的几何 要素(点、线、面)在形状及其相互间方向或位置方面的精 度问题。
要求——阅读+实践应用
• 掌握几何公差的基本概念(要素); • 掌握几何公差的标注方法(框格表示法、被测要素、基准
方向公差标注(3项)
位置公差标注(3项)
位置度、同轴度和对称度
跳动公差标注(2项)
轮廓公差标注(线、面2项,形状、方向、位置 )
无基准线轮廓度(形状)
有基准线轮廓度(位置)
无基准面轮廓度(形状)
有基准面轮廓度(形状)
2. 几何公差的选用
包括公差项目的选择、公差值的选择、公差原则的选择和 基准要素的选择。
尺寸公差与配合的选用是机械设计和制造的一个很重要的 环节,公差与配合选择的是否合适,直接影响到机器的使 用性能、寿命、互换性和经济性。
公差与配合的选用主要包括:配合制的选用【基孔制或和 基轴制】、公差等级的选用和配合种类【间隙配合、过盈 配合、过渡配合】的选用。
1. 配合制的选用
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”。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。
尺寸公差带图举例:
画出公称尺寸为φ50mm,上极限尺寸 +
+25
为φ50.025mm、 下极限尺寸为φ50
0 -
-25
mm的孔与上极限尺寸为
-41
φ49.975mm 、
下极限尺寸为φ49.959mm的轴的公

带图。
加工误差与公差的关系
工件在加工过程中,由于工艺系统误差的影响,使加工后的零件的几 何参数与理想值不相符合,其差别称为加工误差。其中有:尺寸误差; 几何形状误差和位置误差。
一般优先选用基孔制——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;孔比轴难加工。基孔制可以减少定值刀、量 具的规格与数量。
基轴制的应用场合——按基轴制直接成形的轴(后续不加 工);同一基本尺寸的轴上装配几个零件而且配合性质不 同时;与标准件或标准部件配合的孔或轴。
ES=Dmax-D EI=Dmin-D
es=dmax-D ei=dmin-D
2)尺寸公差(简称公差):允许尺寸的变动量。等于上极限尺寸减去下极 限尺寸所得的差值。 孔公差Th = Dmax- Dmin = ES-EI 轴公差Ts = dmax- dmin = es-ei
公差与极限偏差:
● 区别 ※ 数值上:极限偏差是代数值,可+、-或0; 公差是非0的绝对值(零意味着加工误差不存在)。
过渡配合(transition fit)——可能具有间隙,可能具有 过盈(针对大批零件而言)的配合称为过渡配合。当配合 为过渡配合时,孔的公差带和轴的公差带相互交叉。
配合公差带图
3. 零件的配合制
配合制(fit system)——把公差和基本偏差标准化的制度称 为极限制。配合制是同一极限制的孔和轴组成配合的一种制 度,也叫基准制。
要素的标注); • 掌握几何公差带类型、特点及标注方法; • 掌握公差原则的基本概念及常用的公差原则; • 熟悉几何公差的选择和应用。
1. 几何公差的项目及标注 几何公差项目及符号(GB/T 1182-2008)
形 状 公 差
形状或方向 或位置公差
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