孔轴的结合极限与配合.ppt

3.1 概述3.2 极限与配合的基本术语和定义 3.3 极限与配合国家标准3.4 国标规定的公差带与配合和未注公差3.5 极限与配合的选用3.6 车间条件下孔轴尺寸的检测,第3章 光滑圆柱的极限与配合,开 始,圆柱体结合的公差与配合是机械工程方面重要的基础标准，它不仅适用于圆柱体，也适用于其他结合中由单一尺寸确定的部分。为了保证零部件的互换性要求，设计者应当使产品达到一定的要求和标准规定或只凭计算确定公差数值，必须合理选用国家标准规定的公差数值。,3.1 概述,3.2.1 孔和轴1.孔 通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面(由二平行平面或切面形成的包容面)。孔是包容面,孔越加工越大。如图3-1所示。,3.2 极限与配合的基本术语和定义,图3-1 孔与轴,2.轴 通常指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面(由二平行平面或切面形成的包容面)。轴是被包容面,越加工越小。,孔与轴通常分别理解为圆柱形的内、外表面。孔、轴分别表示由平行平面或切面形成的包容面、被包容面。若平行平面或切面不能形成包容面和被包容面，则它们既不是孔，也不是轴。如图3-1中，D1、D2、D3、D4、D5所确定的内表面都属于孔；d1、d2、d3、d4所确定的外表面都属于轴；L1、L2、L3所确定的表面既不能形成孔也不能形成轴。,3.2.2 尺寸、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸1.尺寸 是以特定单位表示线性尺寸的数值。尺寸由数字和长度单位两部分组成。在机械制造业中一般常用毫米（mm）为特定单位，在图样上或标注尺寸时，通常不标注单位，只标注数字。2.基本尺寸 是可以用来与极限偏差(上偏差和下偏差)一起计算得到极限尺寸(最大极限尺寸和最小极限尺寸)的尺寸。基本尺寸的孔用D，轴用d表示。基本尺寸可以是毫米单位的整数倍，也可以是小数倍。如30mm，8.75mm，1.5mm等。基本尺寸亦曾称为“名义尺寸”和“公称尺寸”。,3.实际尺寸 通过测量所得的尺寸。由于测量过程中存在测量误差，所以实际尺寸往往不是被测尺寸的真实大小(真正尺寸)。而且，多次测量同一尺寸所得的实际尺寸也是各不相同的。实际尺寸的孔用Da，轴用da表示。4.极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值。两个极限尺寸中较大的一个称最大极限尺寸，较小的一个称最小极限尺寸。极限尺寸可大于、小于或等于基本尺寸。合格零件的实际尺寸应在两极限尺寸之间。极限尺寸的孔用Dmax、Dmin，轴用dmax、dmin表示。如图3-2所示。合格零件的条件为：DminDa Dmax dminda dmax,5.最大实体状态(MMC)是指孔和轴具有允许的材料量最多时的状态。6.最大实体尺寸(MMS)是指在最大实体状态下的极限尺寸。又称最大实体极限，也即孔的最小尺寸Dmin和轴的最大尺寸dmax的统称。7.最小实体状态(LMC)是指孔和轴具有允许的材料量最少时的状态。8.最小实体尺寸(LMS)是指在最小实体状态下的极限尺寸。又称为最小实体极限，也即孔的最大尺寸Dmax和轴的最小尺寸dmin的统称。,1.尺寸偏差(简称偏差)尺寸偏差为某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。偏差分为：1)实际偏差 实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差，依据定义表示如下：孔：Ea=DaD 轴：ea=dad 图 3-2 极限和配合示意图,3.2.3 尺寸偏差与公差,2)极限偏差 极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。其中最大极限尺寸与基本尺寸之差称为上偏差(ES，es)，最小极限尺寸与基本尺寸之差称为下偏差（EI，ei）,如图3-2所示。上下偏差统称为极限偏差。依据定义，孔、轴极限偏差表示如下：孔：ES=DmaxD EI=DminD 轴：es=dmaxd ei=dmind 应该注意，偏差为代数值，可能为正值、负值或零。极限偏差用于控制实际偏差。完工后零件尺寸的合格条件常用偏差关系式表示如下：孔合格的条件 EI Ea ES轴合格的条件 ei ea es,2.尺寸公差(简称公差)尺寸公差是指允许尺寸的变动量，或者是上偏差与下偏差代数差的绝对值。图3-2，其关系式表示如下：孔 Th=|DmaxDmin|=|ESEI|轴 Ts=|dmaxdmin|=|esei|,小结：公差与偏差之间的区别和联系：公差与偏差是两种不同的概念。公差大小决定了允许尺寸变动范围的大小。若公差值大，则允许尺寸变动范围大，因而要求加工精度低；相反，若公差值小，则允许尺寸变动范围小，因而要求加工精度高。极限偏差表示每个零件尺寸允许变动的极限值，是判断零件尺寸是否合格的依据。从作用上看，公差影响配合的精度；极限偏差用于控制实际偏差，影响配合的松紧程度。,3.2.4 零线和公差带图,从图3-2中可见公差的数值比基本尺寸的数值小得多，不能用同一比例画在一张示意图上，故采用简明的极限与配合图解，简称公差带图来表示，如图3-3所示。1.零线 在公差带图中，确定极限偏差的一条基准直线为零偏差线，简称零线。通常零线表示基本尺寸。在公差带图中，正偏差位于零线的上方，负偏差位于零线的下方。2.公差带 在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域，称为尺寸公差带，简称公差带。尺寸公差带有两项特征：大小和位置。公差带的大小由尺寸公差确定（此值由标准公差确定）；公差带的位置由极限偏差(上偏差或下偏差)相对零线的位置来确定。,图 3-3 公差带图,例3-1 已知轴 mm，孔 mm，求孔、轴的极限尺寸和公差。解：1）图解法：根据已知条件画出孔、轴的公差带图，如图3-4所示：孔的极限尺寸 轴的极限尺寸 其孔、轴公差为 2）公式法,图3-4 公差带图解法,1.配合 是指基本尺寸相同的相互结合的孔轴公差带之间的关系。2.间隙或过盈 孔轴配合时，孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差为正时称为间隙，用X表示；为负时称为过盈，用Y表示。,3.2.5 配合和配合公差,3.配合的种类1）间隙配合 具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。孔与轴配合后的间隙也会在一定范围内变动，即存在着配合公差。如图3-5所示。当孔为最大极限尺寸，轴为最小极限尺寸时，装配后得到最大间隙（Xmax）；反之，当孔为最小极限尺寸，轴为最大极限尺寸时得到最小间隙（Xmin），即Xmax=Dmaxdmin=ESeiXmin=Dmindmax=EIes,图3-5 间隙配合,2）过盈配合 是指具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合，称为过盈配合。此时，孔的公差带完全在轴的公差带之下。如图3-6所示。当孔为最大极限尺寸，轴为最小极限尺寸时，装配后得到最小过盈（Ymin）；当孔为最小极限尺寸、轴为最大极限尺寸时，装配后得到最大过盈（Ymax），即 Ymin=Dmaxdmin=ESei Ymax=Dmindmax=EIes,图3-6 过盈配合,3）过渡配合 可能具有间隙也可能具有过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠，如图3-7所示。当孔为最大极限尺寸，轴为最小极限尺寸时，装配后得到最大间隙；当孔为最小极限尺寸，轴为最大极限尺寸时，装配后得到最大过盈。即：Xmax=Dmax dmin=ES eiYmax=Dmin dmax=EI es,图3-7 过渡配合,4.配合公差 是指允许间隙或过盈的变动量称为配合公差，以Tf表示。对于间隙配合:对于过盈配合:对于过渡配合:可见各类配合的配合公差均为孔公差与轴公差之和，即：Tf=Th+Ts。这一结论说明配合件的装配精度与零件的加工精度有关，若要提高装配精度，则应减小零件的公差，即需要提高零件的加工精度。配合公差的特性也可用图3-8所示的配合公差带图来表示。,图 3-8 配合公差带图,配合公差带的大小取决于配合公差的大小，配合公差带相对于零线的位置取决于极限间隙或极限过盈的大小。前者表示配合精度，后者表示配合的松紧。,例题3-2 计算下列三种孔、轴配合的极限间隙或过盈、配合公差，并绘制公差带图。（1）孔 与轴 配合。（2）孔 与轴 配合。（3）孔 与轴 配合。解：（1）最大间隙 Xmax=ESei=0.033(0.041)=0.074mm 最小间隙 Xmin=EIes=0(0.020)=0.020mm平均间隙配合公差 Tf=|XmaxXmin|=|0.0740.020|=0.054mm 或 Tf=ThTs=0.0330.021=0.054mm,（2）最大间隙 Xmax=ESei=0.033(+0.002)=0.031mm 最大过盈 Ymax=EIes=0(+0.023)=0.023mm平均间隙配合公差 Tf=|XmaxYmax|=|+0.031(0.023)|=0.054mm 或 Tf=ThTs=0.033+0.021=0.054mm（3）最小过盈 Ymin=ESei=0.0330.048=0.015mm 最大过盈 Ymax=EIes=0-0.069=0.069mm 平均过盈 配合公差 Tf=|YminYmax|=|0.015(0.069)|=0.054mm 或 Tf=ThTs=0.0330.021=0.054mm 公差带图如图3-9所示，配合公差带图如图3-10所示。,图 3-9 公差带图,图 3-10 配合公差带图,1、分别写出国标规定的几种配合的特点及极限间隙或过盈的公式。、计算下列三种孔、轴配合的极限间隙或过盈、配合公差，并绘制公差带图、配合公差带图。）孔与轴配合。2）孔 与轴 配合。3）孔 与轴 配合。,作业,3.3 极限与配合国家标准,极限与配合国家标准对形成各种配合的公差带进行了标准化，它的基本组成包括了“标准公差系列”和“基本偏差系列”，前者确定公差带大小，后者确定公差带的位置，二者结合构成了不同的孔、轴公差带；而孔、轴公差带之间不同的相互关系则形成了不同种类的配合，以实现互换性和满足各种使用要求。标准公差系列 在极限与配合国家标准GB/T 1800.31998中，用以确定公差带大小的任一公差，称为标准公差,用IT表示。它是依据公差等级和基本尺寸来确定的。,1.公差等级,公差等级是确定尺寸精确程度的等级。为了将公差数值标准化，以减少量具和刀具的规格，同时又能满足各种机器所需的不同精度的要求，GB/T 1800.31998将标准公差分为20个公差级，用IT(国际公差ISO Toerance的缩写)和阿拉伯数字组成的代号表示，按顺序为IT01、IT0、IT1ITl8，等级依次降低，标准公差值依次增大。常用的公差等级为IT5IT13。公差等级、加工的难易程度和标准公差值之间有如下的关系,如图3-11所示。,国家标准中综合考虑了零件的基本尺寸、加工误差、测量误差根据相应的公式计算出了公差值，经过圆整即得到标准公差值表,见表3-1。在同一尺寸分段内、同一公差等级，各基本尺寸的标准公差值是相同的。同一公差等级对所有基本尺寸的一组公差也被认为具有同等精度要求。故公差值只与公差等级和基本尺寸有关，而与配合性质无关。,2.标准公差值,3.尺寸分段 生产实践证明公差等级相同而基本尺寸相近的公差数值差别不大。因此，为简化公差数值表格，以便于使用，国家标准对基本尺寸进行了分段。尺寸分段后，对同一尺寸分段内所有基本尺寸，在公差等级相同情况下，规定相同的标准公差。,3.3.2 基本偏差系列1.基本偏差 基本偏差是用以确定公差带相对于零线位置的那个极限偏差。一般为靠近零线或位于零线的那个极限偏差。当整个公差带位于零线上方时，基本偏差为下偏差；反之，则为上偏差。如图3-13所示。,图3-13 基本偏差,2.基本偏差代号 为了满足不同配合性质的需要，国家标准规定了孔和轴各28种公差带位置，分别由28个基本偏差来确定。基本偏差代号用拉丁字母及其顺序表示。大写表示孔，小写表示轴。单写字母21个，双写字母7个。在26个字母中，I、L、O、Q、W（i、l、o、q、w）未用，以避免混淆。从如图3-14可知：基本偏差系列中的H(h)其基本偏差为零，JS(js)与零线对称，上偏差ES(es)：+IT2，下偏差EI(ei)=IT/2，上下偏差均可作为基本偏差。从AH(ah)其基本偏差的绝对值逐渐减小；从JZC(jzc)一般为逐渐增大。孔的基本偏差系列中，AH的基本偏差为下偏差，JZC的基本偏差为上偏差；轴的基本偏差中ah的基本偏差为上偏差，jzc的基本偏差为下偏差。公差带的另一极限偏差“开口”，表示其公差等级未定。,图3-14 基本偏差系列图,公差带代号都是由基本偏差代号和标准公差等级代号两部分组成。在标注时必须标注出公差带的两大部分组成。如：孔的公差带代号 30H7或 或 25F8或 或 轴的公差带代号 45h6或 或 56m6或 或 配合代号的标注用孔、轴公差带代号的组合表示，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。如,3.3.3 基准制配合,1.基孔制 基孔制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种制度。基孔制的孔为基准孔，其代号为H,它的基本偏差为下偏差，数值为零，公差带在零线上侧，如图3-15 a)所示。基准孔H与轴ah形成间隙配合；与轴jn一般形成过渡配合；与轴pzc通常形成过盈配合。2.基轴制 基轴制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。基轴制的轴为基准轴，其代号为“h”，它的基本偏差为上偏差，数值为零，公差带在零线下侧，如图3-15 b)所示。基准轴h与孔AH形成间隙配合；与孔JN一般形成过渡配合；与孔PZC通常形成过盈配合。,基孔制 基轴制 图 3-15 基准制,3.3.4 基本偏差构成的规律 在孔和轴的各种基本偏差中，AH和ah与基准件相配时，可以得到间隙配合；JN和jn与基准件相配时，基本上得到过渡配合；PZC和pzc与基准件相配时，基本上得到过盈配合。由于基准件的基本偏差为零，它的另一个极限偏差就取决于其公差等级的高低(公差带的大小)，因此某些基本偏差的非基准件（基孔制配合的轴或基轴制配合的孔)的公差带在与公差较大的基准件(基孔制或基轴制)相配时可以形成过渡配合，而与公差带较小的基准件相配时，则可能形成过盈配合，如N、n、P、p等。教材表3-3和3-4分别是尺寸500mm的轴和孔的基本偏差数值表，可直接使用。,表3-3 基本尺寸500mm轴的基本偏差数值,表3-3 基本尺寸500mm轴的基本偏差数值,表3-4 基本尺寸500mm孔的基本偏差数值,表3-4 基本尺寸500mm孔的基本偏差数值,例3-3 确定30f7的基本偏差和另一个极限偏差。解：根据基本尺寸30 查表3-3得：轴的基本偏差为上偏差es=-20m 从表3-1查得轴的标准公差IT7=21m 所以轴的另一个极限偏差为下偏差ei=es-IT=-20-21=-41m 故,例3-4 试确定 和 的极限偏差，并画出公差带图。解：查表3-1得 Th=IT7=0.030 Ts=IT6=0.019：60H7为基准孔，其基本偏差为EI=0，ES=0.030 查表3-3得60p6的基本偏差为上偏差 ei=+0.032 所以 es=ei+Ts=+0.032+0.019=+0.051：60h6为基准轴，其基本偏差为 es=0，ei=-0.01960P7 满足特殊规则，查表2.6得其基本偏差为上偏差：ES=-ei+=-0.032+0.011=-0.021，所以 EI=ES-Th=-0.021-0.030=-0.051由于 和 是同名配合，所以配合性质相同。公差带图如图3-16所示。,图 3-16 例3-4公差带图,作业课后习题5-1，5-4，5-6,3.4 国标规定的公差带与配合和未注公差 常用尺寸段孔、轴公差带 根据生产实际情况，国家标准对常用尺寸段推荐了孔、轴的一般、常用、优先公差带。如图3-17所示为一般、常用、优先孔的公差带。孔有105种一般公差带，其中方框中为44种常用公差带，带圈的有13种优先公差带。图3-18所示为一般、常用、优先轴的公差带。轴有119种一般公差带，其中方框中为59种常用公差带，带圈的有13种优先公差带。选用公差带时，应按优先、常用、一般公差带的顺序选用，特别是优先和常用公差带，它反映了长期生产实践中积累较丰富的经验，应尽量选用。,表3-5和表3-6中基孔制中有59种常用配合，13种优先配合。基轴制有47种常用配合，13种优先配合。选择时应优先选用优先配合公差带，其次再选择常用配合公差带。,3.4.2 常用尺寸段孔、轴公差配合,3.4.3 线性尺寸的一般公差未注公差 线性尺寸的一般公差是指在车间一般工艺条件下可保证的公差，是机床设备一般加工能力在正常维护和操作情况下，能达到的经济加工精度，也称为线性尺寸的未注公差。主要用于低精度的非配合尺寸。GBT 18042000对线性尺寸的一般公差规定了4个公差等级，即f(精密级)、m(中等级）、c(粗糙级)和v(最粗级)。采用未注公差的尺寸，在图样上只注基本尺寸，不注极限偏差，而是在图样上或技术文件用国家标准号和公差等级代号并在两者之间用一短画线隔开表示。例如，选用m(中等级）时，则表示为GBT 1804m。这表明图样上凡未注公差的线性尺寸(包含倒圆半径与倒角高度）均按m（中等级）加工和检验。国标同时也规定了倒圆半径与倒角高度尺寸的极限偏差的数值，见表3-8所示。,3.5 极限与配合的选用 极限与配合的选择是否恰当，对产品的性能、质量、互换性及经济性有着重要的影响，在机械设计与制造中的一个重要环节就是极限与配合的选择。其内容包括选择基准制、公差等级和配合种类三大方面。选择的原则是在满足使用要求的前提下能获得最佳的经济效益，即它是在基本尺寸已经确定的情况下进行的尺寸精度设计。,3.5.1 基准制的选用 基准制的选用与使用要求无关，主要考虑结构、工艺、装配、经济等方面。1.优先选用基孔制配合 从加工工艺方面考虑，中等尺寸精度较高的孔的加工和检验常采用定值刀具和量具，孔的公差带位置固定，可减少刀具、量具的规格，有利于生产和降低成本；而测量轴类零件方便容易，故一般情况下，应优先采用基孔制。2.特殊场合选用基轴制配合 1)直接使用冷拉棒料做轴。冷拉棒料按基准轴的公差带制造，有一定公差等级(IT8ITll)而不再进行机械加工。这种情况主要应用于农业、纺织、建筑机械中。2)在仪表制造、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(其加工尺寸1mm的精密轴)，这时采用基轴制比较经济。,3)有些零件根据结构上的需要，同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时应采用基轴制配合，有利于加工，也便于装配。如图3-19a所示：柴油机的活塞销同时与连杆孔和支承孔相配合，连杆要转动，故采用间隙配合，而与支承配合可紧一些，采用过渡配合。如采用基孔制，则如图3-19b所示，活塞销需做成中间小、两头大形状，这不仅对加工不利，同时装配也有困难，易拉毛连杆孔。改用基轴制如图3-19c所示，活塞销可尺寸不变，而连杆孔、支承孔分别按不同要求加工，较经济合理且便于安装。,图3-19 活塞连杆机构,3.与标准件配合时，必须按标准件来选择基准制配合 例如，滚动轴承的外围与壳体孔的配合必须采用基轴制，滚动轴承的内圈与轴颈的配合必须采用基孔制。4.非基准制的配合 非基准制的配合是指相配合的两零件既无基准孔H又无基准轴h的配合，是为了满足配合的特殊要求,允许采用任一孔轴公差带所组成的配合。,3.5.2 公差等级的选用 选择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。通常采用类比法来选择公差等级，选用时应考虑如下几点：1.工艺等价性。基本尺寸500mm，对于较高精度等级的配合，孔比同级轴的加工困难，加工成本也要高一些，其工艺是不等价的。为了使相互配合的孔轴工艺等价，当公差等级IT8时，孔、轴为同级(如H9e9、F8h8)。,2.零、部件精度的匹配性。例如与滚动轴承相配合的外壳孔和轴颈的公差等级和相配合滚动轴承公差等级有关。齿轮的基准孔与轴的配合，该孔与轴的公差等级由相关齿轮精度等级确定。3.常用加工方法所能到的公差等级见表3-9，公差等级的应用范围见表3-10，常用公差等级的应用见表3-11，选择时可供参考。,4.加工成本。如图3-21所示为公差等级与生产成本的关系。从图中可以看出，制造公差小时，随着公差等级提高，其成本迅速增加。在选用高公差等级时要特别慎重，但在低精度时，公差等级提高，制造成本变化不大。考虑到在满足使用要求的前提下降低加工成本，不重要的相配合件的公差等级可以低二、三级。,图 3-21 公差等级与生产成本的关系,3.5.3 配合的选择 配合的的选择是在基准孔和公差等级的确定后，对基准孔或基准轴的公差带的位置，以及相应的非基准件的基本偏差代号的选择。配合的选择分为：配合类别的选择和非基准件基本偏差代号的选择。,1.配合类别的选择 根据孔、轴配合的使用要求，分为间隙配合、过渡配合和过盈配合三种情况：1)装配后有相对运动要求的，应选用间隙配合。小间隙的配合主要用于精确定心又便于拆卸的静联接，或结合件间只有缓慢移动或转动的动联接。如结合件要传递力矩，需加键、销等紧固件。较大间隙配合主要用于结合件间有转动、移动或复合运动的动联接。2)装配后需要靠过盈传递载荷的，应选用过盈配合。过盈配合主要用于结合件无相对运动不可拆卸的静联接。当过盈量较小时，只作精确定心用，传递力矩，则需加键、销等紧固件。过盈量较大时，可直接用于传递力矩。,3)装配后有定位精度要求或需要拆卸的，应选用过渡配合或小间隙、小过盈的配合。过渡配合可能具有间隙，也可能具有过盈，但不论是间隙量还是过盈量都很小，主要用于精确定心，结合件间无相对运动，可拆卸的静联接。传递力矩，则需加键、销等紧固件。确定配合类别后，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。如仍不能满足要求，可以按孔、轴公差带组成相应的配合。,2.非基准件基本偏差的选择方法 选择方法有三种：计算法、试验法和类比法。1)计算法 根据零件的材料和结构，按照一定的理论公式计算出使用要求的间隙或过盈的大小来选择配合。由于影响间隙和过盈的因素很多，理论计算也是近似的，所以在实际应用中还需经过试验来确定，很少使用。2)试验法 通过模拟试验和分析的方法来确定满足产品工作性能的间隙或过盈范围。按试验法选取配合最为可靠，但成本较高，一般只用于特别重要的、关键性配合的选取，应用比较少。3)类比法 参照同类型机器或机构中，经过实践验证的配合的实际情况，通过分析对比来确定配合的方法。在实际工作中，该方法应用最广。,3.用类比法选择配合 用类比法选择配合时，首先掌握和熟悉各个基本偏差在配合方面的特征和应用应，尽量采用国家标准规定的优先和常用配合。表3-12所示为尺寸至500mm基孔制常用和优先配合的特征及应用场合。表3-13为轴的基本偏差选用说明，可供类比时参考。此外，还要考虑以下因素：承受载荷情况，工作时结合件间是否有相对运动，温度变化，润滑条件，装配变形，装拆情况，生产类型以及材料的物理、化学、机械性能等对间隙或过盈的影响。根据不同的工作条件，结合件配合的间隙量或过盈量必须相应地改变，见表3-16可供类比时参考。,极限与配合选择综合示例例3-6 已知基本尺寸为35mm的某孔与轴配合，允许其间隙和过盈的数值在-0.018+0.023mm范围内变动，试按基孔制配合确定适当的孔与轴的公差带，并画尺寸公差带图。解：(1)选择基准制 题目已给出选用基孔制配合，基孔制配合EI=0。(2)选择孔、轴公差等级 根据题意得 Tf=Th+Ts=Xmax-Ymax 根据使用要求，配合公差Tf=Xmax-Ymax=|+0.023-(-0.018)|mm=0.041mm=41m即所选孔、轴公差之和Th+Ts 应最接近而不大于Tf 而不大于Tf查表1.1得：孔和轴的公差等级介于IT6和IT7之间，因为IT6和IT7属于高的公差等级。所以，一般取孔比轴大一级，故选为IT7，Th=25m；轴为IT6，Ts=16m，则配合公差Tf=Th+Ts=25 mm+16 mm=41m，等于Tf，因此满足使用要求。,(3)确定孔、轴公差带代号 因为是基孔制配合，且孔的标准公差为IT7，所以孔的公差带为又因为是过渡配合，Xmax=ES-ei=+0.025-ei由已知条件知Xmax=23m，即轴的基本偏差ei应最接近于2m。查表1.3，取轴的基本偏差为k，ei=2m，则es=ei+IT6=(2+16)m=18m，所以轴的公差带为(4)验算设计结果 以上所选孔、轴公差带组成的配合为45H7k6，其最大间隙Xmax=+25-2 m=+23m=+0.023=Xmax最大过盈Ymax=0-18 m=-18m=-0.018=Ymax所以间隙和过盈的数值在-0.018+0.023mm之间，设计结果满足使用要求。根据以上分析，所选45H7/k6是适宜的。,作业：1.课后习题5-72.有一对配合的孔、轴，设基本尺寸为60mm，配合公差为0.049mm，最大间隙为+0.01mm，按国家标准选择规则求出孔、轴的最佳公差带，并画出公差带图。（H7/n6),3.6 车间条件下孔轴尺寸的检测3.6.1 光滑极限量规检验孔和轴 光滑极限量规是一种没有刻线的专用量具，不能确定工件的实际尺寸，只能确定工件尺寸是否处于规定的极限尺寸范围内。因量规结构简单，制造容易，使用方便，因此广泛应用于成批、大量生产中。检验时，只要量规的通端能通过被检验工件，止规不能通过，该工件尺寸即为合格。,1.量规的外形结构与功能 光滑极限量规是一种无刻度的专用定值量具。检验孔用的量规称为塞规，多为圆柱形，有通端与止端之分，成对使用，如图3-23 a）所示。检验轴用的量规称为环规或卡规，形式较多，多以片状卡规为常见，也是通端与止端成对使用，如图3-23 b）所示。,2.量规的分类量规按用途分为三类：（1）工作量规 工作量规是工人在生产过程中检验工件用的量规，它的通规和止规分别用代号T和Z表示。（2）验收量规 验收量规是检验部门或用户验收产品时使用的量规。工厂检验工件时，工人应使用新的或磨损较少的工作量规“通规”；检验部门应使用与加工工人用的量规型式相同但已磨损较多的通规。（3）校对量规 校对量规是校对轴用工作量规的量规，以检验其是否符合制造公差和在使用中是否达到磨损极限。,3.极限尺寸判断原则及其对量规的要求（1）极限尺寸判断原则GBT 19571981光滑极限量规中规定了极限尺寸判断原则的内容：孔或轴的实际轮廓不允许超过最大实体边界。孔或轴任何部位的实际尺寸不允许超过最小实体极限。即不论实际轮廓还是任一局部实际尺寸，均应位于给定公差带内。极限尺寸判断原则为综合检验孔、轴尺寸的合格性提供了理论基础，光滑极限量规就是由此而设计出来的：通规根据第一条设计，体现最大实体边界(其尺寸为最大实体极限)，控制孔、轴实际轮廓；止规根据第二条设计，体现最小实体极限，控制实际尺寸。（2）极限尺寸判断原则对量规的要求 极限尺寸判断原则是设计和使用光滑极限量规的理论依据。它对量规的要求是，通规测量面是与被检验孔或轴形状相对应的完整表面(即全形量规)，其尺寸应为被检孔、轴的最大实体极限，其长度应等于被检孔、轴的配合长度；止规的测量面是两点状的。(即非全形量规)，其尺寸应为被检孔、轴的最小实体极限。,4.使用量规的注意事项 1）使用前要注意 要检查量规上的标记是否与被检验工件图样上标注的标记相符；量规检定合格才能使用；量规需成对使用；使用前检查外观质量，工作面不得有锈迹、毛刺和划痕等缺陷。2）使用中要注意 使量规与被测量的工件放在一起平衡温度，使两者的温度相同后再进行测量；注意操作方法，减少测量力的影响,图3-24 正确或错误使用卡规示例(a)凭卡规白重测量：正确；(b)使劲卡卡规：错误；(c)单手操作小卡规：正确；(d)双手操作大卡规：正确；(e)卡规正着卡：正确；卡规歪着卡：错误。,图3-25 正确或错误使用塞规示例(a)正确使用塞规通端的方法；(b)正确使用塞规止端的方法；(c)错误使用塞规通端的方法。,5.量规检验结果的仲裁 为了防止质量检验人员或用户代表与生产工人在检验同一件产品时尺寸稍有差异而发生矛盾，生产工人应该使用新的或者磨损较少的通规；检验部门或用户代表应该使用与生产工人相同型式、且已磨损较多而没有报废的通规。使用符合GBT19571981光滑极限量规标准的量规检验工件时，如对检验结果有争议，应该使用下述尺寸的量规进行仲裁检验：通规应等于或接近工件的最大实体尺寸；止规应等于或接近工件的最小实体尺寸。,用普通计量器具测孔轴尺寸 1.检验范围 使用普通计量器具测孔、轴尺寸，是指用游标卡尺、千分尺及车间使用的比较仪等，对公差等级为618级，基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸进行检验。2.验收原则及方法 所用验收方法应只接收位于规定尺寸极限之内的工件。多数计量器具通常只用于测量尺寸，而不测量工件存在的形状误差。对遵循包容要求的尺寸，应把对尺寸及形状测量的结果综合起来，以判定工件是否超出最大实体边界。,3.测量误差对工件验收的影响(1)测量误差和测量不确定度 在车间条件下测量，各种误差因素较多，肯定会造成测量结果对被测尺寸真值的偏离，偏离程度的大小可用测量不确定度表征。测量不确定度是对测量结果与被测量的“真值”或“约定真值”趋近程度的评定结果，一般用代号u表示。(2)误收和误废 如果以被测工件规定的尺寸极限作为验收的界值，在测量误差的影响下，实际尺寸超出极限范围的工件有可能被判为合格品；实际尺寸处于极限范围之内的工件也同样有可能被判为不合格品。这种现象，前者称为“误收”，后者称为“误废”。,4.验收极限和安全裕度 验收极限是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。（1）验收极限方式的确定 验收极限可按下列方式之一确定：内缩方式 验收极限是从规定的最大实体极限(MML)和最小实体极限(LML)分别向工件公差带内移动一个安全裕度(A)来确定，如图3-26所示。上验收极限：最大极限尺寸(Dmax，dmax)安全裕度(A)下验收极限：最小极限尺寸(Dmin，dmin)安全裕度(A)不内缩方式 规定验收极限等于工件的最大实体极限(MML)和最小实体极限(LML)，即A值等于零。对遵循包容要求的尺寸、公差等级高的尺寸，其验收极限要选内缩方式。对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限则选不内缩方式。（2）安全裕度 安全裕度实际上就是测量不确定度u的允许值。它表征了各种误差的综合影响。设立安全裕度数值时，必须使误收率下降，满足验收要求，又不致使误废率上升过多，增加成本。A值按工件公差了的110确定，其数值可查阅表3-15。,图3-26 验收极限与工件公差带关系图,5.计量器具的选择 按照计量器具的测量不确定度允许值(u1)选择计量器具。选择时，应使所选用的计量器具的测量不确定度数值等于或小于选定的值。计量器具的测量不确定度允许值(u1)按测量不确定度(u)与工件公差的比值分档。对IT6-1T11级分为I、三档，分别为工件公差的110、16、14，见表3-15。对ITl2IT18级分为I、两档。计量器具的测量不确定度允许值(u1)约为测量不确定度(u)的0.9倍。一般情况下应优先选用I档，其次选用、档。选择计量器具时，应保证其不确定度不大于其允许值u1。有关量仪值u1见表3-16表3-19。,例3-7在车间条件下检验30h7，试确定其验收极限，并选择合适的计量器具。解：查表得30h7的公差值T=0.021mm，根据T值，查表得出安全裕度A=0.0021mm,计量器具不确定度允许值u1=0.0019mm.按内缩方式确定验收极限上验收极限：d-A=(300.002)mm=29.998mm下验收极限：d+A=(30-0.021+0.002)mm=29.981mm由表3-17可知，在工件尺寸40mm、分度值为0.002mm的比较仪不确定度0.0018mm，小于u1=0.0019mm，可满足要求。,作业：课后习题5-9，5-10,游标卡尺,图 2-5游标卡尺1一尺身端面；2一刀口内量爪；3一尺框；4一紧固螺钉；5一尺身；6一主标尺；7一深度测量杆；8深度测量面；9一游标尺；10一外量爪。,游标卡尺,主要应用于车间现场作低精度测量，常用来测量工件的外径、内径、长度、宽度、深度及孔距等。读数方法：首先读出游标零线左面尺身上的整毫米数，然后看游标上哪一条刻线与尺身刻线对齐，该游标刻线的次序数乘以此游标卡尺的读数精度，即为小数部分；最后把整数和小数相加的总和，就是工件的实际尺寸。即：实际尺寸=尺身整毫米数+游标刻线的次序数分度值,a)测外尺寸 b)测内尺寸的径向位置 c)测内尺寸的轴向位置 d)测深度,千分尺,1尺架；2固定测头(测砧)；3测微螺杆；4螺纹轴套；5固定套管；6微分筒；7调节螺母；8弹簧套；9垫圈；10测力装置；11锁紧手柄；12隔热垫板；13锁紧销；14尺架；15扳手；16校对杆,使用千分尺前要校对零位，测量范围大于25mm的千分尺，则用校对量杆或量块校对“0”位。读数时，先以微分筒的端面为准线，读出固定套管上与微分筒左端面相邻那条刻线的毫米整数；再以固定套管上的水平横线作为读数准线，观察水平横线与微分筒上哪条刻线对其或接近，读数时应估读到最小刻度的十分之一，即0.001毫米。读数时还要观察微分筒左端面是否超过了半毫米刻度线（固定套管上的水平横线下方的竖线即为半毫米刻度线），如果超过了半刻度线，则在读数中应加上0.5mm。,要正确使用微分筒和测力装置，当千分尺的两个测量面与被测表面快接触时，就不要旋转微分筒，而要旋转测力装置，使两测量面与被测面接触，等到发出“咔咔”响声后，再进行读数。旋转测力装置要轻而且要慢，不允许猛力转动测力装置，否则测量面靠惯性作用猛烈冲向被测表面，测力超过测力装置限定的测力，测量结果不仅不准确，而且有可能把测微螺杆的螺纹牙型挤坏。退尺时，要旋转微分筒，不要旋转测力装置，以防把测力装置拧松，影响千分尺的“0”位。测量小型工件时，可采用单手操作或双手操作千分尺进行测量。,百分表,1小齿轮，2大齿轮，3中间齿轮，4弹簧，5测量杆，6长指针，7大齿轮，8游丝,百分表是利用机械传动机构，将测头的直线移动转变为指针的旋转运动的一种计量器具。主要用于装夹工件时的找正和检查工件的形状、位置误差。百分表的分度值为0.01mm，测量范围一般有：03mm、05mm和0l0mm三种。百分表一般不单独使用，和磁力座或测量杆组合后就可以扩大百分表使用范围，如内径百分表就是百分表和表架组成。百分表在使用时要将测量头压入一圈或半圈，以消除齿轮间隙。使用前转动表盘进行调零。,计量器具的维护,1.测量前应将测量器具的工作面和被测表面擦拭干净，以免脏物存在而影响测量精确度。不能用精密计量器具测量粗糙的铸锻毛坯或带有研磨剂的表面。2.温度对计量器具影响很大，精密量仪应放在恒温室内，维持室温在20 左右，且相对湿度不要超过60%。计量器具不要放在热源附近，以免受热变形而失去精确度。3.不要把计量器具放在磁场附近，以免使计量器具磁化。4.量具不能当作其它工具使用。例如：把千分尺当作小榔头使用；用游标卡 尺划线等。5.发现精密计量器具有不正常现象时，不允许使用者私自拆修，应交计量室检修。,6.计量器具在使用过程中，不能与刀具堆放在一起，以免碰伤；也不能随便放在机床上，以免因机床振动而使计量器具损坏。7.计量器具应经常保持清洁，使用后及时擦拭干净，并涂上防锈油，放在专用的盒子里，存放在干燥的地方。8.清洗光学量仪外表面时，宜用脱脂软细毛的毛笔轻轻拂去浮灰，再用柔软清洁的亚麻布或镜头纸揩拭。如光学零件表面有油渍可蘸一点酒精或二甲苯揩拭，但尽量避免多擦。9.计量器具应定期送计量室检定，以免其示值误差超差而影响测量结果。,谢谢！,Thank you very much!,下一章,