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1、 第七章第七章 圆锥的公差协作及检测圆锥的公差协作及检测学 习 指 导 本章学习的目的是驾驭圆锥结合的特点、基本功能要求和协作的形成方法，为合理选用圆锥的公差与协作，进行圆锥尺寸精度设计打下基础。学习要求是驾驭圆锥结合的特点及锥度与锥角、圆锥公差中的术语定义；驾驭圆锥公差项目及给定方法；驾驭圆锥协作的形成方法以及结构型圆锥协作的确定方法。了解位移型圆锥协作的确定方法。圆锥结合的特点 （1）间隙或过盈可以调整。通过内、外圆锥面的轴向位移，可以调整间隙或过盈来满足不同的工作要求；能补偿磨损，延长运用寿命；（2）对中性好，即易保证协作的同轴度要求。由于间隙可以调整，因而可以消退间隙，实现内外圆锥轴线
2、的对中。简洁拆卸，且经多次拆装不降低同轴度。（3）圆锥结合具有较好的自锁性和密封性。（4）结构困难，影响互换性的参数比较多，加工和检验都比较困难，不适合于孔轴轴向相对位置要求较高的场合。第一节第一节 概述概述第三节第三节 圆锥公差圆锥公差其次节其次节 锥度与锥角锥度与锥角(自学）自学）一、一、有关圆锥公差的术语及定义有关圆锥公差的术语及定义（自学）二、二、圆锥圆锥公差公差项项目、公差目、公差值值和和给给定方法定方法 圆锥公差（GB/T113342005）规定了四项圆锥公差项目项目:1.1.圆锥公差项目和公差值圆锥公差项目和公差值 圆锥公差项目及代号定义公差值及有关规定（1）圆锥直径公差TD及圆
3、锥直径公差区TD是圆锥直径的允许变动量。它等于两个极限圆锥直径之差，并适用于圆锥的全长。可表示为TD=DmaxDmin=dmaxdmin其公差区是由两个极限圆锥所限定的区域，如图7-4所示TD的公差等级和数值及以公差带的代号以公称圆锥直径（一般取最大圆锥直径D）为公称尺寸按GB/T1800.31998极限与配合标准规定选取对于有配合要求的圆锥，其内、外圆锥直径公差带位置，按GB123601990圆锥配合中有关规定选取对于无配合要求的圆锥，其内外圆锥直径公差带位置，建议选用基本偏差JS、js确定内、外圆锥的公差带位置圆锥公差项目项目Dmin圆锥素线的形状公差带实际圆锥极限圆锥L圆锥直径公差区AT
4、D/2AAA圆锥素线的形状公差带TD/2Dmaxdmindmax图7-4极限圆锥与圆锥公差区 圆锥公差项目及代号定义公差值及有关规定（2）圆锥角公差AT及其公差区圆锥角的允许变动量称为圆锥角公差其数值为上极限与下极限圆锥角之差，可表示为AT=maxmin圆锥角公差的公差区是两个极限圆锥角所限定的区域，如图7-5所示AT按加工精度的高低分为12个等级，其中AT1级精度最高，AT12级精度最低，AT4AT9级圆锥角公差数值见表7-4。圆锥角公差AT，可用角度值AT或线性值ATD给定。AT与ATD的换算关系为：ATD=ATL10式中ATD的单位为m；AT的单位为微弧度（rad）；L的单位为mmL在6
5、630范围内，划分10个尺寸分段。如需要更高或更低等级的圆锥角公差时，按公比1.6向两端延伸得到。更高等级用AT0、AT01、表示。更低等级用AT13、AT14、表示圆锥角极限偏差可按单向(+AT或AT)或双向取值。双向取时可以对称(AT/2)的，也可以是不对称的。如图7-7所示。为保证内外圆锥的接触均匀，多采用双向对称取值。L圆锥角公差区ATD/2minAT/2max图7-5极限圆锥角与圆锥角公差区AT/2+AT-ATAT/2AT/4AT/4AT/2图7-7圆锥角的极限偏差圆锥公差项目及代号定义公差值及有关规定（3）圆锥的形状公差TF包括圆锥素线直线度公差和截面圆度公差，如图7-4所示TF在
6、一般情况下，不单独给出，而是由对应的两极限圆锥公差带限制；当对形状精度有更高要求时，应单独给出相应的形状公差。其数值可从GB/T11841996形状和位置公差未注公差附录中选取，但应不大于圆锥直径公差值的一半（4）给定截面圆锥直径公差TDS及其公差区TDS指在垂直圆锥轴线的给定截面内，圆锥直径的允许变动量；给定截面圆锥直径公差区是在给定圆锥截面内，由直径等于两极限圆锥直径的同心圆所限定的区域，如图7-6所示TDS=d xmax dxminTDS它是以给定截面圆锥直径dx为公称尺寸，按GB/T1800.31998极限与配合中规定的标准公差选取。要注意TDS与圆锥直径公差TD的区别，TD对整个圆锥
7、上任意截面的直径都起作用，其公差区限定的是空间区域，而TDS只对给定的截面起作用，其公差区限定的是平面区域AAxd xAATDS/2图7-6给定截面圆锥直径公差与公差区 2.圆锥公差的给定方法(两种)方法一 给出圆锥的理论正确圆锥角（或锥度C）和圆锥直径公差TD，由TD确定两个极限圆锥，所给出的圆锥直径公差具有综合性。图7-9用圆锥直径误差TD限制圆锥误差minmaxDminDmaxTD/2TD/2图7-8圆锥公差给定方法方法一（包涵要求）标注b)公差区39.9690.031400.0313030T30400.031a)标注方法二 同时给出给定截面圆锥直径公TDS和圆锥角公差。6030 554
8、50.04607-10 圆锥公差给定方法方法二标注AT/2dmaxTDS/2AT/2AT/2AT/2AT/2dminAT/2给定截面图7-11给定截面圆锥直径公差TDS与圆锥角公差AT的关系 第四节第四节 圆锥协作圆锥协作一、圆锥协作的种类和基本功能要求（自学）一、圆锥协作的种类和基本功能要求（自学）二、圆锥协作的确定二、圆锥协作的确定1结结构型构型圆锥协圆锥协作作图7-12由轴肩接触确定最终位置轴肩外圆锥内圆锥基准平面a图7-13由结构尺寸确定最终位置配合的特点配合的确定结构型圆锥配合(1)可形成间隙配合、过盈配合、紧密配合(2)其配合性质完全取决于相互结合的内、外圆锥直径公差带的相对位置(
9、1)结构型圆锥配合的圆锥直径公差带的代号和数值及公差等级，采用极限与配合国家标准（GB/T1800.31998）规定的标准公差系列与基本偏差系列。为了减少定值刀具的数目，推荐优先采用基孔制配合，即内圆锥直径基本偏差为H(2)圆锥直径配合公差TDf，等于两结合圆锥内、外直径公差之和。其公差值的大小，直接影响配合精度。推荐内、外圆锥直径公差不低于IT9级。如对接触精度有更高要求，可按圆锥公差国标（GB/T113342005）规定的圆锥角公差AT系列值（见表7-2），给出圆锥角极限偏差及圆锥的形状公差(3)配合的基本偏差，通常在D（d）至ZC(zc)中选择，应按优先、常用、任意公差带组成配合为顺序选
10、用配合。表7-3结构型圆锥协作的特点及协作的确定终止位置实际初始位置EaPfPa图7-14作一定轴向位移确定轴向位置实际初始位置终止位置装配力PaPfEa图7-15施加一定装配力确定轴向位置位移型圆锥配合(1)可形成间隙配合、过盈配合，通常不用于形成过渡配合(2)其配合性质是由内、外圆锥的轴向位移量或装配力决定的。配合性质与相互结合的内、外圆锥直径公差带无关。直径公差仅影响接触的初始位置和终止位置及接触精度(1)位移型圆锥配合的圆锥直径公差带可根据对终止位置基面距的要求和对接触精度的要求来选取，如对基面距有要求，公差等级一般在IT8ITl2之间选取，必要时，应通过计算来选取和校核内、外圆锥的公
11、差带；若对基面距无严格要求，可选较低的直径公差等级，以便使加工更经济；如对接触精度要求较高，可用给圆锥角公差的办法来满足。为了计算和加工方便，GB/T123601990推荐位移型圆锥的基本偏差用H、h或JS、js的组合。若对基面距无严格要求，可选较低的直径公差等级(2)内、外圆锥公差带的基本偏差用H、h或JS、js的组合(3)轴向位移的大小，将决定配合间隙量或过盈量的大小。轴向位移量的极限值由功能要求的极限间隙或极限过盈量计算得到，计算式如下(式中C为锥度)：对于间隙配合Eamax=Xmax/C 对于过盈配合Eamax=Ymax/C Eamin=Xmin/C Eamin=Ymin/C轴向位移公
12、差（允许位移的变动量）TE=Eamax-Eamin表7-4位移型圆锥协作的特点及协作的确定五 圆锥的检测方法量规检验法量规检验法 大批量生产条件下，圆锥的检验多用圆锥量规。圆锥量规用来检验实际内、外圆锥工件的锥度和直径偏差。检验内圆锥用圆锥塞规，检验外圆锥用圆锥环规，如图7-16所示。图7-16圆锥量规Z圆锥塞规Z圆锥环规间接测量法 通过平板、量块、正弦规、指示计和滚柱（或钢球）等常用计量器具组合，测量锥度或角度有关的尺寸，按几何关系换算出被测的锥度或角度。图7-17用正弦规测量锥度 图7-17所示是用正弦规测量外圆锥锥度。测量前先按公式h=Lsin（式中为公称圆锥角；L为正弦规两圆柱中心距）
13、计算并组合量块组，然后按图7-17进行测量。工件锥度偏差C=(h ah b)式中h a、h b分别为指示表在a、b两点的读数，为a、b两点间距离。habl图7-17用正弦规测量锥度用圆柱测外圆锥角 用钢球测量内锥角 Sin =小 结1圆锥结合的特点 圆锥结合具有较高的同轴度，自锁性好，密封性好，间隙和过盈可以调整等优点。2主要术语 圆锥结合的主要术语有：圆锥角、圆锥直径（最大圆锥直径D、最小圆锥直径d）、锥度C、公称圆锥、实际圆锥、实际圆锥直径、极限圆锥、极限圆锥直径。3圆锥公差 圆锥公差（GB/T113342005）规定了四项圆锥公差（见表7-1）及两种圆锥公差给定方法。4圆锥协作 圆锥协作的种类分为三种，分别是间隙协作、过盈协作、紧密协作（也称过渡协作）。圆锥协作有别于圆柱协作的主要特点是：通过内、外圆锥相对轴向位置调整间隙或过盈，可得到不同协作性质的协作。圆锥协作时，按确定内、外圆锥相对位置的方法的不同，可分为结构型圆锥协作和位移型圆锥协作，它们的特点及协作的确定见表7-3。5圆锥的检测方法有量规检验法和间接测量法。