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1、9.零件几何精度、形状与位置公差及其选择1解析第一节第一节 概述概述1、互换性：在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，、互换性：在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不须任何挑选、调整或修配，就能装在仪器上，达到不须任何挑选、调整或修配，就能装在仪器上，达到规定的功能要求。规定的功能要求。2、加工误差：零件的几何参数对其理想参数的变动量。、加工误差：零件的几何参数对其理想参数的变动量。1）尺寸误差：实际尺寸和理想尺寸之差。）尺寸误差：实际尺寸和理想尺寸之差。2）几何形状误差）几何形状误差：实际几何形状与理想几何形状（包括实际几何形状与理想几何形状（包括线、面）之差别。线、面）之差别。a）宏
2、观几何形状误差（形状误差）宏观几何形状误差（形状误差）b）中间几何形状误差（表面波度）中间几何形状误差（表面波度）c）微观几何形状误差（表面粗糙度）微观几何形状误差（表面粗糙度）3、几何精度：实际几何参数近似于理想几何参数的程度。、几何精度：实际几何参数近似于理想几何参数的程度。4、公差、公差:一个合理的、允许零件几何参数的变动量。一个合理的、允许零件几何参数的变动量。微观形状微观形状表面波度表面波度素线直线度误差素线直线度误差外圆柱轴心线外圆柱轴心线内孔轴线内孔轴线第二节第二节 极限与配合的基本术语和定义极限与配合的基本术语和定义二、尺寸二、尺寸1、基本尺寸、基本尺寸(L，l)：根据使用要求
3、而设计的尺寸。：根据使用要求而设计的尺寸。2、实际尺寸、实际尺寸(La，la)：通过测量获得的某一孔、轴的尺通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。寸。3、极限尺寸、极限尺寸(Lmax,Lmin),(lmax,lmin)：一个孔或轴允许的：一个孔或轴允许的两个极端尺寸。两个极端尺寸。4、尺寸偏差、尺寸偏差:某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。孔的上偏差孔的上偏差 ES=Lmax L；下偏差下偏差 EI=Lmin L；轴的上偏差轴的上偏差 es=lmax l；下偏差下偏差 ei=lmin l；偏差可是正、负或零。偏差可是正、负或零。一、轴与孔一、轴与孔 基本特征：轴为被包
4、容的面，孔为包容面。基本特征：轴为被包容的面，孔为包容面。5、尺寸公差：、尺寸公差：允许尺寸的变动量。允许尺寸的变动量。6、零线：表示基本尺寸的一条线，是确定偏差和公差带、零线：表示基本尺寸的一条线，是确定偏差和公差带 位置的基准线。位置的基准线。孔孔轴轴公差是一个没有符号的绝对值。公差是一个没有符号的绝对值。7、尺寸公差带：代表上下偏差的两条平行直线所限定的、尺寸公差带：代表上下偏差的两条平行直线所限定的 区域。区域。8、配合：基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之、配合：基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系称为配合。间的关系称为配合。孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正，称为
5、间隙，孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正，称为间隙，为负则称为过盈。为负则称为过盈。1）间隙配合）间隙配合2）过盈配合）过盈配合3）过渡配合）过渡配合最大间隙最大间隙最小间隙最小间隙最大过盈最大过盈最小过盈最小过盈最大间隙最大间隙最大过盈最大过盈4）配合公差）配合公差：允许间隙或过盈的变动量。允许间隙或过盈的变动量。零线零线孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带XmaxXmin零线零线YmaxYmin零线零线YmaxXmax第三节第三节 极限与配合及其选择极限与配合及其选择一、标准公差系列一、标准公差系列1、标标准准公公差差：在在国国标标“极极限限与与配配合合”中中所所规规定定的的任任一公差，它由
6、标准公差等级和基本尺寸所决定。一公差，它由标准公差等级和基本尺寸所决定。2、标准公差等级：确定尺寸精确程度的等级。、标准公差等级：确定尺寸精确程度的等级。1）标准公差等级用）标准公差等级用IT加数字加数字表示，如表示，如IT72）数字越大，等级越低。）数字越大，等级越低。3）基本尺寸）基本尺寸5003150mm,规定了规定了18个标准公差等级；个标准公差等级；图图 3-9二、基本偏差系列二、基本偏差系列 1、基本偏差：、基本偏差：在国标中，在国标中，靠近零线的那个偏差。靠近零线的那个偏差。2、偏差代号：、偏差代号：孔：孔：A.ZC；轴：轴：a.zc 基本偏差的数值基本偏差的数值 与公差等级无关
7、。与公差等级无关。3、公差带代号：、公差带代号：基本偏差字母和公基本偏差字母和公差等级数字组成。差等级数字组成。孔：孔：H7，轴：，轴：h7。4、公差带的表示：、公差带的表示：基本尺寸基本尺寸+公差带代号公差带代号5、极限偏差的确定、极限偏差的确定 1)查表确定基本偏差查表确定基本偏差2)根据基本偏差和公差确定另一个极限偏差根据基本偏差和公差确定另一个极限偏差 孔孔 ES=EI+IT 或或 EI=ES-IT 轴轴 es=ei+IT 或或 ei=es-IT例例 25H7:基本偏差基本偏差 EI=0，查表得，查表得:IT7=0.021mm 所以所以 ES=EI+IT7=0.021mm。例例 25f
8、6:基本偏差查表得基本偏差查表得 es=-0.020mm，查表得查表得:IT6=0.013mm 所以所以 ei=es-IT6=-0.020-0.013=-0.033mm公差带的表示方法：公差带的表示方法：三、极限制与配合制三、极限制与配合制极限制：经标准化的公差与偏差制度。极限制：经标准化的公差与偏差制度。配合制：同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。配合制：同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。1、基孔制配合：基本偏差为一定的孔的公差带，与不同、基孔制配合：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。基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。规定：基准孔规
9、定：基准孔 EI=0，即可用，即可用H表示。表示。2、基轴制配合：、基轴制配合：基本偏差为一定的轴的公差带，与不同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。基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。规定：基准轴规定：基准轴 es=0，即可用，即可用h表示。表示。3、配合的表示方法、配合的表示方法基本尺寸基本尺寸+孔、轴公差带代号按分数形式组成的配合代号孔、轴公差带代号按分数形式组成的配合代号例如，基孔制配合：例如，基孔制配合：基轴制配合：基轴制配合：例例3-1 确定确定 25K7/h6孔、轴的极限偏差，并计算极限尺寸孔、轴的极限偏差，并计算极限尺寸，极限间
10、隙、配合公差，并画出公差带。，极限间隙、配合公差，并画出公差带。解：解：1、由公差等级确定标准偏差、由公差等级确定标准偏差 IT6=13 m，IT7=21 m2、极限偏差的确定（查表、极限偏差的确定（查表3-1，3-3）：）：孔孔 25K7：基本偏差：基本偏差 ES=-2+8=6 m，下偏差下偏差 EI=ES-IT7=6-21=-15 m 轴轴 25h6：基本偏差基本偏差 es=0，下偏差下偏差 ei=es-IT6=0-13=-13 m3、极限尺寸的确定、极限尺寸的确定4、极限间隙或过盈、极限间隙或过盈5、配合公差、配合公差第三节第三节 极限与配合的选择极限与配合的选择一、配合制的选择一、配合
11、制的选择1、优先选用基孔制配合；、优先选用基孔制配合；2、依标准件而定；、依标准件而定；3、特殊情况可采用任一、特殊情况可采用任一孔轴公差带组成的配孔轴公差带组成的配合。合。二、公差等级的选择二、公差等级的选择1、尽量选用较低的公差、尽量选用较低的公差等级等级.2、精度高、尺寸小时采用孔比轴低一级相配合；、精度高、尺寸小时采用孔比轴低一级相配合；(ITIT8，LIT8，L500mm可采用同级配合。可采用同级配合。隔套隔套齿轮齿轮轴筒轴筒床头床头箱孔箱孔三、配合的选择：确定满足使用要求（极限间隙三、配合的选择：确定满足使用要求（极限间隙或过盈）的相配孔和轴的公差代号。或过盈）的相配孔和轴的公差代
12、号。1、间隙配合、间隙配合基孔制：轴的基本偏差基孔制：轴的基本偏差 ei=Xmin基轴制：孔的基本偏差基轴制：孔的基本偏差 ES=Xmin 2、过盈配合、过盈配合基孔制：轴的基本偏差基孔制：轴的基本偏差 ei=|Ymin|+Th基轴制：孔的基本偏差基轴制：孔的基本偏差 ES=Ymin-Ts3、过渡配合、过渡配合基孔制：基孔制：ei=Th-Xmax es=-Ymax零线零线YmaxXmin零线零线孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带XminXmin零线零线YminYminTh例例 已知轴孔配合的极限间隙或极限过盈，试分别自拟已知轴孔配合的极限间隙或极限过盈，试分别自拟配合制，并确定孔、轴尺寸的公差等
13、级，选择适当的配配合制，并确定孔、轴尺寸的公差等级，选择适当的配合种类。配合的基本尺寸合种类。配合的基本尺寸60mm，Ymax=-0.053mm，Xmax=0.023mm。1、拟订基孔制配合、拟订基孔制配合Th=Ts=Tf/2=0.038mm2、查表孔公差等级、查表孔公差等级IT8 Th=0.046mm 轴的公差等级为轴的公差等级为IT7。Ts=0.030mm3、确定相配轴的基本偏差代确定相配轴的基本偏差代号：号：es=-Ymax=0.053 mm ei=Th-Xmax=0.046-0.023 =0.023 mm基本偏差为基本偏差为0.023mm，与它比，与它比较接近的是较接近的是n7（0.0
14、20）。）。所以孔与轴的配合代号为所以孔与轴的配合代号为配合的最大间隙为配合的最大间隙为0.026mm，最大过盈为，最大过盈为0.053mm。一、基本概念一、基本概念1、几何要素：指零件上的特征部分、几何要素：指零件上的特征部分点、线、面。点、线、面。实际要素：零件上实际存在的要素。实际要素：零件上实际存在的要素。理想要素：图样上具有几何意义的要素。理想要素：图样上具有几何意义的要素。轮廓要素：构成零件几何外形的要素。轮廓要素：构成零件几何外形的要素。中心要素：有轮廓要素取得的圆心、球心，轴线或中心中心要素：有轮廓要素取得的圆心、球心，轴线或中心平面和中心线。平面和中心线。被测要素：图样上给出
15、的形状或位置公差的要素；被测要素：图样上给出的形状或位置公差的要素；基准要素：用来确定被测要素方向或位置的要素。基准要素：用来确定被测要素方向或位置的要素。2、形位公差带、形位公差带限制实际要素变动的区域。它具有规定的形状、限制实际要素变动的区域。它具有规定的形状、大小、方向和位置。公差带大小由公差值所决定。大小、方向和位置。公差带大小由公差值所决定。第四节第四节 形状与位置公差及其选择形状与位置公差及其选择二、公差原则二、公差原则:形位公差与尺寸公差的关系形位公差与尺寸公差的关系1、独立原则：图样上给定的每一个尺寸和形状、位、独立原则：图样上给定的每一个尺寸和形状、位置要求均是独立的，应分别
16、满足要求的公差原则。置要求均是独立的，应分别满足要求的公差原则。2、相关原则：尺寸公差与形位公差有关的原则。、相关原则：尺寸公差与形位公差有关的原则。1）包容要求：实际要素遵守其最大实体边界，其局）包容要求：实际要素遵守其最大实体边界，其局部实际尺寸不得超出最小实体尺寸的要求。部实际尺寸不得超出最小实体尺寸的要求。最大实体尺寸：孔或轴具有的材料裕量为最多时状最大实体尺寸：孔或轴具有的材料裕量为最多时状态下的极限尺寸。态下的极限尺寸。最大实体边界：尺寸为最大实体尺寸的边界。最大实体边界：尺寸为最大实体尺寸的边界。最小实体尺寸：具有最小实体状态的尺寸。最小实体尺寸：具有最小实体状态的尺寸。使用于单
17、一要素，使用于单一要素，实质：是用尺寸公差控制形状公差。实质：是用尺寸公差控制形状公差。符号符号2）最大实体要求）最大实体要求：被测实际要素的实际轮廓应遵守其最大实体实效边被测实际要素的实际轮廓应遵守其最大实体实效边界，当其实际尺寸偏离最大实体尺寸时，允许其形位界，当其实际尺寸偏离最大实体尺寸时，允许其形位误差值超出在最大实体状态下给出的公差值的一种要误差值超出在最大实体状态下给出的公差值的一种要求。求。最大实体实效状态：在给定长度上，实际要素处于最最大实体实效状态：在给定长度上，实际要素处于最大实体状态且其中心要素的形状或位置误差等于给出大实体状态且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时
18、的综合极限状态。公差值时的综合极限状态。最大实体实效尺寸：最大实体实效状态下的体外作用最大实体实效尺寸：最大实体实效状态下的体外作用尺寸，即外表面尺寸，即外表面dMV=dM+t，内表面，内表面 DMV=DM+t。最大实体实效边界：尺寸为最大实体实效尺寸的边界。最大实体实效边界：尺寸为最大实体实效尺寸的边界。符号：应用于被测要素时；应用于基准要素时。符号：应用于被测要素时；应用于基准要素时。实质：被测实际要素偏离实最大实体状态时，形位公实质：被测实际要素偏离实最大实体状态时，形位公差可以获得补偿，补偿量的大小视具体情况而定。差可以获得补偿，补偿量的大小视具体情况而定。三、形位公差值的选择三、形位
19、公差值的选择 除圆度和圆柱度的形位公差有除圆度和圆柱度的形位公差有13级以外，其级以外，其余形位公差值分为余形位公差值分为12级。级。1、应考虑各项几何参数之间的关系、应考虑各项几何参数之间的关系1）同一要素上给出的形状公差值应小于位置公差）同一要素上给出的形状公差值应小于位置公差值；值；2）圆柱形零件的形状公差值应小于其尺寸公差值。）圆柱形零件的形状公差值应小于其尺寸公差值。比如，比如，；3）平行度公差值应小于其相应的距离公差值。）平行度公差值应小于其相应的距离公差值。2、应考虑零件的结构特点和工艺性。、应考虑零件的结构特点和工艺性。第五节第五节 表面粗糙度及其选择表面粗糙度及其选择一、基本
20、术语一、基本术语1、取样长度、取样长度l:用于判别具有表面粗糙度特征的一段基用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度称为取样长度。准线长度称为取样长度。2、评定长度、评定长度 ln:评定轮廓表面粗糙度所必须的一段长度评定轮廓表面粗糙度所必须的一段长度成为评定长度。成为评定长度。3、轮廓中线、轮廓中线m：用于评定或测量表面粗糙度参数值的：用于评定或测量表面粗糙度参数值的基准线。基准线。1）轮廓最小二乘中线）轮廓最小二乘中线 是指具有几何轮廓形状并划分轮是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的线，且在取样长度内使轮廓线上各点轮廓偏距的廓的线，且在取样长度内使轮廓线上各点轮廓偏距的平方和为最小的基准线。平
21、方和为最小的基准线。2）轮廓算术平均中线）轮廓算术平均中线 是指具有几何形状，在取样长度是指具有几何形状，在取样长度 内与轮廓走向一致，并划分轮廓使上下两边的面积相等内与轮廓走向一致，并划分轮廓使上下两边的面积相等的基准线。的基准线。ll二、评定参数及其数值二、评定参数及其数值高度参数（高度参数（Ra、Rz、Ry）；）；间距参数（间距参数（Sm、S）形状参数（形状参数（tp）。）。1、轮廓算术平均偏差、轮廓算术平均偏差Ra2、微观不平十点高度、微观不平十点高度Rz3、轮廓最大高度、轮廓最大高度Rylyyl4、轮廓微观不平度的平均间距、轮廓微观不平度的平均间距5、轮廓的单峰平均间距、轮廓的单峰平
22、均间距S6、轮廓支承长度率、轮廓支承长度率四、表面粗糙度的选择四、表面粗糙度的选择1、评定参数的选用：（用类比方法确定）、评定参数的选用：（用类比方法确定）1）高度参数优先选用）高度参数优先选用Ra，表面很粗糙时可选用，表面很粗糙时可选用Ry。2）间距参数的选用）间距参数的选用S、Sm：零件表面具有抗蚀性、：零件表面具有抗蚀性、抗振性、液体摩擦阻力要求时选用。抗振性、液体摩擦阻力要求时选用。3）形状参数）形状参数tp的选用：零件表面有耐磨性、接触刚度、的选用：零件表面有耐磨性、接触刚度、强度要求时选用。强度要求时选用。2、表面粗糙度的选择原则、表面粗糙度的选择原则1）同一零件上，工作表面的粗糙
23、度大于非工作表面的）同一零件上，工作表面的粗糙度大于非工作表面的粗糙度参数值；粗糙度参数值；2）表面摩擦系数小的粗糙度参数值要小；）表面摩擦系数小的粗糙度参数值要小；3）最易产生应力集中的表面，粗糙度参数值要小；）最易产生应力集中的表面，粗糙度参数值要小；4）配合性质要求高的结合表面，粗糙度参数值要求小；）配合性质要求高的结合表面，粗糙度参数值要求小；5）配合性质相同，零件尺寸愈小，粗糙度参数值愈小；）配合性质相同，零件尺寸愈小，粗糙度参数值愈小；6）同一公差等级，小尺寸比大尺寸粗糙度参数值要小；）同一公差等级，小尺寸比大尺寸粗糙度参数值要小；7）同一尺寸的轴比孔的表面粗糙度参数值要小；）同一
24、尺寸的轴比孔的表面粗糙度参数值要小；8）运动精度要求高、接触刚度要求好的表面，粗糙度）运动精度要求高、接触刚度要求好的表面，粗糙度参数值要求小；参数值要求小；作业作业3-4（2）3-5（2）结束结束例例3-4 设基本尺寸为设基本尺寸为30mm的孔、轴配合，要求保证间隙的孔、轴配合，要求保证间隙在在+20+76 m之间，试确定孔、轴公差带与配合代号。之间，试确定孔、轴公差带与配合代号。解：解：1、选择配合制、选择配合制 拟采用基孔制配合，基准孔的基本拟采用基孔制配合，基准孔的基本偏差代号为偏差代号为H。2、确定相配孔、轴的公差等级、确定相配孔、轴的公差等级若选择孔轴同级，则若选择孔轴同级，则由由
25、 IT7(21 m)28 m IT8(33 m)可知属于较高公差等级段，故选定孔为可知属于较高公差等级段，故选定孔为IT8，轴为，轴为IT7。实选配合公差为实选配合公差为54 m56 m，可行。，可行。4、确定相配轴的公差代号、确定相配轴的公差代号3、孔的公差带代号为、孔的公差带代号为对于间隙配合，轴的基本偏差为上偏差，即对于间隙配合，轴的基本偏差为上偏差，即查表得：轴的基本偏差代号为查表得：轴的基本偏差代号为f，公差带代号，公差带代号5、孔、轴的配合代号为、孔、轴的配合代号为 30H8/f7由此所得的配合的最大间隙为由此所得的配合的最大间隙为74 m，最小间隙为，最小间隙为20 m。谢谢观赏谢谢观赏