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1、一、课程教学内容与要求教学内容公差（尺寸、形状、位置）基本概念及规定公差设计（精度设计）测量工具仪器及其使用教学要求明确相关基本概念及国家标准能够进行常见情况下公差合理设计了解常见仪器选择原则及使用方法第1页/共79页二、教学方法及考核形式教学方法课堂教学实验操作考核形式理论部分（20%平时+80%期末考试）实践部分（按实验考核要求操作）第2页/共79页第3页/共79页绪 论第一节、互换性概述互换性互换性指同一规格的一批零、部件，任取其一，不需任何指同一规格的一批零、部件，任取其一，不需任何 挑选或附加修配挑选或附加修配（如钳工修理）就可以相互替换的装在机器上，达到规定的功能要求。（如钳工修理
2、）就可以相互替换的装在机器上，达到规定的功能要求。例 灯头和灯泡，螺钉螺母，滚动轴承 汽车、自行车、缝纫机、手表 日用工业品、机床、汽车、电子产品、军工产品第4页/共79页第5页/共79页互换性通常包括几何参数和机械性能（如硬度、强度等）的互换性。（互换性通常包括几何参数和机械性能（如硬度、强度等）的互换性。（本本课程仅讨论几何参数的互换课程仅讨论几何参数的互换）几何参数包括尺寸大小、几何形状（微观、宏观）以及相互位置关系等。几何参数包括尺寸大小、几何形状（微观、宏观）以及相互位置关系等。互换性包括哪些方面的互换呢？互换性包括哪些方面的互换呢？第6页/共79页为了满足互换性的要求，似乎在同规格
3、的零、部件间，其几何参数都要做得为了满足互换性的要求，似乎在同规格的零、部件间，其几何参数都要做得完全一致。完全一致。实际上，只要零部件的几何参数保持一定的变动范围，就能达到互换的目的。实际上，只要零部件的几何参数保持一定的变动范围，就能达到互换的目的。允许零件尺寸和几何参数的变形量就称为允许零件尺寸和几何参数的变形量就称为“公差公差”。但是在实际中是不可能的但是在实际中是不可能的!第7页/共79页互换性作用为生产的专业化创造了条件，促进自动化生产的发展，有助于降低产品成本，提高产品质量。为机器的标准化、系列化、通用化提供了技术条件缩短机器设计时间，促进新产品的发展可以减少修理机器的时间和费用
4、互换性与公差公差指允许零件几何参数的变动量零部件在几何参数方面的互换性体现为公差标准按互换程度分：完全互换、不完全互换 第8页/共79页标准化是实现互换性的基础，是组织现代化生产的重要手段之一可简化多余的产品品种节约原材料、减少浪费、方便信息交流，提高产品可靠性第二节、公差与配合标准的发展第二节、公差与配合标准的发展第9页/共79页1902年英国Newall公司“极限表”1906年英国标准B.S.271926年成立国际标准化协会ISA，1947年改为ISO1940年正式颁布国际公差标准国际常见标准国际标准ISO 美国ANSI德国DIN 欧洲EN 日本JIS 英国BS中国机械相关标准国家标准GB
5、 机械部标准JB第10页/共79页计量单位商朝（至今3100-3600年）已有象牙制成的尺。秦朝统一度量衡1791年法国制订“米”的标准1983年“米”的国际定义:米是光在真空中于1/299792458秒时间间隔内的行程长度。计量器具尺（一维）1926年德国工具显微镜（二维）三坐标测量机精度从0.01mm到0.001mm、0.1m、0.01m20世纪80年代发明隧道显微镜，分辨率0.01纳米第三节、计量技术发展第三节、计量技术发展第11页/共79页 优先数系由一些十进制等比数列构成，代号为Rr，R是renard的第一个字母，r取5，10，20，40，80等）其公比为：它的含义是在每个十进制数的
6、区间（如1-10，10-100或1-0.1，0.1-0.01)各有r个优先数。即每隔r个数，其末位数与首数之比为10。如R5，当第一个数为a,公比为q5时，其数列依次为：a,aq5,aq25,aq35,aq45,aq55,第四节、优先数和优先数系第四节、优先数和优先数系第12页/共79页基本系列R5 1,1.6,2.5,4,6.3,10R10 1,1.25,1.6,2.0,2.5,3.15,4.0,5.0,6.3,8.0,10R20 R40补充系列R80倒数系列R10的倒数系列 1,0.8,0.63,0.5,0.4,0.315,0.25,0.2,0.16,0.125，0.1变形系列 Rr/pR
7、10/3 1,2,4,8,16,31.5,第13页/共79页第14页/共79页例：试写出例：试写出R10R10从从250250到到40004000的优先数系。的优先数系。试写出试写出R10/3R10/3从从250250到到40004000的优先数的优先数系。系。答案：答案：250 315 400 500 630 800 1000 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 40001250 1600 2000 2500 3150 4000 250 500 1000 2000 4000 250 500 1000 2000 4000第
8、15页/共79页优先数系应用的实例很多：照相机的光圈就是采用R20/3，而曝光时间采用R10/3。渐开线圆柱齿轮模数第I系列采用R10。公差标准中尺寸分段，形位公差、粗糙度参数等等。第16页/共79页第一章第一章 孔与轴的极限与配合孔与轴的极限与配合第17页/共79页 第一节第一节、概概 述述公差与配合的现实意义公差与配合的标准化，有利于机器的设计、制造、使用和维修，直接影响产品的精度、性能和使用寿命，是评定产品质量的重要技术标准。标准制订1959年颁布了公差与配合国家标准（GB 15917479），参照前苏联标准。1979年颁布公差与配合国家标准（GB/T1800180479，参照国际标准（
9、ISO）。第18页/共79页第二节、极限与配合的基本词第二节、极限与配合的基本词汇汇一、“尺寸”相关的术语及定义孔工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由两平行平面或切面形成的包容面）轴工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由两平行平面或切面形成的被包容面）第19页/共79页第20页/共79页第21页/共79页尺寸用特定单位表示线性值的数值（也包括角度值）基本尺寸设计给定的尺寸实际尺寸通过测量获得的尺寸(并非被测尺寸的真值)极限尺寸允许尺寸变化的两个极限值，两个极限尺寸中，较大的称为最大极限尺寸，较小的称为最小极限尺寸。第22页/共79页最大实体状态孔与轴具有材料量为最多时的状态。在此
10、状态下的尺寸，称为最大实体尺寸。它是孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸。最小实体状态孔与轴具有材料量为最少时的状态。在此状态下的尺寸，称为最小实体尺寸。它是孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸。非常重要的两个概念!第23页/共79页二、二、“公差与偏差公差与偏差”术语及定义术语及定义尺寸偏差（简称偏差）某一尺寸（实际尺寸、极限尺寸等）减其基本尺寸所得的代数差。最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为上偏差。最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差。孔的上、下偏差：ES，EI轴的上、下偏差：es,ei尺寸公差（简称公差）允许尺寸的变动量最大极限尺寸与最小极限尺寸之差，或上偏差与下偏差之差，为
11、公差。第24页/共79页公差与配合示意图第25页/共79页计算举例计算举例 某孔的基本尺寸为某孔的基本尺寸为 50mm,50mm,最大极限尺寸为最大极限尺寸为 50.008mm,50.008mm,最小极限尺寸最小极限尺寸 49.992mm,49.992mm,试计算偏差和公差。最大，最小实体尺寸。试计算偏差和公差。最大，最小实体尺寸。解：解：上偏差最大极限尺寸基本尺寸上偏差最大极限尺寸基本尺寸 下偏差最小极限尺寸基本尺寸下偏差最小极限尺寸基本尺寸公差最大极限尺寸最小极限尺寸公差最大极限尺寸最小极限尺寸公差上偏差下偏差公差上偏差下偏差50.008500.00849.992500.00850.008
12、49.9920.0160.008（0.008）0.016第26页/共79页n公差带公差带与与公差带图公差带图n零线零线确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。通常零线表示基本尺确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。通常零线表示基本尺寸。正偏差位于零线上方，负偏差位于零线下方。寸。正偏差位于零线上方，负偏差位于零线下方。n公差带公差带由代表上偏差和下偏差或最大极限尺寸与最小极限尺寸的两由代表上偏差和下偏差或最大极限尺寸与最小极限尺寸的两条直线所限定的区域。公差带包括了条直线所限定的区域。公差带包括了“公差带大小公差带大小”与与“公差带位置公差带位置”两个参数。前者由两个参数。前者由标准公差标准公差确定
13、，后者由确定，后者由基本偏差基本偏差确定。确定。n标准公差标准公差国家标准规定的，用以确定公差带大小的任一公差。国家标准规定的，用以确定公差带大小的任一公差。n基本偏差基本偏差确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。第27页/共79页第28页/共79页三、三、“配合配合”的术语及定义的术语及定义间隙孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸，所得之差为正时，此差值称为间隙。用代号“X”表示。过盈孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸，所得之差为负时，此差值称为过盈。用代号“Y”表示。配合基本尺寸相同的相互结合的轴公差带和孔公差带之间的关系。分基孔制和基轴制两种。基孔制基本偏
14、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。基孔制的孔为基准孔,其代号为 H,基本偏差 EI=0。基轴制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，基本偏差 es=0。第29页/共79页第30页/共79页配合分间隙配合、过渡配合和过盈配合间隙配合：孔的公差带在轴的公差带之上，保证具有间隙的配合（包括最小间隙等于零的配合）孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸，所得的代数差，称为最大间隙（Xmax).孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸，所得的代数差，称为最小间隙（Xmin).过盈配合：孔的公差带在轴的公差
15、带之下，保证具有过盈的配合（包括最小过盈等于零的配合）孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸，所得的代数差，称为最小过盈（Ymin).孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸，所得的代数差，称为最大过盈（Ymax).过渡配合：在孔与轴的配合中，由于两者的公差带相互交叠，任取一对孔轴相配，可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。第31页/共79页 Tf=|Xmax-Xmin|间隙配合 =|Ymax-Ymin|过盈配合=|Xmax-Ymax|过渡配合n配合公差：配合公差：允许的间隙（或过盈）的变动量允许的间隙（或过盈）的变动量,等等于最大间隙与最小间隙之差，也等于相配合的孔于最大间隙与最小间隙之差，也等于相配合
16、的孔公差与轴公差之和。公差与轴公差之和。第32页/共79页第33页/共79页举例并求三种配合的配合公差及绘出公差带图！第34页/共79页第三节、极限与配合国家标准第三节、极限与配合国家标准标准公差国家规定的用以确定公差带大小的任一公差值。标准公差=公差等级系数X标准公差因子。标准公差因子计算标准公差的基本单位，是制定标准公差系列值的基础。尺寸500mm,尺寸 500mm,D为基本尺寸分段内首尾两个尺寸的几何平均值一、标准公差系列一、标准公差系列第35页/共79页标准公差等级国家标准规定确定零件尺寸精度的等级。IT01、IT0、IT1IT18共20级IT（ISO Tolerance)国际标准缩写
17、基本尺寸分段：对同一尺寸分段内的基本尺寸，在相同公差等级的情况下，规定相同的标准公差。第36页/共79页尺寸500mm 标准公差确定IT5IT18如表14所示IT01、IT0、IT1如表15所示IT2-IT4在IT1-IT5级数值之间近似呈几何级数尺寸500mm 标准公差确定IT5IT18同样以公差等级系数和标准公差因子的乘积来计算IT01、IT0、IT1，分别按1I,I,2I,IT2IT4在 IT1-IT5级数值之间近似呈几何级数公差等级公差等级IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT17IT18公差值（公差值（m)7i10i16i25i40i64i1600i2500i公差等级公差等级IT
18、01IT1IT2公差值（公差值（m)0.3+0.008D0.5+0.012D0.8+0.020D表14表15第37页/共79页第38页/共79页第39页/共79页计算举例计算举例基本尺寸基本尺寸 25mm,25mm,求求IT6IT6和和IT7IT7解：解：25mm25mm属于属于181830mm30mm尺寸分段尺寸分段 几何平均值：几何平均值：标准公差因子：标准公差因子：第40页/共79页二、基本偏差系列二、基本偏差系列第41页/共79页基本偏差是用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写代表孔，小写代表轴。共有28个代号，即孔和
19、轴各有28个基本偏差。第42页/共79页轴的基本偏差是在基孔制配合的基础上制定的。通过试验与分析，总结出轴的基本偏差计算的一系列公式见表1-9.1.轴的基本偏差轴的基本偏差第43页/共79页IT5IT8IT5IT8见教材第44页/共79页偏差偏差ahah用于间隙配合，基本偏差绝对值等于最小间隙用于间隙配合，基本偏差绝对值等于最小间隙第45页/共79页j-n主要用于过渡配合，由于所得间隙和过盈均不太大，可以保证孔、轴配合时，有较好的对中性。第46页/共79页偏差偏差pzc过盈配合，保证最小过盈第47页/共79页轴的另一个偏差（上偏差或下偏差），根据轴的基本偏差和标准公差，按下列关系式计算：ei=
20、es-IT es=ei+IT第48页/共79页例子:查表1-10求 a8的上下偏差？第49页/共79页2.孔的基本偏差孔的基本偏差孔的基本偏差：对同一字母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等而符号相反，即：第50页/共79页(1)基本尺寸3-500mm标准公差为IT9-IT16的基本偏差N，其数值（ES）等于0.（2）基本尺寸3-500mm标准公差=IT8(IT8,IT7,IT6)的基本偏差J,K,M,N以及标准公差=IT7(IT7,IT6)的基本偏差P-ZC，在计算孔的基本偏差时，应附加一个“”值.这一规则适用于所有的基本偏差，但下列情况除外：这一
21、规则适用于所有的基本偏差，但下列情况除外：第51页/共79页为什么要这么规定呢？为什么要这么规定呢？l在较高公差等级中，孔比同级轴加工困难，在生产中常采用孔比轴低一级相配，并要求按基轴制和基孔制形成的配合（如H7/p6和P7/h6),具有相同的极限间隙或过盈。第52页/共79页基孔制最小过盈：Ymin=ES-ei=ITn-ei基轴制最小过盈：Ymin=ES-ei=ES-IT（n-1)ITn-ei=ES-（-IT（n-1)ES=-ei+ITn-IT（n-1)=-ei+第53页/共79页算例算例确定 25H7/p6,25P7/h6孔与轴的极限偏差查表1-8：IT6=13um,IT7=21um.h6
22、的上偏差：es=0 ，h6的下偏差：ei=es-IT6=-13umH7的下偏差：EI=0 ，H7的上偏差：EI=ES-IT7=+21um轴p6的基本偏差为下偏差ei,查表1-10得ei=+22um轴p6的上偏差es=ei+IT6=+35um孔P7的基本偏差为上偏差ES，查表1-11,得 孔P7的下偏差EI，EI=ES-IT7=-14-21=-35um第54页/共79页第四节第四节 国家标准规定的公差带与配国家标准规定的公差带与配合合20个等级的标准公差和28种基本偏差可以组成大量的配合，给生产带来不便。根据GB/T 1800.3-1998（孔有543种，轴有544种）。GB/T 1801-19
23、99对公差带与配合的选择，做了限制。基本尺寸=500mm,国家标准规定了一般、常用和优先孔公差带105种，轴公差带119种。第55页/共79页第56页/共79页第57页/共79页国家标准在上述孔、轴公差带的基础上，规定合并基孔制常用配合59种，其中优先配合12种。规定了基轴制47种，其中优先配合13种。第58页/共79页第59页/共79页第60页/共79页第61页/共79页第62页/共79页第五节、公差与配合的选用第五节、公差与配合的选用公差与配合标准是互换性生产的重要基础，合理选择公差与配合，不仅有利于促进互换性生产，而且能够更好地保证质量，降低成本。公差配合选用包括：确定基准制、公差等级及
24、配合种类。第63页/共79页一、基准制的选择一、基准制的选择选择基准制，应从结构、工艺、经济几方面来综合考虑，权横利弊。一般情况，应优先选用基孔制；加工孔比加工轴要困难，而且所用的刀具，量具规格也多些。采用基孔制，可大大缩减定值刀具、量具的规格和数量。与标准件配合，基准制依标准件而定；如滚动轴承。为了满足配合的特殊需要时，可以采用任一轴、孔配合。比如C616车床隔套与床头箱孔的配合用第64页/共79页二、公差等级的选用二、公差等级的选用基本尺寸500mm，标准公差IT8，孔比轴低一级配合，其余采用同级配合；在满足要求情况下，尽量选用较低的公差等级；参照国标推荐范围选用IT512用于配合尺寸公差
25、IT5（孔IT6）高精度配合IT6（孔IT7）精密配合，如机床中一般传动轴与轴承的配合。IT7IT8一般精度配合，一般机械中速度不高的轴与轴承的配合。IT9IT10一般要求配合IT11IT12不重要配合。第65页/共79页第66页/共79页三、配合的选用三、配合的选用尽可能选用优先配合和常用配合确定了基准制以后，选择配合就是根据使用要求配合公差（间隙或过盈）的大小，确定与基准件相配的孔、轴的基本偏差代号，同时确定基准件及配合件的公差等级。选用方法计算法试验法类比法 广泛应用第67页/共79页类比法是按同类型机器或机构中，经过生产实践验证的已用配合的实用情况，再考虑所设计机器的使用要求，参照确定
26、需要的配合。分析零件的工作条件及使用要求：结合件相对位置状态、承载、润滑、温度、配合重要性、装拆等了解各类配合的特性和应用间隙配合：相对运动或一般定位配合过盈配合：无相对运动，键或结合力传递扭矩过渡配合：定位精确且要求拆卸的相对静止的联结第68页/共79页第69页/共79页第70页/共79页第71页/共79页第72页/共79页第73页/共79页第74页/共79页第六节第六节 线性尺寸的未注公线性尺寸的未注公差差一般公差指在车间一般加工条件下可以保证的公差；零件图样中未标注公差的尺寸均采用一般公差；一般公差在GB/T 1804-2000中作了明确规定，见表1-241-26一般公差可在技术文件中指明，如GB/T1804-2000第75页/共79页第76页/共79页第77页/共79页第78页/共79页感谢您的观看！第79页/共79页