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1、1.互换性的概述 互换性简单的说就是同一规格的零件或部件具有能够彼此互相替换的性能。零、部件在装配前不挑，装配时不调整或修配，装配后能满足使用要求的互换性称完全互换；零、部件在装配时要采用分组装配或调整等工艺措施，才能满足装配精度要求的互换性称不完全互换。如装配时，还需要附加修配的零件，则不具有互换性。互换性原则是机械工业生产的基本技术经济原则，是我们在设计、制造中必须遵循的。既便是采用修配法保证装配精度的单件或小批量生产的产品（此时零、部件没有互换性）也必须遵循互换性原则。2.实现互换性的前提 标准化是实现互换性的前提。只有按一定的标准进行设计和制造，并按一定的标准进行检验，互换性才能实现。
2、3.优先数系 由一系列十进制等比数列构成，代号Rr。优先数系中的每个数都是 一个优先数。每个优先数系中，相隔 r项的末项与首项相差10倍；每个十进制区间中各有r个优先数。,复习,练习,（）1.只要不经选择与修配就能安装在机器上的零件是具有互换性的零件。（）2.公差与检测是互换性的保证。（）3.互换性只适用于大批量生产。,返回,判断题,填空题,生产中装配零部件时采用的分组装配法属于 互换。2.是实现互换性的前提。,第二章尺寸的极限与圆柱结合的互换性,学 习 指 导 本章学习的目的是掌握基础标准极限与配合的一般规律，为合理选用尺寸的极限与配合、学习其它典型零件的公差与配合，进行尺寸精度设计打下基础
3、。学习要求是对极限与配合标准中的术语定义，要着重搞清其概念与作用，并抓住它们之间的区别与联系进行分析，避免单纯从定义上孤立地去理解；重点要掌握标准公差与基本偏差的结构、特点和基本规律以及尺寸的极限与配合的选用原则。,国家标准极限与配合中，公差与配合部分的标准主要包括：GB/T1800.11997极限与配合 基础 第1部分：词汇 GB/T1800.21998极限与配合基础 第2部分：公差、偏差和配合的基本规定 GB/T1800.31998极限与配合基础 第3部分：标准公差和基本偏差数值表GB/T1800.41999极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表 GB/T18011999极限与配合
4、公差带和配合的选择 GB/T18042000一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差,第一节 概述,第二节 基本术语和定义,一、有关“尺寸”方面（GB/T1800.11997）,1尺寸(size)以特定单位表示线性尺寸值的数字。如直径、宽度、高度、中心距等。,2孔(hole)/轴(shaft)孔/轴通常指工件的圆柱形内/外表面，也包括非圆柱形内/外表面，即由两平行平面或切平面形成的包容面和被包容面。,从装配关系看：一个零件的内表面包容另一个零件的外表面 从加工过程看：孔轴尺寸的变化 在极限与配合制中，孔、轴的概念是广义的，且都是由单一尺寸构成的,一、有关“尺寸”方面（GB/T1800.1199
5、7）,3公称尺寸(D、d)是指设计时根据零件的强度、刚度等使用要求和结构设计，通过计算或类比法来确定，并经过圆整后得到的，一般要符合标准尺寸系列。,4实际（组成）要素(Da、da)通过测量获得的某一孔、轴的尺寸（局部尺寸）。,由于测量误差 实际组成要素不一定是尺寸的真值。由于形状误差 同一表面不同部位的实际组成要素往往不相等，因此要用二点法进行测量。,提取组成要素：由实际（组成）要素提取有限数目的点所形成的实际（组成）要素的近似替代.拟合组成要素：由提取组成要素形成的并具有理想形状的组成要素。,5极限尺寸 一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。实际提取要素应位于其中，也可达到极限尺寸。孔或轴允许的最
6、大尺寸称为上极限尺寸；孔或轴允许的最小尺寸称为下极限尺寸 孔和轴的上极限尺寸分别用Dmax和dmax表示，下极限尺寸分别用Dmin和dmin表示。,极限尺寸在设计时确定的，它能小于公称尺寸吗？,6最大实体尺寸（MMS）孔或轴具有允许材料量为最多时状态（最大实体状态，简称MMC）下的极限尺寸。孔和轴的最大实体尺寸分别用DM 和dM 表示。,7最小实体尺寸（LMS）孔或轴具有允许材料量为最少时状态（最小实体状态，简称LMC）下的极限尺寸。孔和轴的最小实体尺寸分别用DL 和dL表示。极限尺寸与实体尺寸有如下关系,DMDmin，DLDmax dMdmax，dLdmin,特点：1）实际存在的，对一批零件
7、而言是一随机变量。2）Dfe Da，dfe da3)只有Dfe dfe，孔、轴才能自由装配（不是Da da）,8.体外作用尺寸（见下图）内表面(孔)的体外作用尺寸（Dfe）：在配合面的全长上与实际孔相内接的最大理想轴的尺寸外表面(轴)的体外作用尺寸（dfe）：在配合面的全长上与实际轴相外接的最小理想孔的尺寸,9.极限尺寸判断原则 工件除线性尺寸误差外，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：,Dfe变小 保证配合 不要小于Dmin dfe变大 不要大于dmax,孔或轴的体外作用尺寸不允许超过MMS；任何部位的实际尺寸不允许超过LMS。,有配合
8、要求的零件尺寸合格条件：Dmin Dfe Da Dmax dmin da dfedmax,小结,二、有关“偏差与公差”方面,（一）尺寸偏差(简称偏差)：某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差称尺寸偏差简称偏差。分为：极限和实际偏差 1、极限偏差：极限尺寸公称尺寸所得代数差 孔：上极限偏差 ES=DmaxD 下极限偏差 EI=DminD 轴：上极限偏差 es=dmaxd 下极限偏差 ei=dmind,2、实际偏差：实际偏差=实际要素公称尺寸 Ea ea,注意：1、各种偏差可能为正、负或零，偏差值前必须冠以正负号。2、由于零件同一表面上不同位置的实际要素往往不同，所以实际偏差也不同。3、极限偏差用于控制
9、实际偏差，尺寸合格的零件其实际偏差应在规定的极限偏差范围内，即,综上所述：偏差是以公称尺寸为基数，从偏离公称尺寸的角度来表述有关尺寸的术语。,注意：由于满足孔与轴配合的不同松紧要求，极限尺寸可能大于、小于或等于其公称尺寸。因此，极限偏差的数值可能是正值、负值或零值。故在偏差值的前面除零值外，应标上相应的“+”号或“-”号。偏差的标注：上极限偏差标在公称尺寸右上角；下极限偏差标在公称尺寸右下角。例：25 表示公称尺寸为25，上极限偏差为0.020mm，下极限偏差为0.033mm。,（二）尺寸公差：允许尺寸的变动量，简称公差。,孔的公差：轴的公差：,注：公差取绝对值不存在负值，代表制造精度的要求。
10、公差越小，越难加工。公差不允许为零，因为加工误差总是存在的。偏差表示与公称尺寸偏离的程度，与加工难易程度无关。,两者区别：从数值上看：偏差是代数值，正、负或零值是有意义的；公差是允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零（零值意味着加工误差不存在，是不可能的）。实际计算时因上极限尺寸大于下极限尺寸，故可省略绝对值符号。从作用上看：极限偏差用于控制实际偏差(单个零件能测出)，是判断完工零件尺寸是否合格的根据；极限偏差主要代表公差带位置，当D一定时，影响配合松紧。公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度，用于反映尺寸变化均匀程度，限制误差；公差代表公差带大小，当D一定时，影响配合精度。从工艺
11、上看：对某一具体零件，公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低，它是制定加工工艺的主要依据，而极限偏差则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据。两者联系：公差是上、下极限偏差之代数差的绝对值，所以确定了两极限偏差也就确定了公差。,公差与偏差的比较,小 结,有关“公差与偏差”的小结：p13 表2-1,三、尺寸公差带和公差带图,零线：表示公称尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差，零线以上为正，以下为负。尺寸公差带：由代表上、下极限偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。,孔,轴,0,公称尺寸,ES,EI,es,e
12、i,TD,Td,+,-,画法：,公差带有两个参数：一是公差带的大小（即宽度）；二是公差带相对于零线的位置。国标已将它们标准化，形成标准公差和基本偏差两个系列。,尺寸公差带图（举例）,画出公称尺寸为 50，上极限尺寸为 50.025、下极限尺寸为 50 mm的孔与上极限尺寸为 49.975、下极限尺寸为 49.959mm的轴的公差带图。,0,+,-,50,孔,轴,+0.025,-0.025,-0.041,公差带有两个参数：一是公差带的大小（即宽度）：标准公差二是公差带相对于零线的位置：基本偏差国标已将它们标准化，形成标准公差和基本偏差两个系列。,标准公差（IT）指国家标准（GB/T 1800.3
13、1998）极限与配合制中，所规定的任一公差。字母IT为“国际公差”的符号。标准公差确定了公差带的大小。,基本偏差：标准中表列的，用以确定公差带相对于零线位置的上极限偏差或下极限偏差。一般为靠近零线的那个极限偏差。基本偏差确定了公差带的位置。,四、有关“配合”的术语和定义,D（d）,Dmax,Dmin,dmin,dmax,ES,EI,TD,Td,es,ei,零线,孔,轴,（一）配合 公称尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。,配合的条件:孔和轴的公称尺寸相同。配合的性质：反映装配后松紧程度和松紧变化程度，以相互结合的孔和轴公差带之间的关系来确定，孔轴公差带相对于零线位置不同，装配
14、后松紧不同。,（二）间隙与过盈,孔的实际尺寸-相配合的轴的实际尺寸=“+”间隙 用“x”表示=“-”过盈 用“Y”表示,间隙数值前必标“+”号如+0.025过盈数值前必标“-”号 如-0.020,间隙大小决定配合件相对运动的松动程度，过盈大小决定配合联接的牢固程度。,孔,Xmax,Xmin,0,+,-,轴,轴,0,+,-,Ymax,Ymin,孔,“+”“-”在配合中仅代表间隙与过盈，与一般数值大小无关,（三）配合的种类,通过公差带图，我们能清楚地看到孔、轴公差带之间的关系。根据其公带位置不同，可分为三种类型：间隙配合、过盈配合和过渡配合。,0,+,-,公称尺寸,孔,轴,孔,轴,孔,轴,1.间隙
15、配合,具有间隙（包括最小间隙为零）的配合称为间隙配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。对一批零件而言，所有孔的尺寸轴的尺寸其特征值是最大间隙X max和最小间隙X min。孔的上极限尺寸减去轴的下极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max表示。X max=D max-dmin=ES-ei 孔的下极限尺寸减去轴的上极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用X min表示。X min=D min-d max=EI-es,孔,Xmax,Xmin,0,+,-,轴,间隙的作用：贮存润滑油，补偿各种变化。间隙配合主要用于孔、轴间有相对运动的场合。,2.过盈配合,具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈
16、配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下。其特征值是最大过盈Y max和最小过盈Y min。孔的下极限尺寸减去轴的上极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max表示。Y max=D min-d max=EI-es孔的上极限尺寸减去轴的下极限尺寸所得的代数差称为最小过盈，用Y min表示。Y min=D max-dmin=ES-ei,轴,0,+,-,Ymax,Ymin,孔,过盈配合用于孔、轴的紧固连接，不允许有相对运动。,3.过渡配合,可能具有间隙也可能具有过盈的配合称为过渡配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互重叠。其特征值是最大间隙X max和最大过盈Y max。孔的上极限尺寸减去轴的下极限
17、尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max表示。X max=D max-dmin=ES-ei 孔的下极限尺寸减去轴的上极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max表示。Y max=D min-d max=EI-es,孔,轴,0,+,-,Xmax,Ymax,过渡配合主要用于孔、轴间的定位联结(既要求装拆方便；又要求对中性好),（四）配合公差,配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度，是评定配合质量的一个重要的综合指标。在数值上，它是一个没有正、负号，也不能为零的绝对值。它的数值用公式表
18、示为：对于间隙配合 Tf=XmaxXmin 对于过盈配合 Tf=YminYmax=|ESei（EIes）|对于过渡配合 Tf=XmaxYmax 将最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴极限尺寸或极限偏差换算后代入上式，则得三类配合的配合公差的共同公式为：Tf=TD+Td,若要提高配合精度（即Tf）可减小相配合的孔、轴尺寸公差（即提高相配合的孔、轴加工精度）。设计时，应使TfTDTd。,有关计算,计算:孔 mm与轴 mm 孔 mm与轴 mm 孔 mm与轴 mm 配合的极限间隙或极限过盈、配合公差并画出公差带图，说明配合类别。,0,0,0,+,+,+,-,-,-,50,50,50,+0.025,-0.0
19、25,-0.041,+0.025,+0.059,+0.043,+0.025,+0.018,+0.002,间隙配合,过盈配合,过渡配合,计算,解：（1）最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.041)=+0.066 mm 最小间隙 Xmin=EI-es=0-(-0.025)=+0.025 mm 配合公差Tf=XmaxXmin=+0.066-(+0.025)=0.041 mm(2)最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.059)=-0.059mm 最小过盈 Ymin=ES-ei=+0.025-(+0.043)=-0.018mm 配合公差 T f=YminYmax=-0.018-(
20、-0.059)=0.041 mm(3)最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(+0.002)=+0.023 mm 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.018)=-0.018 mm 配合公差Tf=XmaxYmax=+0.023-(-0.018)=0.041 mm,基孔制基轴制,（五）配合制,一种零件的基本偏差（公差带位置）不变，而只改变另一种零件的基本偏差（公差带位置），以获得不同的配合性质称为“基准制”改变孔和轴的公差带位置可以得到很多配合，为便于现代化生产，简化标准，标准对配合规定了两种配合制：,基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种配合的一种制度
21、。基孔制中的孔为基准孔，其下极限偏差为零；上极限偏差TD,0,+,-,公称尺寸,孔,轴,轴,轴,轴,轴,轴,轴,间隙配合,过渡配合,过盈配合,过渡或过盈,轴,代号为“H”。,孔基准件轴非基准件,孔非基准件轴基准件,基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种制度。基轴制中的轴为基准轴，其上极限偏差为零；下极限偏差Td。代号为“h”。,0,+,-,轴,孔,孔,孔,孔,孔,孔,孔,间隙配合,过渡配合,过盈配合,过渡或过盈,孔,公称尺寸,小 结,1有关“尺寸”的术语有：公称尺寸、实际尺寸、极限尺寸、实体尺寸、体外作用尺寸。2尺寸合格条件：实际尺寸在极限尺寸的范围内。3
22、有关“公差与偏差”的小结见教材表2-1。4“极限与配合图解”简称“公差带图解”，其画法见本章相关内容。公差带有大小和位置两个参数。国家标准将这两个参数标准化，得到标准公差系列和基本偏差系列。5按孔和轴的公差带之间关系的不同，配合分为：间隙配合、过盈配合和过渡配合。国家标准配合制规定有基孔制（基准孔基本偏差代号为H）和基轴制（基准轴基本偏差代号为h）两种基准制配合。,练习,（）1.零件的最大实体尺寸即为其上极限尺寸。（）2.实际尺寸相同的零件，其体外作用尺寸肯定也相同。（）3.相配合的孔、轴的公称尺寸相同。（）4.公差可以说是允许零件尺寸的最大偏差。,返回,判断题,填空题,孔与轴的配合分为、。2.孔和轴的公差带由决定大小，由决定位置。3.尺寸偏差按照被减尺寸的不同分为 偏差和 偏差两种,作业：,2-1、2-4、2-9、2-11（1）（2）,
