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1、第7章 尺寸公差配合与表面粗糙度,一、尺寸的概念尺寸：用特定单位表示长度值的数字。基本尺寸：由设计给定的尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。实际尺寸：通过测量所得的尺寸。包含测量误差，且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。用Da、da表示。极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值。两者中大的称为最大极限尺寸，小的称为最小极限尺寸。孔和轴的最大、最小极限尺寸分别为 Dmax、dmax和Dmin、dmin表示。,7.1 尺寸的公差与配合,作用尺寸 孔的作用尺寸：在配合的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸；轴的作用尺寸：在配合的全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸。,内接的最大理想轴,外接的最小理
2、想孔,实际孔,实际轴,孔的作用尺寸,轴的作用尺寸,最大实体尺寸（MMS）：对应于孔或轴的最大材料量（实体大小）的那个极限尺寸，即：轴的最大极限尺寸dmax；孔的最小极限尺寸Dmin。最小实体尺寸（LMS）：对应于孔或轴的最小材料量（实体大小）的那个极限尺寸，即：轴的最小极限尺寸dmin；孔的最大极限尺寸Dmax。,尺寸偏差（简称偏差）：某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。包括实际偏差和极限偏差。实际偏差：实际尺寸减基本尺寸的代数差。极限偏差：极限尺寸减去基本尺寸。极限偏差又分上偏差（ES、es）和下偏差（EI、ei）。ES=Dmax-D es=dmax-d EI=Dmin-D ei=dmin-d
3、 公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。孔、轴的公差分别用Th和Ts表示。Th=Dmax-Dmin=ES-EI Ts=dmax-dmin=es-ei,二、偏差与公差的概念,两者区别：从数值上看：极限偏差是代数值，正、负或零值是有意义的；而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）。实际计算时由于最大极限尺寸大于最小极限尺寸，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，是判断完工零件是否合格的根据，而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。从工艺上看：对某一具体零件，公差大小反映加工的难易程度，
4、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。,公差与极限偏差的比较,例：一根轴的直径为 500.008,基本尺寸:,最大极限尺寸:,最小极限尺寸：,50,50.008,49.992,上偏差=50.008-50=0.008下偏差=49.992 50=-0.008,公差=50.008-49.992=0.016 或=0.008-(-0.008)=0.016,零线：在公差带图（公差与配合图解）中确定偏差的 一条基准直线，即零偏差线。通常以零线表示基本尺寸。尺寸公差带
5、（简称公差带）：在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域。,三、尺寸公差带（简称公差带）,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。根据使用的要求不同，孔和轴之间的配合有松有紧，因而国标规定配合分三类：即间隙配合、过盈配合和过渡配合。间隙或过盈：孔的尺寸减去配合轴的尺寸，此值大于零时为间隙，用X表示；小于零时为过盈，用Y表示。配合公差：是指允许间隙或过盈的变动量。从孔和轴的配合来看，不是过盈就是间隙。把过盈公差和间隙公差统称为配合公差，并用Tf表示,四、配合,间隙配合：孔与轴配合时，具有间隙（包括最小间隙等于 零）的配合。,间隙,孔的公差带在轴的公差带之上。,过盈
6、配合：孔和轴配合时，孔的尺寸减去相配合轴的 尺寸，其代数差为负值为过盈。具有过盈 的配合称为过盈配合。,孔的公差带在轴公差带之下。,过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合为过渡配合。,轴和孔的公差带相互交叠。,过度配合,三种配合性质的特点：1、间隙配合：1）除零间隙外，孔的实际尺寸永远大于轴的实际尺寸。2）孔、轴配合时存在间隙，允许孔、轴有相对转动。3）孔的公差带在轴的公差带的上方。2、过盈配合：1）除零过盈外，孔的实际尺寸永远小于轴的实际尺寸。2）孔、轴配合时存在过盈，不允许孔、轴有相对转动。3）孔的公差带在轴的公差带的下方。3、过渡配合：1）孔的实际尺寸可能大于或小于轴的实际尺寸，只不过相差微
7、小。2）孔、轴配合时，可能存在间隙，也可能存在过盈。3）孔与轴公差带部分或全部重叠。,五、标准公差与基本偏差,公差带由“公差带大小”和“公差带位置”这两个要素组成。标准公差确定公差带大小，基本偏差确定公差带位置。,标准公差 标准公差是标准所列的，用以确定公差带的大小的任一公差。标准公差分为20个等级，即：IT01、IT0、IT1至于IT18。IT表示公差，数字表示公差等级，从IT01至IT18依次降低。基本偏差 基本偏差是标准所列的，用以确定公差带相对零位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。当公差带在零线的上方时，基本偏差为下偏差；反之则为为上偏差。,轴与孔的基本偏差代号用拉丁字母表
8、示，大写为孔，小写为轴，各有28个。其中H（h）的基本偏差为零，常作为基准孔或基准轴的偏差代号。,AH（ah）的基本偏差用于间隙配合；PZC（pzc）用于过盈配合；J（j）N（n）用于过渡配合。,六、配合制度1）、基孔制 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。,间隙配合,过渡配合,过盈配合,0,过渡配合,0,基准孔的基本偏差代号为“H”。,公差带图,间隙配合,过渡配合,过盈配合,2）、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。,0,过渡配合,基准轴,公差带图,0,基准轴的基本偏差代号为“h”。,七、公差与配
9、合的标注及查表方法,1、公差与配合在图样中的标注,1）、零件图中的标注形式,注基本尺寸及上、下偏差值（常用方法）,数值直观，适应单件或小批量生产。零件尺寸使用通用的量具进行测量。必须注出偏差数值。,既注公差带代号又注上、下偏差,上下偏差加注括号,既明确配合精度又有公差数值。,注公差带代号,此注法能和专用量具检验零件尺寸统一起来，适应大批量生产。零件图上不必标注尺寸偏差数值。,2、在装配图中配合尺寸的标注,基孔制的标注形式：,例：,表示基本尺寸为50，基孔制，8级基准孔与公差等级为7级、基本偏差代号为f 的轴的间隙配合。,标注形式也可写成：50H8/f7,基轴制的标注形式：,例：,表示基本尺寸为
10、50，基轴制，6级基准轴与公差等级为7级，基本偏差代号为P的孔的过盈配合。,标注形式也可写成：50P7/h6,4、轴、孔极限偏差的查表,若已知基本尺寸和公差带代号，则尺寸的上下偏差值，可从极限偏差表中查得。查表的步骤一般是：先查出轴和孔的标准公差，然后查出轴和孔的基本偏差（配合件只列出一个偏差）；最后由配合件的标准公差和基本偏差的关系，算出另一个偏差。优先及常用配合的极限偏差可直接由表查得，也可按上述步骤进行。,3、优先、常用配合 国家标准根据机械工业产品生产使用的需要，制订优先及常用配合，应尽量选用优先配合和常用配合。如下表所示。,例1 查表写出18 的极限偏差数值。,解：,从配合表可知，是
11、基孔制的优先配合，其中H8是基准孔的公差代号；f7是配合轴的公差代号。,（2）18f7配合轴的极限偏差，可由附录表中查得。在表中由基本尺寸从大于14至18的行和代号f7的列相交处查得，就是配合轴的上偏差（es）和下偏差（ei），所以18f7可写成,例2 查表写出80R7/h6的极限偏差值。解：从配合表可知80R7/h6是基轴制常用过盈配合。,(2)80R7配合孔的极限偏差，则由附录表的基本尺寸大于50至80的行与公差等级IT7的列相交处查得80R7的标准公差是30m。由附表的基本尺寸大于65至80的行与基本偏差代号为R的列相交处查得80R7的上偏差(ES)为-43m。从而由计算公式EI=ES-
12、IT可得到下偏差为(EI)=-43-30=-73 m，所以可写成,八、公差与配合的选用公差配合的选用原则：1、优先采用基孔制。2、以下情况采用基轴制较为经济：采用冷拨光轴，精度为IT8 级左右，光轴可不再进行加工。与标准件配合时，基准制的选择要依据标准件而定，如滚动轴承外圈与壳体孔的配合应采用基轴制。基些结构上的需要,要求采用基轴制,如柴油机活塞销同时与连孔和支承孔相配合。3、公差等级的选择：选择公差等级应在满足机器使用要求的前提下，尽量选用低的公差等级。配合的两个零件一般情况下孔的精度要比轴的精度低一级。（具体的选用阅读资料或手册）4、公差等级与加工方法的关系（参见资料）5、配合性质的选用：
13、尽量采用优先级，具体的结合性能要求进行选用（见有关资料）。总之，选择公差配合基本原则：在满足性能要求的前题下，考虑可加工性和经济性。,九、未注公差尺寸的极限偏差“未注公差尺寸”是指在图样上只标注基本尺寸，而不标注极限偏差，虽未标注公差，但并不是没有公差。1、未注公差尺寸的应用范围具有下列情况，在图样上可以不标注尺寸公差。非配合尺寸。对产品使用质量影响不大的尺寸。仅仅从装配方便、减轻重量、减小体积、节约材料、外型美观统一等方面的需要考虑，而提出的一些限制性要求，但这种要求一般又很低、公差大。为了简化制图，使图纸清晰，突出重要的、有配合要求的尺寸。2、未注公差的取值：按照国家标准GB1804-20
14、00一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差的规定，机加工一般选用中等级（m级）。,孔和轴的概念：当零件被测要素的尺寸增加时，零件的材料减少(或重晟减少)即为孔类尺寸。当零件被测要素的尺寸减小时，零件的材料减少(或重量减少)即为轴类尺寸。当零件被测要素的尺寸增加时，零件的材料(或重量)可能增加，也可能减少时，这样的尺寸则作为中心距（线性长度）类尺寸来处理。,可用游标卡尺寸来区分，内爪为孔、外爪为轴、深度为长度,在零件加工时，由于切削变形和机床振动等因素，使得零件的实际加工表面存在着微观的高低不平，这种微观的高低不平程度称为表面粗糙度。,一、表面粗糙度的基本概念,7.2 表面粗糙度,表面粗糙度对
15、零件的配合性质、耐磨性、强度、抗腐性密封性、外观要求等影响很大，因此，零件表面的粗糙度的要求也有不同。一般说来，凡零件上有配合要求或有相对运动的表面，表面粗糙度参数值要小。,二、表面粗糙度的主要参数,轮廓算术平均偏差Ra,微观不平度十点高度Rz,轮廓最大高度Ry,优先选用轮廓算术平均偏差Ra,表面粗糙度的评定参数有：轮廓算术平均偏差（Ra）；轮廓最大高度（Rz）。轮廓算术平均偏差Ra定义为：在取样长度L内，轮廓偏距Yi绝对值的算术平均值。,1、表面粗糙度数值的选择:,表面粗糙度反映了零件表面的加工质量，其数值越小，即越光滑，表面质量越高，加工工艺越复杂，成本也越高。因此，选择表面粗糙度时，即要
16、考虑满足零件的功能要求，又要符合加工的经济性。,a1、a2粗糙度高度参数代号及其 数 值（m）；b加工要求、镀覆、表面处理或其它 说明等；c样长度（mm）或波纹度（m）；d加工纹理方向符号；e加工余量（mm）f粗糙度间距参数值（mm）或轮廓支 承长度率。,1）、表面粗糙度的符号（代号）,2、表面粗糙度的代号（符）号及其标注,2、表面粗糙度参数:,表面粗糙度参数的单位是m。,例如：,用任何方法获得的表面,Ra的上限值为3.2m。,只注一个值时，表示为上限值；注两个值时，表示为上限值和下限值。,用去除材料的方法获得的表面,Ra的上限值为3.2m，下限值为1.6m。,说明：,2）、当标注上限值或上限
17、值与下限值时，允许实测值中有 16%的测值超差。,3）、当不允许任何实测值超差时，应在参数值的右侧加注max或同时标注max和min。,1）、标注轮廓算术平均偏差Ra时，可省略符号Ra。,用去除材料的方法获得的表面,Ra的上限值为3.2m，加工方法为铣制。,用去除材料的方法获得的表面,Ra的最大值为3.2m，最小值为1.6m。,三、表面粗糙度代号在图样上的标注,在同一图样上每一表面只注一次粗糙度代号，且应注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，并尽可能靠近有关尺寸线。,当零件的大部分表面具有相同的粗糙度要求时，对其中使用最多的一种，代（符）号，可统一注在图纸的右上角。加注“其余”二字
18、。,例如：,在不同方向的表面上标注时，代号中的数字及符号的方向必须按图中的规定标注。,代号中的数字方向应与 尺寸数字的方向 一致。,符号的尖端必须从材料 外指向表面。,当零件所有表面都有相同表面粗糙度要求时，可在图样右上角统一标注代号。,对不连续的同一表面，可用细实线相连，其表面粗糙度代号可注一次。,零件上连续要素及重复要素（孔、槽、齿等）的表面，其表面粗糙度代号只注一次。,齿轮、蜗轮等齿槽的粗糙度代(符)号可注在分度线的延长线上。键槽侧面的粗糙度代(符)号可注在引出线上。,齿轮、渐开线花键的工作表面，在图中没有表示出齿形时，其粗糙度代号可注在分度线上。,螺纹工作表面需要注出粗糙度代号而图形中又未画出螺纹牙型时，其粗糙度代号必须与螺纹代号一起注出。,同一表面上有不同表面粗糙度要求时，应用细实线分界，并注出尺寸与表面粗糙度代号。,
