公差与配合

  zhoucljob ·  2010-05-22 09:13  ·  25503 次点击
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互换性
标准
孔和轴
尺寸术语
公差和偏差术语
配合
国家标准的构成
选用原则
基准制
形状公差
位置公差
表面粗糙度
互换性
1.定义
互换性是现代化生产的重要技术经济原则。在机械和仪器制造工业中,零、部件的互换性是指在同一规格的一批零件或部件中,任取其一,不需任何挑选或附加修配(如钳工修理)就能装在机器上,达到规定的性能要求。为满足机械制造中零件所具有的互换性,要求生产零件尺寸应在允许的公差范围之内。这就必须对一种零件的形式、尺寸、精度、性能等规定一个统一的标准。同类产品还需按尺寸大小合理分档,以减少产品的系列,这就是产品标准化。
机械和制造业中的互换性,通常包括几何参数(如尺寸)和力学性能(如硬度、强度)的互换。
2.分类
按照互换范围的不同,可分为完全互换(绝对互换)和不完全互换(有限互换)。完全互换在机械制造中应用广泛。但是,在单件生产的机器中(特重型、特高精度的仪器),往往采用不完全互换。这是因为在这种情况下,完全互换将导致加工困难(甚至无法加工)或制造成本过高。为此,生产中往往把零、部件的精度适当降低,以便于制造。然后再根据实测尺寸的大小,将制成的相配零、部件各分成若干组。使每组内尺寸差别比较小。最后再把相应组的零、部件进行装配。这样既解决了零部件的加工困难,又保证了装配的精度要求。
data/attachment/portal/201111/06/145438m697l4vx6ipa7k4i.jpg教材
3.作用
(1)从使用方面看,如人们经常使用的自行车和手表的零件,生产中使用的各种设备的零件等,当它们损坏以后,修理人员很快就可以用同样规格的零件换上,恢复自行车、手表和设备的功能。而在某些情况下,互换性所起的作用还很难用价值来衡量。例如在战场上,要立即排除武器装备的故障,继续战斗,这时做主零、部件的互换性是绝对必要的。
(2)从制造方面来看,互换性是提高生产水平和进行文明生产的有力手段。装配时,不需辅助加工和修配,故能减轻装配工人的劳动强度,缩短装配周期,并且可使装配工人按流水作业方式进行工作,以致进行自动装配,从而大大提高街道效率。加工时,由于规定有公差,同一部机器上的各种零可以同时加工。用量大的标准件还可以由专门工厂单独生产。这样就可以采用高效率的专用设备,乃致采用计算机辅助加工。这样产量和质量必然会得到提高,成本也会显著降低。
(3)从设计方面看,由于采用互换原则设计和生产标准零碎、部件,可以简化绘图、计算等工作,缩短设计周期,并便于用计算机辅助设计。
标准
1.定义
国家标准GB3935.l-83标准化基本术语第一部分对标准作如下定义:“标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础,经有关方面协商一致,由主管机构批准,以特定形式发布,作为共同遵守的准则和依据。”
2.基本内容
(l)标准的本质属性是一种"统一规定"。这种统一规定是作为有关各方"共同遵守的准则和依据"。根据中华人民共和国标准化法规定,我国标准分为强制性标准和推荐性标准两类。强制性标准必须严格执行,做到全国统一。推荐性标准国家鼓励企业自愿采用。但推荐性标准如经协商,并计入经济合同或企业向用户作出明示担保,有关各方则必须执行,做到统一。
(2)标准制定的对象是重复性事物和概念。这里讲的"重复性"指的是同一事物或概念反复多次出现的性质。例如批量生产的产品在生产过程中的重复投入,重复加工,重复检验等;同一类技术管理活动中反复出现同一概念的术语、符号、代号等被反复利用等等。只有当事物或概念具有重复出现的特性并处于相对稳定时才有制定标准的必要,使标准作为今后实践的依据,以最大限度地减少不必要的重复劳动,又能扩大"标准"重复利用范围。
(3)标准产生的客观基础是"科学、技术和实践经验的综合成果"。这就是说标准既是科学技术成果,又是实践经验的总结,并且这些成果和经验都是经过分析、比较、综合和验证基础上,加之规范化,只有这样制定出来的标准才能具有科学性。
(4)制定标准过程要经有关方面协商一致,就是制定标准要发扬技术民主,与有关方面协商一致,做到"三稿定标"即征求意见稿一送审稿一报批稿。如制定产品标准不仅要有生产部门参加,还应当有用户、科研、检验等部门参加共同讨论研究,"协商一致,"这样制定出来的标准才具有权威性、科学性和适用性。
(5)标准文件有其自己一套特定格式和制定颁布的程序。标准的编写、印刷、幅面格式和编号、发布的统一,既可保证标准的质量,又便于资料管理,体现了标准文件的严肃性。所以,标准必须"由主管机构批准,以特定形式发布"。标准从制定到批准发布的一整套工作程序和审批制度,是使标准本身具有法规特性的表现。
3.标准化
标准是科学、技术和实践经验的总结。为在一定的范围内获得最佳秩序,对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动,即制定、发布及实施标准的过程,称为标准化。开通过标准及标准化工作,以及相关技术政策的实施,可以整合和引导社会资源,激活科技要素,推动自主创新与开放创新,加速技术积累、科技进步、成果推广、创新扩散、产业升级以及经济、社会、环境的全面、协调、可持续发展。
4.分类
(1)按使用范围划分有国际标准、区域标准、国家标准、专业标准、企业标准;按内容划分有基础标准(一般包括名词术语、符号、代号、机械制图、公差与配合等)、产品标准、辅助产品标准(工具、模具、量具、夹具等)、原材料标准、方法标准(包括工艺要求、过程、要素、工艺说明等);
(2)按成熟程度划分有法定标准、推荐标准、试行标准、标准草案。标准的制定,国际标准由国际标准化组织(ISO)理事会审查,ISO理事会接纳国际标准并由中央秘书处颁布;国家标准在中国由国务院标准化行政主管部门制定,行业标准由国务院有关行政主管部门制定,企业生产的产品没有国家标准和行业标准的,应当制定企业标准,作为组织生产的依据,并报有关部门备案。法律对标准的制定另有规定,依照法律的规定执行。制定标准应当有利于合理利用国家资源,推广科学技术成果,提高经济效益,保障安全和人民身体健康,保护消费者的利益,保护环境,有利于产品的通用互换及标准的协调配套等。
孔和轴
孔和轴是广义的,孔是包容面,内部无材料。孔包括圆柱形的内表面,也包括非圆柱形的内表面(由两平行平面或切面形成的包容面);轴是被包容面,外部无材料。轴包括圆柱形的外表面,也包括非圆柱形的外表面。
尺寸术语
尺寸:由设计者给定,由数字和长度单位(一般为mm)组成。
基本尺寸:孔为D,轴为d,当孔和轴配合时,D=d
实际尺寸:孔Da,轴da,通过测量得到,存在测量误差,非真值。
局部实际尺寸:不同部位的实际尺寸各不相同。
极限尺寸:孔Dmax,Dmin,轴dmax,dmin
最大实体极限(MML):孔Dmin,轴dmax
最小实体极限(LML):孔Dmax,轴dmin
公差和偏差术语
偏差是某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。
极限偏差指上偏差(ES,es)和下偏差(EI,ei)。
孔的上下偏差:ES=Dmax–D,EI=Dmin–D;孔的实际偏差必须在上下偏差之间。
轴的上下偏差:es=dmax-d,ei=dmin-d;轴的实际偏差必须在上下偏差之间。
偏差可为正值、负值或零。偏差值除零外,应标上相应的“+”号或“-”号。偏差影响配合松紧。
公差是允许尺寸的变动量。公差为绝对值,不能为零。
孔公差:TD=|Dmax-Dmin|=|ES-EI|
轴公差:Td=|dmax-dmin|=|es-ei|
极限偏差和公差都是设计给定的,反映使用要求。
公差反映尺寸制造精度,公差值越小,精度越高,制造越困难。公差带由公差带大小和公差带位置决定,公差带大小由标准公差确定,位置由基本偏差确定。
配合
1.定义
配合是孔和轴公差带之间的关系,是设计时对一批孔、轴提出的要求,不是指某一对孔和轴结合的松紧。
2.种类
(1)间隙配合:最大间隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei,最小间隙Xmin=Dmin-dmax=EI-es,
(2)过渡配合:最大间隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei,最大过盈Ymax=Dmin-dmax=Ei-e
(3)过盈配合:最大过盈Ymax=Dmin-dmax=Ei-es,最小过盈Ymin=Dmax-dmin=ES-ei
3.配合公差
配合公差是组成配合的孔、轴公差之和。Tf=TD+Td。它反映装配要求,孔轴公差反映制造要求。
国家标准的构成
1.标准公差系列
公差等级:20级(IT01,IT0,IT1,IT2……IT18),公差等级越大,公差值越大,精度越低,制造越困难。
基本尺寸分段:在?500mm内分为13段。基本尺寸越大,公差值越大。
2.基本偏差系列
孔的基本偏差:28个,大写字母表示
轴的基本偏差:28个,小写字母表示
孔公差带和轴公差带由基本偏差代号和公差等级的表示,例H8,K7,h7,s6等。
基本偏差与公差值无关,基本偏差是靠近零线的那个偏差,可以是上偏差也可以是下偏差。
3.极限与配合的标注方法
在零件图上标注:f50H7,f50(),f50H7()三种方式等价。
在装配图上标注孔与轴的配合:f50H7/f6,
4.一般公差(未注公差)
由加工设备保证,不需检测。
选用原则
选用原则:经济、满足使用要求。
1.基准制的选用
优先选用基孔制;
与标准件相配时,基准制的选用由标准件而定:与标准孔配合则选基孔制,与标准轴配合则选用基轴制;
同一基本尺寸的孔(轴)与多件轴(孔)配合时,应当选用基孔(轴)制。
2.公差等级的选用
在保证使用要求的前提下,尽量选较低的公差等级,以降低成本;
当公差等级时,孔比轴低一级相配合,例:H7/f6,P6/h5等;
当公差等级=IT8时,孔和轴可以同级配合,也可以孔比轴低一级配合,例:H8/g7,H8/d8等;
当公差等级>IT8时,孔和轴同级配合;例:H11/c11,D9/h9等。
3.配合种类的选用
装配后有相对运动,应选用间隙配合;
装配后有定位精度要求或需要拆卸,应选用过渡配合,间隙和过盈要小;
装配后要传递载荷的,应选用过盈配合。
选用公差带时,按优先公差带、常用公差带、一般公差带的次序进行选用;
选用配合时,按优先配合、常用配合的次序进行选用。
基准制
1.分类
(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构成各种配合的一种制度成为基孔制。这种制度在同一基本尺寸的配合中,是将孔的公差带的位置固定,通过变动轴的公差带位置,得到各种不同的配合
基孔制的孔称为基准孔。国家标准规定基准孔的下偏差为0,“H”为基准孔的基本偏差。
(2)基轴制基本偏差为一定的轴的公差带,与不同基本偏差的轴的公差带构成各种配合的一种制度称为基轴制。这种制度在同一基本尺寸的配合中,是将轴的公差带位置固定,通过变动孔的公差带位置,得到各种不同的配合
基轴制的轴称为基准轴。国家标准规定基准轴的上偏差为0,“h”为基轴制的基本偏差。
2.选用原则
一般情况下,应优先采用基孔制。这样可以限制定值刀具.量具的规格数量。基轴制通常仅用于具有明显经济效果的场合和结构设计要求不适合采用基孔制的场合。
形状公差
1.定义
形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动全量。形状公差用形状公差带表达。形状公差带包括公差带形状、方向、位置和大小等四要素。形状公差项目有:直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度等6项。
data/attachment/portal/201111/06/145438lky4la9v4a3k2192.gif形状、位置公差符号
2.类型
(1)直线度
直线度是表示零件上的直线要素实际形状保持理想直线的状况。也就是通常所说的平直程度。直线度公差是实际线对理想直线所允许的最大变动量。也就是在图样上所给定的,用以限制实际线加工误差所允许的变动范围。
(2)平面度
平面度是表示零件的平面要素实际形状,保持理想平面的状况。也就是通常所说的平整程度。平面度公差是实际表面对平面所允许的最大变动量。也就是在图样上给定的,用以限制实际表面加工误差所允许的变动范围。
(3)圆度
圆度是表示零件上圆的要素实际形状,与其中心保持等距的情况。即通常所说的圆整程度。圆度公差是在同一截面上,实际圆对理想圆所允许的最大变动量。也就是图样上给定的,用以限制实际圆的加工误差所允许的变动范围。
(4)圆柱度
圆柱度是表示零件上圆柱面外形轮廓上的各点,对其轴线保持等距状况。圆柱度公差是实际圆柱面对理想圆柱面所允许的最大变动量。也就是图样上给定的,用以限制实际圆柱面加工误差所允许的变动范围。
(5)线轮廓度
线轮廓度是表示在零件的给定平面上,任意形状的曲线,保持其理想形状的状况。线轮廓度公差是指非圆曲线的实际轮廓线的允许变动量。也就是图样上给定的,用以限制实际曲线加工误差所允许的变动范围。
(6)面轮廓度
面轮廓度是表示零件上的任意形状的曲面,保持其理想形状的状况。面轮廓度公差是指非圆曲面的实际轮廓线,对理想轮廓面的允许变动量。也就是图样上给定的,用以限制实际曲面加工误差的变动范围。
位置公差
1.定义
位置公差是指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。
2.类型
(1)定向公差
定向公差是指关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量。这类公差包括平行度、垂直度、倾斜度3项。
(2)定位公差
定位公差是关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量。这类公差包括同轴度、对称度、位置度3项。
(3)跳动公差
跳动公差是以特定的检测方式为依据而给定的公差项目。跳动公差可分为圆跳动与全跳动。
表面粗糙度
1.定义
表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离(波距)很小(在1mm以下),用肉眼是难以区别的,因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小,则表面越光滑。表面粗糙度的大小,2.影响
1)表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙,配合表面间的有效接触面积越小,压强越大,磨损就越快。
2)表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合来说,表面越粗糙,就越易磨损,使工作过程中间隙逐渐增大;对过盈配合来说,由于装配时将微观凸峰挤平,减小了实际有效过盈,降低了联结强度。
3)表面粗糙度影响零件的疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷,它们像尖角缺口和裂纹一样,对应力集中很敏感,从而影响零件的疲劳强度。
4)表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。粗糙的表面,易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层,造成表面腐蚀。
5)表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合,气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。
6)表面粗糙度影响零件的接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下,抵抗接触变形的能力。机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。
7)影响零件的测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度,尤其是在精密测量时。
此外,表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。
3.评定依据基准线
(1)取样长度l用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。取样长度应根据零件实际表面的形成情况及纹理特征,选取能反映表面粗糙度特征的那一段长度,量取取样长度时应根据实际表面轮廓的总的走向进行。规定和选择取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度的测量结果的影响。
(2)评定长度评定轮廓所必须的一段长度,它可包括一个或几个取样长度。由于零件表面各部分的表面粗糙度不一定很均匀,在一个取样长度上往往不能合理地反映某一表面粗糙度特征,故需在表面上取几个取样长度来评定表面粗糙度,用以评定表面粗糙度参数给定的线,是表面粗糙度二维评定的基准。
4.实际应用
表面粗糙度对零件使用情况有很大影响。一般说来,表面粗糙度数值小,会提高配合质量,减少磨损,延长零件使用寿命,但零件的加工费用会增加。因此,要正确、合理地选用表面粗糙度数值。在设计零件时,表面粗糙度数值的选择,是根据零件在机器中的作用决定的。总的原则是:
在保证满足技术要求的前提下,选用较大的表面粗糙度数值。具体选择时,可以参考下述原则:
(1)工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。
(2)摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度数值小。摩擦表面的摩擦速度愈高,所受的单位压力愈大,则应愈高;滚动磨擦表面比滑动磨擦表面要求粗糙度数值小。
(3)对间隙配合,配合间隙愈小,粗糙度数值应愈小;对过盈配合,为保证连接强度的牢固可靠,载荷愈大,要求粗糙度数值愈小。一般情况间隙配合比过盈酝合粗糙度数值要小。
(4)配合表面的粗糙度应与其尺寸精度要求相当。配合性质相同时,零件尺寸愈小,则应粗糙度数值愈小;同一精度等级,小尺寸比大尺寸要粗糙度数值小,轴比孔要粗糙度数值小(特别是IT8~IT5的精度)。
(5)受周期性载荷的表面及可能会发生应力集中的内圆角、凹稽处粗糙度数值应较小。

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