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机械制图教程(7.6)公差与配合

7.6 极限与配合

7.6.1极限与配合基本概念

1.零件的互换性

    现代化的大规模生产,要求零件具有互换性。即在同一规格的一批零件中任取一件,在装配时不经加工与修配,就能顺利地将其装配到机器上,并能够保证机器的使用要求。零件在制造过程中,由于加工和测量等因素引起的误差,使得零件的尺寸不可能绝对准确,为了使零件具有互换性,就必须限制零件尺寸的误差范围,并且在制造上又是经济合理的。零件具有互换性,不但给装配、修理机器带来方便,还可用专用设备生产,提高产品数量和质量,同时降低产品的成本。

2. 尺寸公差

    制造零件时,为了使零件具有互换性,就必须对零件的尺寸规定一个允许的变动范围。为此,国家制定了极限尺寸制度,即零件制成后的实际尺寸,限制在最大极限尺寸和最小极限尺寸的范围内。这种允许尺寸的变动量,称为尺寸公差。

    下面简要介绍关于尺寸公差中的一些名词,如图7-43所示。

 

 (a) 尺寸公差             (b) 公差带图

图7-43 尺寸公差名词

(1) 基本尺寸:根据零件强度、结构和工艺性要求,设计给定的尺寸,如Φ50。

(2) 实际尺寸:通过测量所得到的尺寸。

(3) 极限尺寸:允许尺寸变化的两个界限值。它以基本尺寸为基数来确定。两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸;较小的一个称为最小极限尺寸。如最大极限尺寸为Φ50.007,最小极限尺寸为Φ47.982。

(4) 尺寸偏差(简称偏差):极限尺寸减去基本尺寸的代数差,分别为上偏差和下偏差。孔的上偏差用ES,下偏差用EI表示;轴的上偏差用es,下偏差用ei表示。

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

ES=50.007-50=+0.007

EI=47.982-50=-0.018

上、下偏差统称极限偏差。上、下偏差可以是正值、负值或零。

(5) 尺寸公差(简称公差):允许尺寸的变动量。它等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。也等于上偏差与下偏差之代数差的绝对值。

尺寸公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸=上偏差-下偏差

公差=50.007-47.982=0.025=0.007-(-0.018)=0.025

    因为最大极限尺寸总是大于最小极限尺寸,所以尺寸公差一定为正值。

(6) 零线:在公差带图中,确定偏差值的基准线,也称零偏差线。通常以零线表示基本尺寸。

(7) 尺寸公差带(简称公差带):在公差带图解中由代表最大极限尺寸和最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。为了便于分析,一般将尺寸公差与基本尺寸的关系,按放大比例画成简图,称为公差带图,如图7-43(b)。

2. 标准公差和基本偏差

    公差带是由标准公差和基本偏差组成的。标准公差确定公差带的大小,基本偏差确定公差带的位置。

(1) 标准公差:国家标准所列的,用以确定公差带大小的任一公差。标准公差的数值由基本尺寸和公差等级来决定。公差等级确定尺寸的精确程度,分为20级,“IT”表示标准公差,公差等级的代号用阿拉伯数字表示。即IT01,IT0,IT1,…,IT18。其尺寸精确程度从IT01到IT18依次降低。对于一定的基本尺寸,公差等级越高,标准公差值越小,尺寸的精确程度越高。基本尺寸和公差等级相同的孔与轴,它们的标准公差值相等。标准公差的具体数值见书末的附表。

(2) 基本偏差:基本偏差是指在标准的极限与配合中,确定公差带相对零线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,则为上偏差。基本偏差共有28个,用拉丁字母表示,大写字母代表孔,小写字母代表轴,如图7-44所示。

 

图7-44 基本偏差系列示意图

    从基本偏差系列图中可以看出:孔的基本偏差A~H和轴的基本偏差k~zc为下偏差;孔的基本偏差K~ZC和轴的基本偏差a~h为上偏差,JS和js的公差带对称分布于零线两边,孔和轴的上、下偏差分别都是+IT/2、-IT/2。基本偏差系列图只表示公差带的位置,不表示公差的大小,因此,公差带一端是开口的,开口的另一端由标准公差限定,根据尺寸公差的定义有以下的计算式。

孔的另一偏差:

ES=EI+IT 或 EI=ES-IT

轴的另一偏差:

ei=es-IT或 es=ei+IT

(3) 孔、轴的公差带代号

    对于某一基本尺寸,取标准规定的一种基本偏差,配上一级标准公差,就可以形成一种公差带。我们用基本偏差代号的字母和标准公差等级代号的数字即可组成一种公差带代号,如:H9、h7、F8、f7等。

例如Ø50H8的含义是:

此公差带的全称是:基本尺寸为Ø50,公差等级为8级,基本偏差为H的孔的公差带。

又如Ø50f7的含义是:

3. 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。配合分为三类:即间隙配合、过盈配合和过渡配合。

(1) 间隙配合:孔的公差带完全在轴的公差带之上,孔比轴大,任取其中一对轴和孔相配都成为具有间隙的配合(包括最小间隙为零),如图7-45所示。当互相配合的两个零件需相对运动或要求拆卸很方便时,则需采用间隙配合。

图7-45间隙配合

(2) 过盈配合:孔的公差带完全在轴的公差带之下,孔比轴小,任取其中一对轴和孔相配都成为具有过盈的配合(包括最小过盈为零),如图7-46所示。当互相配合的两个零件需牢固连接、保证相对静止或传递动力时,则需采用过盈配合。

图7-46  过盈配合

 (3) 过渡配合:孔和轴的公差带相互交叠,孔可能比轴大,也可能比轴小,任取其中一对孔和轴相配合,可能具有间隙,也可能具有过盈的配合,如图7-47所示。过渡配合常用于不允许有相对运动,轴孔对中要求高,但又需拆卸的两个零件间的配合。

7.47  过渡配合

4. 配合制度

    在制造相互配合的零件时,使其中一种零件作为基准件,它的基本偏差一定,通过改变另一种非基准件的基本偏差来获得各种不同性质配合的制度称为基准制。根据生产实际的需要,国家标准规定了基孔制和基轴制两种基准制度。

(1) 基孔制配合:基本偏差为一定的孔的公差带,与不同基本偏差的轴的公差带构成各种配合的一种制度称为基孔制。这种制度在同一基本尺寸的配合中,是将孔的公差带位置固定,通过变动轴的公差带位置,得到各种不同的配合,如图7-48所示。

基孔制的孔称为基准孔。国标规定基准孔的下偏差为零,“H”为基准孔的基本偏差。

一般情况下应优先选用基孔制。

图7-48 基孔制

  (2) 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的孔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,如图7-49所示。

    基轴制的轴称为基准轴。国家标准规定基准轴的上偏差为零,“h”为基轴制的基本偏差。

图7-49 基轴制

    从基本偏差系列,如图7-44中可以看出:

    在基孔制中,基准孔H与轴配合,a~h(共11种)用于间隙配合;j~n(共5种)主要用于过渡配合;p~zc(共12种)主要用于过盈配合。

    在基轴制中,基准轴h与孔配合,A~H(共11种)用于间隙配合;J~N(共5种)主要用于过渡配合;P~ZC(共12种)主要用于过盈配合。

5. 优先配合和常用配合

    国家标准根据机械工业产品生产使用的需要,考虑到定值刀具、量具的统一,规定了一般用途孔公差带105种,轴公差带119种以及优先选用的孔、轴公差带。国标还规定轴、孔公差带中组合成基孔制常用配合59种,优先配合13种;基轴制常用配合47种,优先配合13种。表7-6为基孔制常用、优先配合系列,表7-7为基轴制常用、优先配合系列。在设计中,应根据配合特性和使用功能,尽量选用优先和常用配合。

表7-6 基孔制常用、优先配合

基准孔

a

b

c

d

e

f

g

h

js

k

m

n

p

r

s

t

u

v

x

y

z

 

间隙配合

过渡配合

过盈配合

H6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H7

 

 

 

 

 

H8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注: 1. 在≤3mm和≤100mm时为过渡配合。

2. 黑框中的配合符号为优先配合。

表7-7 基轴制常用、优先配合

基准轴

A

B

C

D

E

F

G

H

JS

K

M

N

P

R

S

T

U

V

X

Y

Z

 

间隙配合

过渡配合

过盈配合

h5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注:黑框中的配合符号为优先配合。

 

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