[[互换性与技术测量]课件005]互换性测量

来源:数学教案 发布时间:2019-10-14 08:40:08 点击:

1.4 国家标准规定的公差带与配合

20个公差等级

28个基本偏差代号(j 限用于4个公差等级,J 限用3个公差等级)

20个公差等级⎫500多一组成公差带 → 孔 、轴公差带各有种⎬任取其28个基本偏差⎭孔的公差带:20×27+3=543轴的公差带:20×27+4=544

能应用所有可能的公差带吗?NO

如果YES 定值刀具、量具规格繁杂,不经济

一般、常用和优先的孔公差带

一般、常用和优先的轴公差带

1. 一般、常用和优先的孔公差带(105种,尺寸≤500mm )

内的:优先公差带13个

内的:常用公差带31个

其余的:一般用途公差带61个

2. 一般、常用和优先的轴公差带(116种,尺寸≤500mm )

内的:优先公差带13个

内的:常用公差带46个

其余的:一般用途公差带57个

3. 常用和优先配合

在上述推荐的孔、轴公差带的基础上,国家标准还推荐了常用和优先配合(没有一般配合)。在基孔制中,当轴的标准公差(公差等级)小于或等于IT7级时,是与低一级的孔相配合,大于或等于IT8级时,与同级的基准孔相配;在基轴制中,当孔的标准公差(公差等级)小于IT8级或少数IT8级时,是与高一级的基准轴相配合,其余是孔轴同级相配合精度设计和选用时,①以优先、常用、一般、任一孔、轴公差带为顺序②以优先、常用、任一孔、轴公差带组成配合为顺序

基孔制优先、常用配合

基轴制优先、常用配合

1.5 公差与配合的选用

国家标准规定了优先和常用的公差与配合后,我们选择公

差和配合的原则是什么?

使机械产品的使用价值和制造成本的综合经济效果最好

在机械产品设计和制造过程中,应如何选择公差与配合,其具体有哪些研究内容?

机械(机器)设计{运动设计(运动分析与计算)强度设计(强度分析与计算)(几何精度分析与计算)①精度设计是指对公差与配合及其他技术要求的分析、计算、选择和确定(公差与配合选用)②精度设计是机械设计中至关重要的一环,它对机械的使用性能和制造成本都有很大影响,有时甚至起决定性作用③精度设计的基本原则是:保证机械产品的性能优良,制造经济可行,使机械产品的使用价值与制造成本的综合经济效果最好合理地选用公差与配合(精度设计),不但能促进互换性生产,而且有利于提高产品质量,降低生产成本。公差与配合选用包括:、与

公差与配合的选用包括下面三项内容:

一、基准制的选用

二、孔、轴标准公差等级的选用

三、配合的选用

1.5.1 基准制的选用

1. 一般情况下优先选用基孔制

一般来说,轴比孔容易加工;从工艺上看,对较高精度的

中小尺寸孔,广泛采用定值刀、量具加工和检验

采用基孔制优点减少孔的定值尺寸,从而可以减少定值刀、量具的规格和数量

例如:加工一批基孔制配合φ30H7/g6,φ30H7/k6,φ30H7/y6的孔,只需要一种φ30H7的孔用定尺寸刀具

2. 特殊情况选用基轴制

1)冷拉钢轴与相配件的配合

例如:冷拉成型钢材直接做轴(冷拉标准轴),尺寸和形状准确(IT8-IT11),表面微观形貌精度也高(R a ≤0.8 ),外圆表面不需要再加工即可使用

2)光轧成型的细钢丝做轴,例如:尺寸小于1mm 的精密轴同孔的配合

3)同一根光轴的不同部位与公称尺寸相同的几个孔配合,且配合要求(松紧要求)不同时

采用基孔制缺点:

1. 不便加工

2. 装配时擦伤连杆孔内表面活塞销与活塞、连杆机构的配合及其孔、轴公差带3. 设计不合理—连杆处受力(a )活塞销与活塞、连杆机构的配合最大,而轴截面最细(b (c )

基轴制配合的孔、轴公差带

3. 基准制的选择按标准件而定若与标准件(零件或部件)配合,应以标准件为基准件,来确定采用基孔制还是基轴制,例如:(1)与滚动轴承内圈配合的轴颈按基孔制配合(2)与滚动轴承外圈配合的轴承座孔

按基轴制配合

4. 非基准制配合满足配合的特殊需要,可采用非基准制配合,即任选一孔、轴公差带组成所需要的配合

精度不高且需要经常装拆的情况

端盖与外壳孔、轴套与轴的配合1-端盖2-齿轮3-轴套

1.5.2 公差等级的选用

公差等级的高低是工件加工难易、成本高低、使用性能优劣的标志,如一味追求高的公差等级,则成本将会急剧增加;反之,公差等级过低,将不能保证使用要求

1. 依据:T D + T d ≤ T f 正确处理使用要求、制造工艺和成本之间的关系

2. 选用的基本原则

1)在满足使用要求的前提下,尽量选用较低的公差等级(较大的公差值)

2)满足国标推荐的公差等级组合规定(工艺等价性,简单说就是较高精度时,采用孔比轴低一级相配合)

3. 计算法

通过计算—查表进行,计算依据:T f ≥ T D +T d ,计算后参考极限与配合国家标准,确定孔、轴公差等级

类比法(经验法)

分析生产中验证过的同类产品的图样,并将所设计机械产品的工作要求、使用条件、加工工艺装备等情况进行比较,从而确定孔、轴公差等级

用类比法确定标准公差等级应注意的问题:

(1)了解各个公差等级的应用范围

(2)掌握配合尺寸公差等级的应用范围

(3)熟悉各种工艺方法的加工精度,选择时可供参考

(4)注意与相配合零部件的精度协调与标准零件或部件相配合时应与标准件的精度相适应,例如:齿轮孔与轴的配合,其公差等级取决于齿轮的精度等级;与滚动轴承配合的壳体孔和轴颈的公差等级取决于滚动轴承的公差等级(5)过渡配合或过盈配合的公差等级不能太低一般孔的标准公差≤ IT8,轴的标准公差≤ IT7;间隙配合则不受此限制,但间隙小的配合公差等级应较高,而间隙大的公差等级应低些(6)产品精度愈高,加工工艺愈复杂,生产成本愈高

(7)注意相配合的孔、轴工艺等价性(孔和轴的加工难易程度应基本相同)

T D 与T d 的分配按工艺等价原则:①基本尺寸>500mm ,一般采用同级孔、轴配合②基本尺寸≤500mm ,公差等级在IT8及其以上精度时,推荐孔比轴低一级,如H8/f7,H7/g6;公差等级为IT8时,也可以采用同级孔、轴配合,如H8/f8;公差等级在IT9及以下精度时,一般采用同级孔、轴配合,如H9/d9,H11/f11(8)精度要求不高的配合允许孔、轴的公差等级相差2~3

标准公差等级的应用范围

常用公差等级应用:5级:配合精度、形位精度要求较高的地方,一般在机床、发动机、仪表等重要部位应用,如精密丝杆轴径等6级:用于配合性质均匀性要求较高场合,如机床丝杆轴径7级:一般机械制造中应用较为普遍,如7级齿轮基准孔8级:属于中等精度,如低精度齿轮基准孔与基准轴9、10级:精度要求一般,如轴承套外径与孔

11、12级:精度较低,使用于基本没有什么配合要求的场合

配合尺寸公差等级的应用

各种加工方法可能得到的标准公差等级

公差等级的选择:经济地满足使用要求

计算法

例:今有某一轴承机构,基本尺寸为φ95,按照使用的要求必须保证X min =10μm ,X max =70 μm ,试确定该机构孔、轴的公差等级解:首先计算配合公差,T f = |X max -X min | = |70-10| = 60 μm

其次确定轴颈(轴)和轴瓦(孔)配合的公差等级,按照极限的情况来考虑,并且必须保证:T f ≥ T D + T d 查表1-8 ☞,基本尺寸为φ95时,IT6=22 μm ,IT7=35 μm ;若均选IT6,则22 + 22 = 44 μm <60 μm ,余量过大此时,我们可以考虑孔比轴低一级,即:

T D =IT7=35 μm ,T d =IT6=22 μm

则T D +T d = 35 + 22=57 μm <60μm= T f ,这样公差值较为接近,既满足了工艺等价性原则,又能满足使用的性能要求

1.5.3 配合的选用

配合的选用就是在确定了基准制的基础上,首先根据使用要求确定配合类型,并根据使用中允许间隙或过盈的大小及其变化范围(配合公差,确定基准件与非基准件的公差等级),确定非基准件(配合件)的基本偏差代号,应尽可能地选用优先配合,其次是常用配合

1. 根据使用要求确定配合的类别

选择的依据:(1)孔、轴间有相对运动间隙配合:同轴度要求不高,只为装卸方便(2)孔、轴间无相对运动①过盈配合:要求传递足够大的转矩,不要求拆卸②过渡配合:要求传递一定的扭矩,能够拆卸

2. 选定基本偏差(配合代号)的方法

在确定了配合制和标准公差等级后,根据使用要求确定与基准件配合的轴或孔的基本偏差代号

对于间隙配合,由于基本偏差的绝对值等于最小间隙,故可按最小间隙确定基本偏差代号;对过盈配合,在确定基准件的公差等级后,即可按最小过盈选定配合件的基本偏差代号一般选用配合的方法有下列三种:

(1)计算法:根据一定的理论和公式,计算出所需的极限间隙或过盈,选择相配合的孔、轴的公差等级和配合代号

(2)试验法:可靠,但成本较高,一般用于大量生产的产品的关键配合,往往用试验法来确定机器工作性能的最佳间隙或过盈

(3)类比法

选择配合的主要方法,依据生产中积累的验证过的典型配合的特性和实用情况,再分析零件的具体工作条件、使用技术要求等,参照选择合理的配合代号

①了解各类配合的特点与应用情况,正确选择配合代号a ~h (A ~H )11种基本偏差与基准孔(基准孔)形成间隙配合,主要用于结合件有相对运动或需要方便装拆的配合

js ~n (JS ~N )5种基本偏差与基准孔(基准轴)形成过渡配合,主要用于需要精确定位和方便装拆的相对静止的配合p ~zc (P ~ZC )12种基本偏差与基准孔(基准轴)形成过盈配合,主要用于孔、轴间没有相对运动,需传递一定的扭矩的配合。过盈不大时主要借助键连接(或其他紧固件)传递扭

矩,可拆卸;过盈大时,主要靠结合力传递扭矩,不便拆卸

②另外,要分析零件的工作条件及使用要求,合理调整配合的

间隙与过盈

③特别要考虑热变形和装配变形的影响,保证零件的使用要求例题1:某配合基本尺寸为φ40mm, 要求配合的最大间隙为+90μm, 最小间隙为+20μm 。试确定此配合的孔、轴公差带和配合代号,并画出尺寸公差带和配合公差带图

解:(1)确定基准制

由于没有其它条件限制,优先选用基孔制

(2)确定孔、轴的公差等级

由配合公差T f = |X max -X min | ≥ T D +T d

即:T D +T d ≤ |90-20|μm = 70μm

查表1-8,IT7=25μm ,IT8=39μm ,按照工艺等价原则,取孔为IT8级,轴为IT7级则:T D +T d = (39+25)μm=64μm ≤70μm

接近70μm ,符合设计要求+0.039) 并确定孔的公差带代号为φ40H8(0(3)确定配合代号,即选择轴的基本偏差代号因为是间隙配合,故轴的基本偏差应在a ~h 之间,且基本偏差为上偏差由X min = EI-es

得:es = EI-X min = (0-20)μm=-20μm

查表1-10,选取轴的基本偏差代号为f(es=-25μm) ,能满足X min 的要求,故轴的公差代号为:

φ40f 7(−0.025) −0.050

则孔、轴配合代号为:φ40优先配合)(4)验算

所选配合为φ40H8/f7,则

X max = ES -ei = [39-(-50)]μm = 89μm

X min = EI -es = [ 0-(-25)]μm = 25μm

均在要求的极限间隙(20μm ~90μm )之间,符合要求

(5

)画出尺寸公差带图和配合公差带图

例题2:铝制活塞和钢制缸体配合,公称尺寸为φ150,要求工作间隙为0.1~0.3mm;缸体工作温度t D =110℃,线膨胀系数(温度每变化1 ℃材料长度变化的百分率) αD =12×10-6/ ℃;活塞工作温度t d =180 ℃,线膨胀系数αd =24×10-6/ ℃。试确定常温下(20 ℃) 装配时的间隙变动范围,并选择适当的配合

解题思路:ΔX = S 公称尺寸(αD Δt D -αd Δt d )

X 工作间隙= X 装配间隙+ ΔX

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