公差与配合Word格式文档下载.docx
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▲上、下偏差统称为极限偏。
上、下偏差可以是正值负值、或零。
▲国家标准规定：
孔的上偏差代号为ES；
孔的下偏差代号为EI；
轴的上偏差代号为es；
轴的下偏差代号为ei；
（5）尺寸公差（简称公差）
允许尺寸的变动量。
尺寸公差=最大极限尺寸—最小极限尺寸
尺寸公差=上偏差—下偏差。
民
▲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。
（6）公差带和公差带图
公差带是表示公差大小和相对于零线位置的一个区域。
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。
在公差带图中，上、下偏差的距离应成比例，公差带方框的左、右长度根据需要任意确定。
一般用斜线表示孔的公差带；
加点表示轴的公差带。
（7）公差等级（IT）
确定尺寸精确程度的等级。
●国家标准将公差等级分为20级。
IT01、IT0、IT1、IT2、IT3、IT4、IT5、IT6、IT7、IT8、IT9、IT10、IT11、IT12、IT13、IT14、IT15、IT16、IT17、IT18
（8）标准公差
用以确定公差带大小的任一公差。
●标准公差是基本尺寸的函数。
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。
●国家把≤500毫米的基本尺寸范围分成13段，按不同的公差等级列出了各段基本尺寸的公差值。
（9）基本偏差
用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。
一般指靠近零线的那个偏差。
▲根据需要，国家标准分别对孔和轴各规定了28个不同的基本偏差。
从上图可以看出：
a）基本偏差用拉丁字母（一个或两个）表示，大写字母代表孔，小写字母代表轴。
b）
轴的基本偏从a→h为上偏差；
从j→c为下偏差，轴的长度偏差js的上下偏差分别为+和——
c）
孔的基本偏差从A→H为上偏差；
从J→ZC为下偏差。
孔的长度偏差JS的上下偏差分别为+和—
▲轴和孔的另一偏差，可以根据轴和孔的基本偏差和标准公差，按以下代数式计算。
轴的另一偏差（上偏差或下偏差）
es=ei+IT
ei=es—IT
孔的另一偏差：
ES=EI+IT
EI=ES—IT
孔的基本偏差代号：
（大写字母）
A、B、C、CD、D、E、EF、F、FG、G、H、J、JS、K、M、N、P、R、S、T、U、V、X、Y、Z、ZA、ZB、ZC
轴的基本偏差代号：
（小写字母）
a、b、c、cd、d、e、ef、f、fg、g、h、j、js、k、m、n、p、r、s、t、u、v、x、y、z、za、zb、zc
H→代表基准孔
h→代表基准孔
（10）孔、轴的偏差代号
由基本公差与公差等级代号组成。
孔的公差带代号：
例如：
H8、F8、K7、P7等
此公差带的全称为：
基本尺寸为φ50，公差等级为8级，基本偏差为H的孔的公差带。
轴的公差代号：
h7、f7、k6、p6等
此公差带的全称是：
基本尺寸为φ50，公差等级为7级，基本偏差为f的轴的公差带。
（11）基准制
1、基孔制
标准中规定有
2、基轴制
●在一般情况下，优先采用基孔制。
如有特殊需要，允许将任一孔、轴公差带组成配合。
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。
▲基孔制的孔为基准孔、其下偏差为零。
（见下图）
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有效期带形成各种配合的一种制度。
▲基轴制的轴为基准轴，本标准规定的基准轴，其上偏差为零。
从基本偏差系列图中可以看出：
●在基孔制中：
轴的基本偏差a—h用于间隙配合；
j→gc用于过渡配合和过盈配合。
●在基轴制中，孔的基本偏差A——H用于间隙配合；
J→ZC用于过渡配合和过盈配合。
1．1．3配合
（1）配合的定义
在机器或工艺装备的装配中，将基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。
（2）间隙或过盈的定义
孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。
此差值为正时是间隙；
此差值为负时是过盈。
（3）配合种类
根据产品的设计要求，工艺要求和生产实际的需要，国家标准将配合分为三大类。
1）间隙配合
配合种类2）过盈配合
3）过渡配合
（4）间隙配合
孔的公差带完全在轴的公差带之上，任取其中一对孔和轴相配都成为具有间隙的配合（包括最小间隙为零）。
（5）过盈配合
孔的公差带完全在轴的公差之下，任取其中一对孔和轴相配都成为具有过盈的配合（包括最小过盈为零）。
（6）过渡配合
可能具有间隙或过盈的配合。
此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠。
1．1．4公差带及配合的选用原则
公差带及配合的选用可以根据以下三个原则：
a.首先采用优先公差带及优先配合
b.其次采用常用公差带及常用配合
c.再次采用一般用途公差带
1、公差带与配合的选用：
国家标准根据机械工业产品使用的需要，考虑到定值刀具，量具规格的统一，规定了孔的公差带105种；
轴的公差带119种。
●其中规定用孔、轴公差带组合的基孔制配合中：
（a）优先配合13种
（b）常用配合47种（包括13种优先配合）
●其中规定用轴、孔公差带组合的基轴制配合中：
（b）常用配合46种（包括13种优先配合）
2、优先采用基孔制：
对于配合的选用，一般情况下，优先采用基孔制。
这样可以限制刀具、量具的规格数量。
另外，对于孔在加工过程中，不好观察、不易测量，也就是加工工艺性较差，以孔做基准，改变轴的尺寸与孔相配合，可以减少带孔工件的废品率。
其次，也还是因为孔比较难加工，为了降低加工工作量，在保证使用要求的前提下，应当使选用的孔的公差为最大值。
所以，一般在配合中孔的公差等级比轴的公差等级要低一级。
H8/h7、H7/k6。
3、基轴制的选用：
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。
例1：
使用一根冷拔圆作轴，并且此轴与几个具有不同的公差带的孔配合，此时，轴就可以不另行机械加工了。
例2：
标准滚动轴承的外圆与孔的配合，也要采用基轴制。
1．1．5标准公差等级的选用和常用的配合尺寸公差等级的应用
应用
公差等级（IT）
01
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
量块
量规
特精件配合
一般机械
配
合
尺寸
过盈配合
过渡配合
间隙配合
未注尺寸公差
（气割、铸件）
原材料
1．1．6常用的配合尺寸中公差等级的应用
公差等级
IT5
IT6→轴
IT7→孔
IT8、TI9
TI10~
IT12
举例
精密机械
常用
次要处
仪器
航空机械
重要处
机床
汽车制造
非精密机械
矿山
农业机械
1．1．7未注公差尺寸的极限偏差
（1）本标准规定的极限偏差适用于金属切削加工的尺寸，也可用于非切削加工的尺寸。
（2）图样上未注公差尺寸的极限偏差，按本标准规定的系列，由相应的技术文件（如产品设计图样或与之相关的工艺文件）作出具体规定。
（3）
未注公有效期尺寸的公差等级规定为IT12至IT18。
一般孔用H；
轴用h；
长度用±
IT（即Js或js），其数值见表。
说明：
Js→代表孔的上、下偏差的绝对值相等时的偏差代号。
即IESI=IEII；
标准中规定：
职IT=Js（=js）
±
IT12=Js12
孔的长度上、下偏差。
基本尺寸φ18~φ30，查标准公差表得IT12=0.21
IT12=×
0.21=0.105
IT12=Js12=±
0.105
js→代表轴的上、下偏差的绝对值相等时的偏差代号，即IjSI=IjIl
职IT=js（=Js）
12IT=js12
轴的长度上、下偏差。
基本尺寸18~30查标准公差表得IT12=0.21
IT12=js=±
2.1公差与配合的标注
2．1．1公差与配合在装配图中的标注
在装配图中，配合的代号由两个相互结合的孔和轴的代号组成，用分数形式表示，分子为孔的公差带代号、分母为轴的公差带代号，标注的通用形式如下：
基本尺寸=
或基本尺寸、孔的公差带代号/轴的公差带代号。
具体标注如下：
▲大批量生产，只注偏差代号。
2．1．2公差与配合在零件图当中的标注
在零件图上标注公差有三种形式：
（1）
标注公差带代号
（2）标注偏差数值
（3）公差带代号和偏差数值一起标注
（1）标注公差带代号
在零件图上只标注公差代号这种注法是和采用专用量具检验零件统一起来，以适应大批量生产的需要。
因此，不需要标法偏差数值。
●上偏差注在基本尺寸的右上方、下偏差注在基本尺寸的右下方，偏差的数字应比基本尺寸数字小一号。
●如果上偏或下偏差数值为零时，可简写为“O”，另一偏差仍标在原来的位置上。
●如果上、下偏差的数值相同时，则在基本尺寸之后标注“±
”符号，再填写一个偏差数值。
这时，数值的字体高度与基本尺寸字体高度相同。
如下图，这种注法主要用于小批量或单件生产，以便加工和检验时减少辅助时间。
当产量不定时，应标出公差带代号和偏差数值。
第二章形状和位置公差
1．1形状和位置公差概述
零件的功能是由零件的内在特性和其表面状况所决定的。
（1）内在特性
零件的功能因素
（2）表面状况
（1）材质
内在特性包括
（2）材料特性
（3）材料内部的缺陷（缩孔、偏析）等
表面状况包括：
1、零件的边界层的材料状况（如硬度、粒度、残余应力及其不均匀度。
2、零件的几何特性。
●零件的几何特性：
是指零件的实际要素相对其几何理想要素的偏离状况。
1、尺寸的偏离
2、零件要素的形状和位置的偏离
几何特性3、表面粗糙度
4、表面波纹度及表面缺陷
第三章形状和位置公差
3．1形状和位置公差概述：
零件的功能因素
（2）表面状况
1、材质
内在特性包括2、材料特性
3、材料内部的缺陷（缩孔、偏析）等
1、零件的边界层的材料状况（如硬度、粒度、残余
表面状况包括应力及其不均匀度）
2、零件的几何特性
●零件的几何特性：
几何特性1、尺寸的偏离
3、表面粗糙度
4、表面波纹度及表面缺陷
●零件表面误差的综合状况，见下图
●表面粗糙度
●表面波纹度
●表面形状误差
3．2形位公差的应用及意义
a.是用于控制零上各要素的实际形状、方向和相互位置对于理想形状、方向和相互位置的偏离程度，以保证零件的形位几何精度。
b.通过形位公差各项指标的控制所达到的几何精度来保证和提高零件和产品的：
1、工作性能
2、工作精度
3、寿命
4、可靠性
5、制造成本的经济性
3．2．1形位误差的形成
零件上所存在的各项形位误差，一般是由于加工过程中受到加工设备的精度、刀具的安装与磨损、原材料的内应力等各种因素的影响而形成的。
3．2．1．1形状误差的形成
由于加工零件本身的内应力及其装配方式和所受到的切削合力以及机械振动等因素都会使零件偏离其理想形状而产生形状误差。
影响形状误差因素的示例：
1、加工细长零件
2、工件处于悬臂状态
形状误差因素3、薄壁件夹紧变形
4、机床自身的振动
5、主轴和尾座连线与机床轨道不平行
1）当加工细长零件时，两端在端支承的作用下，零件只能绕轴线转动，并相当于简支架，当切削力移到零件的中部时，中部就产生较大的弯矩，因而产生弯曲变形，加工后形成圆柱度误差。
加工时状态自由状态
2）当工件处于悬臂状态时，自由端在切削力的作用下，在水平方向上，向外侧产生位移，即在水平方向上产生弯曲，造成沿零件的长度方向上切削深度的不同，加工后形成圆柱度的误差。
3）加工薄壁因简形空心零件，在三爪自定心长盘夹紧力的作用下产生变形，加工后孔星三棱形，产生圆度误差。
4）由于机床的振动，主轴回转精度受到影响，加工后产生圆度和圆柱度误差。
5）机床主轴和尾座的顶尖连线与机床导轨不平行，加工中切削深度变化，加工后形成圆柱度误差。
3．2．1．2位置误差的形成
由于机床本身存在的定位误差，零件的安装和定位误差，夹具和刀具的安装和调整误差以及夹紧力和切削力引起零件自身变形等各种因素，使零件偏离其正确位置而产生位置误差。
影响位置误差因素的示例：
1、夹具的刚性较差
2、工件安装方法不当
位置误差因素3、钻模、钻套之间存在误差
4、掉头加工
5、钻头轴线与工作台不垂直
1）由于夹具的刚性较差，受切削力影响，夹具产生变形导致切削深度的变化（加工后角铁两侧面产生垂直度误差），当切削力去掉后，夹具恢复正常，但工件的加工面，已不是所要求的加工面。
2）工件在工作台上，由于安装方法不当，夹紧力使工件变形，加工后导致两孔产生平行度误差。
3）由于钻模钻套中心线互相之间存在误差，加工后孔的中心线之间也就产生位置度误差。
4）阶梯轴零件，掉头加工另一端轴颈时，由于定位基准的变化，加工后产生同轴度误差。
5）钻头轴线与工作台存在着垂直度误差，加工后的工件孔与端面会产生垂直度误差。
3．3形位公差和公差带
3．3．1形位公差的提出
按照产品的功能要求对形位误差加以合理的控制，使零件的加工和装配达到一定的精度要求，这就需要设计者在图样上提出形位公差的要求。
形位公差是图样中对要素的形状和位置的最大允许变动量。
它不仅指示出被控制的要素，并给出最大允许变动量的值——即公差值（点、线、面）在被测范围内均受其控制。
●不论控制要素的形状或位置，均是对整个被测要素的形状或位置的变动范围的控制。
因此，设计给出的形位公差要求，实质上是形位公差带的要求，实际要素只要在公差带内，可以具有任何形状，也可以占有任何位置。
3．3．2常见的公差带形式
公差带是由要素本身的特征和设计要求确定的控制点、线、面的常用公差带有9种。
3．3形位公差符号与标注
根据GB/1182的规定，图样中形位公差的要求，应采用国际标准统一规定的符号及框格表示法，并应遵循标注的原则。
3．3．1形位公差的标注原则
1）图样上给定的尺寸和形状，位置的公差要求均是独立的，均需遵循独立原则，不需加注任何符号。
如尺寸和形位之间有相关要求，则应给出相关要求符号。
2）构成零件的各要素均应符合规定的形位公差要求，无一例外。
3）在大多数情况下，零件要素的形位公差由机床和工艺保证，不需在图样中给出只有在高于所保证的精度时，才需给出形位公差要求。
4）由设计给出的形位公差带适用于整个被测要素，否则必须在图样上表示所要求的要素范围。
5）形位公差的给定方向，就是公差带的宽度方向，应垂直于被测要素。
否则，必须在图样上注明。
3．3形位公差的分类及符号
3．3．1形位公差的分类与基本符号
3．2．2形位公差的附加符号
3．2．3形位误差数值的限定符号
设计者对于给定的误差允许值有时会有进一步的限制，应采取误差值的限定符号。
3．2．4形位公差的框格标注
框格标注法清晰而唯一的表达了设计者对被控制要素的形状或位置公差的要求，也即明确无误地规定了控制该要素的形位公差带。
3．2．5被测要素的标注
3．2．6基准要素的标注
基准要素的标注方法
第四章硬度试验
4．1概述
硬度试验是一种比较方便，对材料破坏程度较小的试验方法。
目前应用较多的是压入法，包括；
布式硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、维氏硬度（HV）、显微硬度等。
此外还有刻痕法，应用较少。
●硬度，常被理解为材料抵抗其他物体压入其自身的能力，或抵抗其他物体切削、刻划等塑性变形的能力。
但实际上，硬度并不是一个单纯的金属材料（如：
表面淬火钢、硬质合金、软钢、有色金属合金、淬火钢、调质多）等的力学性能，它是包括了弹性、塑性、加工硬化、强度及钢性等一系列物理量的综合性指标。
由于试验方法和所根据的原理不同，表示硬度的方法也有多种，常用的是：
布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、维氏硬度（Hv），并且各种硬度的数值均为比值（无名数）。
4．2布氏硬度
布氏硬度试验机见下图。
4．2．1布式硬度试验基本原理
用定大小的负荷P，将一定直径的钢球D从被试金属表面压入，保持一定时间，待塑性变形稳定后卸荷。
根据负荷P和压痕面积的比值来计算布氏硬度的大小，记为HB。
若h为压痕深度，d为压痕直径，P为负何，D为钢球直径。
则压痕面积F可由下式计算：
4．2．2布氏硬度试验机的结构和操作
试验机有一个坚固的机体，前面安放工作台，工作台是由丝杠支技的，可以升降。
工作台上面放有平板和V形试样支持台。
试验机内里装有大小杠杆系统。
在大杠的吊架上装有可变换的砝码，供给试验所要求的各种负荷。
主负荷的施加是由电动机经过减速器和连杆传到压头上的。
试验机的预负荷则由压轴部份供给。
在作试验前，先要按照试样的大小和预期硬度范围，选择好合适的负荷，钢球直径和载物台。
并将试样表面磨光，按放在载物台上，再按动电钮，一转动吊架上方的销，使其加上砝码，再搬动操作手柄对试样加一定预负荷，使压头和试样压紧。
然后加上主负荷，并保持规定时间。
卸荷后取下试样，关闭电源。
并把吊架上的销转过90°
，使大杠杆不受砝码的重力。
4．2．3用布氏硬度估计材料的强度
布试硬度试验破坏性小，准确可靠，又很方便，常利用下面的经验公式估计材料的强度（——抗拉强度）
对碳钢：
≈0.36HB
对调质合金结构钢：
≈0.34HB
对铸钢：
≈0.33HB
▲布氏硬度的试验温度为20°
10°
（℃）
▲试验中所用的钢球为具有规定硬度的淬火钢球（HBS）或硬度合金（HBW）钢球。
a.钢球直径：
D=2.5mm和D=5mm时，尺寸偏差不应超过±
0.005mm.
b.D=10mm时允许偏差不应超过0.01mm。
c．钢球的硬度值要大于Hv850（HRC65）
d.表面粗糙度0.025（≈∨12）
4．3洛氏硬度
4．3．1洛氏硬度试验基本原理
洛氏硬度也是用压入法测硬度的一种方法，与布氏硬试验的不同点是，它是用压痕深度计算硬度值。
洛氏硬度的压头分两种：
a.硬质的是顶角为120°
30′的金属石圆锥。
c.软质的是直径为1.588mm的淬火钢球。
（Hv850以上）。
随压头和负荷的搭配，共有15种标度的洛氏硬度。
常用的有三种：
洛氏硬度的试验原理如下图
试验过程：
a.先对试样加Po=10kg的预负荷，其压入深度为h。
b.以ho线作基线,再加主负荷P1,使总负荷P等于规定值,这样压入深度为h.
c.卸去主负荷P1,仍保留初负荷Po,由于试样的弹性变形部分的恢复作用,使压头略有提高。
压入的深度为h1，若此深度距基线的距离为e。
则：
e=h1-ho;
●e越大，表示材料愈软
●e越小，表示材料愈硬
▲取一个常数k，用k-e表示洛氏硬度值。
并选择0.002mm为一个硬度单位。
对Rc（和RA）选K=0.2mm由黑色标度
对RB选K=0.26mm由红色标度
因此，当e=h1-h0=0时
HRC=HRA=100
HRB=130
当e=h1-h0=0.2时
HRC=HRA=0
RC和RA的标度范围是0~100
RB的标度范围是0~130
●各种洛氏硬度都是无名数,互不联系彼此不能换算.分别适用于不同的目的。
4．3．2洛氏硬度试验机的技术要求
a.洛氏硬度试验机示值允许误差为±
1个硬度单位。
（0.002mm）。
b.初负
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