轴公差具体计算.docx

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轴公差具体计算

轴公差的计算

机械制造中的互换性与标准化

互换性概述

互换性及其意义

在机械和仪器制造业中，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（如钳工修配）就能装到机器上,达到规定的功能要求，这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。

日常生活中使用的自行车和手表的零件，就是按互换性要求生产的。

当自行车或手表零件损坏时,修理人员很快就能用同样规格的零件换上，恢复自行车和手表的功能.

互换性给产品的设计、制造和使用维修带来了很大的方便。

从设计方面看，按互换性进行设计，就可以最大限度地采用标准件、通用件，大大减少绘图、计算等工作量，缩短设计周期，并有利于产品多样化和计算机辅助设计。

从制造方面看，互换性有利于组织大规模专业化生产，有利于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造,实现加工和装配过程的机械化、自动化，从而减轻工人的劳动强度,提高生产率，保证产品质量,降低生产成本。

从使用方面看,零部件具有互换性，可以及时更换那些已经磨损或损坏了的零部件，减少了机器的维修时间和费用,保证机器能够连续而持久地运转.

综上所述，零件和部件的互换性对保证产品质量、提高生产率和增加经济效益具有重要意义，它已成为现代制造业普遍遵守的原则。

互换性的分类

按互换的范围，可分为功能互换和几何参数互换.功能互换是指零部件的几何参数、物理性能、化学性能及力学性能等方面都具有互换性，又称为广义互换；几何参数互换是指零部件的尺寸、形状、位置及表面粗糙度等参数具有互换性，又称为狭义互换。

本章只研究几何参数互换。

按互换程度，可分为完全互换和不完全互换。

若一批零件或部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配,装配后即能满足预定的要求，这叫完全互换。

当装配精度要求较高时，采用完全互换将使零件制造精度要求提高，加工困难,成本增高，这时可适当降低零件的制造精度,使之便于加工，而在加工好后,通过测量将零件按实际尺寸的大小分为若干组，两个相同组号的零件相装配，这样既可保证装配精度，又能解决加工难的问题，这叫分组装配。

仅同一组内零件有互换性,组与组之间不能互换，这种情况属不完全互换。

装配时需要调整的零部件也属于不完全互换。

一般地说，使用要求与制造水平、经济效益没有矛盾时，可采用完全互换；反之,采用不完全互换。

不完全互换通常用于部件或机构的制造厂内部的装配，而厂外协作往往要求完全互换.

公差与检测——实现互换性的条件

零件在加工过程中，不可避免地会产生各种误差,想把同一规格的一批零件的几何参数做得完全一致是不可能的，也是不必要的，实际上，只要把几何参数的误差控制在一定范围内，就能满足互换性的要求。

零件几何参数误差的允许范围称为公差，包括尺寸公差、形状公差和位置公差等。

加工好的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断,检测不仅用于评定零件合格与否，而且用于分析不合格的原因，及时调整生产,监督工艺过程，预防废品产生。

检测是机械制造的“眼睛”。

无数事实证明，产品质量的提高，除设计和加工精度的提高外,往往更有赖于检测精度的提高.

综上所述，合理确定公差与正确进行检测，是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的手段和条件.

尺寸公差与配合

基本术语及其定义

有关孔和轴的定义

1．孔通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）.

2．基准孔在基孔制配合中选作基准的孔。

3．轴通常指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）.

4．基准轴在基轴制配合中选作基准的轴.

在公差与配合中，孔和轴的关系表现为包容和被包容的关系，即孔为包容面，轴为被包容面。

在加工过程中，随着余量的切除，孔的尺寸由小变大，轴的尺寸则由大变小。

孔和轴的定义明确了公差与配合国家标准的应用范围。

在公差与配合中，孔和轴都是由单一尺寸确定的，例如圆柱体的直径、键与键槽的宽度等。

由单一尺寸A所形成的内、外表面如图6-1所示.

图6-1孔和轴的定义示意图

有关尺寸的术语及定义

1．尺寸

以特定单位表示线性尺寸的数值称为尺寸。

更广义的是包括角度单位表示角度尺寸的数值.

2．基本尺寸

由设计给定的尺寸,称为基本尺寸。

它是按产品的使用要求，根据零件的强度、刚度等计算或试验、类比等经验而确定，并按标准直径或标准长度圆整后所给的尺寸.是计算偏差的起始尺寸。

相互配合的孔、轴基本尺寸相同。

3．实际尺寸

通过测量获得的某一孔、轴的尺寸,称为实际尺寸。

由于测量误差的存在，实际尺寸并非尺寸的真值，同时，由于形位误差等影响,同一零件表面的不同位置、不同方向的实际尺寸也往往是不等的。

4．极限尺寸

允许尺寸变化的两个极限值,称为极限尺寸。

两个极限尺寸中，较大的一个称为最大极限尺寸（孔Dmax、轴dmax），较小的一个称为最小极限尺寸（孔Dmin、轴dmin）。

图6—2所示.

图6—2极限尺寸

5．最大实体状态（MMC）和最大实体尺寸（MMS）

在尺寸极限范围以内，具有材料量最多时的状态称为最大实体状态.在此状态下的尺寸，称为最大实体尺寸.对于轴和孔来讲，分别是轴的最大极限尺寸dmax和孔的最小极限尺寸Dmin。

6．最小实体状态（LMC）和最小实体尺寸（LMS）

在尺寸极限范围以内，具有材料量最少时的状态称为最小实体状态.在此状态下的尺寸，称为最小实体尺寸。

它是轴的最小极限尺寸dmin和孔的最大极限尺寸Dmax。

有关偏差和公差的术语及定义

1.尺寸偏差（简称偏差）

某一尺寸（实际尺寸、极限尺寸）减其基本尺寸所得的代数差，简称偏差。

2．极限偏差

极限偏差包括上偏差和下偏差为。

孔的上、下偏差代号用大写字母ES、EI表示,轴的上、下偏差代号用小写字母es、ei表示,如图6—3所示。

最大极限尺寸减其基本尺寸的代数差称为上偏差（ES、es），最小极限尺寸减其基本尺寸的代数差称为下偏差（EI、ei）。

3．实际偏差

实际尺寸减其基本尺寸的代数差，称为实际偏差。

合格零件的实际偏差应在规定的极限偏差范围内。

由于极限尺寸可以大于、等于或小于基本尺寸，所以偏差可以为正值、零或负值.偏差值除零外，应标上相应的“＋”号或“－”号，极限偏差用于控制实际偏差。

4。

尺寸公差（简称公差）

最大极限尺寸与最小极限尺寸的代数差，称为尺寸公差，也等于上偏差与下偏差的代数差的绝对值。

它是允许尺寸的变化量,尺寸公差是个没有符号的绝对值。

如图3-3所示。

（a）（b）

图6-3尺寸、偏差和公差

孔的公差Th＝|Dmax－Dmin|＝｜ES－EI｜（6—1）

轴的公差TS＝|dmax－dmin|＝|es－ei｜（6—2）

例6-1:

基本尺寸为φ50mm，最大极限尺寸为φ50.008mm,最小极限尺寸为φ49.992mm，试计算偏差和公差。

解：

上偏差＝最大极限尺寸－基本尺寸

＝50。

008－50＝0。

008mm

下偏差＝最小极限尺寸—基本尺寸

＝49.992－50＝－0.008mm

　　公差＝最大极限尺寸－最小极限尺寸

　　　　　＝50.008－49.992＝0。

016mm

　　公差＝上偏差－下偏差

　　　　　＝0.008－（－0.008）＝0。

016mm

公差与偏差是两个不同的概念:

公差代表制造精度的要求，是指上下尺寸的变动范围，反映加工难易的程度,当基本尺寸相同时，公差越大，制造难度越低加工越容易,不同尺寸不同公差值时，可用相对尺寸精度来测量其制造难易程度；而偏差是表示偏离基本尺寸的多少与加工的难易程度无关.公差是不为零的绝对值;而偏差可以为正、负或零。

公差影响配合的精度。

而偏差影响配合的松紧程度。

5．零线和公差带

图3-3是公差与配合的一个示意图，它表示了两个相互结合的孔、轴的基本尺寸、极限尺寸、极限偏差与公差的相互关系。

在应用中,为简单起见，一般以公差与配合图解（图

6—4）来表示。

　　零线:

在公差与配合图解（简称公差带图）中，确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。

通常零线表示基本尺寸。

正偏差位于零线的上方，负偏差位于零线的下方。

　　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一个区域，叫公差带。

　　在国标中，公差带包括了“公差带大小”与“公差带位置"两个参数。

前者由标准公差确定,后者由基本偏差确定。

6．基本偏差

基本偏差是用来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。

当公差带位于零线上方时，其基本偏差为下偏差；当公差带位于零线下方时，其基本偏差为上偏差.

7．标准公差

国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差，称为标准公差。

有关配合的术语及定义

1．配合

配合是指基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。

根据相互配合的孔和轴公差带不同的相互位置关系，配合一般可分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三类.

2．间隙与过盈

孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差，其值大于零时称为间隙,小于零时称为过盈。

一般用X表示间隙量，用Y表示过盈量。

3．间隙配合

具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合，称为间隙配合。

一般此时孔的公差带在轴的公差带之上。

图6-5所示。

图6—5间隙配合

表示间隙配合松紧程度的特征值是最大间隙和最小间隙，也可用平均间隙表示.

最大间隙是孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸之差,用Xmax表示，即

Xmax=Dmax－dmin=ES－ei（6—3）

最小间隙是孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差，用Xmin表示，即

Xmin=Dmin－dmax=EI－es（6-4）

最大间隙与最小间隙的平均值称为平均间隙，用Xav表示,即

Xav=（Xmax+Xmin）/2（6—5）

配合公差（或间隙公差）：

是允许间隙的变动量,它等于最大间隙与最小间隙之代数差的绝对值。

也等于相互配合的孔公差和轴公差之和。

4．过盈配合

具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合，称为过盈配合。

一般此时孔的公差带在轴的公差带之下。

图6-6所示。

图6-6过盈配合

表示过盈配合松紧程度的特征值是最大过盈和最小过盈，也可用平均过盈.

最小过盈是孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸之差,用Ymin表示,即

Ymin=Dmax－dmin=ES－ei（6-6）

最大过盈是孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差，用Ymax表示,即

Ymax=Dmin－dmax=EI－es（6—7）

最大过盈与最小过盈的平均值称为平均过盈，用Yav表示，即

Yav=（Ymax+Ymin）/2（6—8）

配合公差（或过盈公差）：

是允许过盈的变动量，它等于最小过盈与最大过盈之代数差的绝对值.也等于相互配合的孔公差和轴公差之和。

5．过渡配合

可能具有间隙或过盈的配合，称为过渡配合。

一般此时孔的公差带与轴的公差相互交叠.图6-7所示。

图6-7过渡配合

表示过渡配合松紧程度的特征值是最大间隙和最大过盈。

最大间隙是孔的最大极限尺寸与轴的最小极限尺寸之差,用Xmax表示，即

Xmax=Dmax－dmin=ES－ei（6—9）

最大过盈是孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差，用Ymax表示,即

Ymax=Dmin－dmax=EI－es（6—10）

最大间隙与最大过盈的平均值称为平均间隙或平均过盈，即

Xav（或Yav）=（Xmax+Ymax）/2（6-11）

配合公差：

它等于最大间隙与最大过盈之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差和轴公差之和.

7．基准制

在确定配合的过程中，孔、轴公差带位置相对变动,就可获得不同配合性质，如果把其中一个公差带位置固定，而改变另一个公差带的位置从中