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零件加工过程精度与测量误差的机械公差标注方法

返回列表 来源: 发布日期: 2022.06.20 浏览次数:1956
(a)零件的互换性

批量生产装配机器时,要求一批匹配的零件只要按零件图的要求加工,就能满足设计性能要求,任何一对都可以装配,不需要任何选择或修理。零件之间的这种性质称为互换性。零件可以互换,可以给机器装配和维修带来方便,也为机器的现代化大规模生产提供了可行性。

(2)与公差相关的术语

零件加工过程中,由于足球机床精度、刀具磨损和测量误差的影响,不可能绝对精确地加工出零件的尺寸。为了保证互换性,零件尺寸的加工误差必须限制在一定的范围内。比如解释公差的相关术语(轴,类似)。
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1.基本尺寸

根据零件的强度和结构要求,在设计时确定尺寸。其值应优先于标准直径或长度。

2.实际尺寸

通过测量得到的尺寸。

3.极限尺寸

允许尺寸变化的两个极限值。它是基于基本尺寸的。两个极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。

4.尺寸偏差(简称偏差)

从基本尺寸中减去一个尺寸得到的代数差。尺寸偏差为:

上限偏差=最大极限尺寸-基本尺寸

下限偏差=最小极限尺寸-基本尺寸

上下偏差统称为极限偏差,可以是正的,负的,也可以是零。

国家标准规定孔的上偏差代号为es,孔的下偏差代号为EI;轴的上偏差代码为es,轴的下偏差代码为ei。

5.尺寸公差(简称公差)

允许的尺寸变化。

公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸=上偏差-下偏差

因为最大极限尺寸总是大于最小极限尺寸,即上偏差总是大于下偏差,所以尺寸公差必须为正。

基本尺寸= 30

最大极限尺寸= 30.010

最小尺寸= 29.990

上限偏差ES=最大极限尺寸-基本尺寸

=30.010-30=+0。010

下限偏差EI=最小极限尺寸-基本尺寸

=29.990-30=-0.010

公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸

=3。010-29.990=0.020

=ES-EI=+0.010-(-0.010)=0.020

如果实际尺寸在30.010-29.990之间,则合格。

6、零线、公共关系区和公差带示意图

如图1b所示,零线是公差带图中用来确定偏差的参考线,即零偏差线。通常零线表示基本尺寸。在零线左端标注“0”、“正”、“负”,零线以上偏差为正;下零线偏差为负。公差带是由两条代表上下偏差的直线定义的区域。公差带的宽度和位置是构成公差带的两个要素。为了简单说明上述术语及其关系,实践中一般用公差带图来表示。公差带图以放大图的形式画出一个方框,并标明零线。框的宽度表示公差值,框的左右长度可根据需要任意确定。为了区分轴和孔的公差带,一般用一条对角线来表示孔的公差带;用圆点表示轴的公差。

7.标准公差和标准公差等级

标准公差是国家标准中列出的任何公差,用来确定公差带的大小。标准公差等级是决定尺寸精度的等级。标准公差分为20个等级,分别是IT01、IT0、IT1和IT-18,代表标准公差,阿拉伯数字代表标准公差等级,其中IT01最高,IT-18最低。对于一定的基本尺寸,标准公差等级越高,标准公差值越小,尺寸精度越高。国家标准将500mm以内的基本尺寸范围分为13段,按照不同的标准公差等级列出了各段基本尺寸的标准公差值,如表所示。

8.基本偏差

用于确定公差带相对于零线的上下偏差。一般指零线附近的偏差。如图2所示,公差带在零线以上时,其基本偏差为下偏差,公差带在零线以下时,其基本偏差为上偏差。
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根据实际需要,国家标准对孔和轴分别规定了28种不同的基本偏差,如图3所示。孔和轴的基本偏差值可从相关表格中找到。从图3中可以看出:

(1)基本偏差代号用拉丁字母表示,基本偏差代号用大写字母表示,轴的基本偏差代号用小写字母表示。因为图中的基本偏差只表示公差带的大小,公差带的一端画为开口。

(2)这个偏差是与A-H的下偏差,与J-ZC的上偏差,JS的上下偏差分别是+IT/2和-IT/2。

(3)轴的基本偏差是与a—h的上偏差,与j—zc的下偏差,js的上下偏差分别为+IT/2T和—IT/2。从基本偏差和标准公差可以计算出孔轴的另一个偏差。

9.轴的公差代号由标准公差等级代号组成,且应写同一个数字。

例如:60H8,表示基本尺寸为60,基本偏差为H,标准公差等级为8的孔的公差带。再比如60f7,表示基本尺寸为60,基本偏差为F,标准公差等级为7级。
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(3)与合作相关的条款

在机器装配中,具有相同基本尺寸并相互组合的孔和轴的公差带之间的关系称为配合。由于孔和轴的实际尺寸不同,装配后可能会出现“间隙”或“干涉”。在孔和轴的配合中,孔的尺寸减去轴的尺寸得到的代数差为正,为间隙,为负为过盈。

1.合作类型

根据间隙或干涉的不同,可分为三类:
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(1)间隙配合孔的公差带在轴的公关带之上,一对孔与轴的任何配合都变成有间隙配合(包括最小间隙为零),如图4a所示。

(2)过盈配合孔公差带在轴公差带以下,与轴配合的任何一对孔都是过盈配合(包括零最小间隙),如图4b所示。

(3)过配合孔的公差带在轴的公差带中相互重叠。如图4c所示,任何一对孔都与轴匹配,可以有间隙或过盈配合。

2.坐标基准系统

国家标准规定了两种基准体系。

(1)基本孔系:具有一定基本偏差的孔的公差带和具有基本偏差的轴的公差带构成一种坐标系,如图5a所示。即在基本尺寸相同的配合中,孔公差带的位置是固定的,通过改变轴公差带的位置,可以得到不同的配合。

由基准孔构成的孔称为基准孔。国家标准规定基准孔的下偏差为零,“H”是基准孔的基本偏差代号。

(2)基轴系的基本偏差是具有一定基本偏差的轴的公差带和具有不同基本偏差的孔的公差带,构成各种配合的体系,如图5b所示。即在基本尺寸相同的配合中,轴公差带的位置是固定的,通过改变孔公差带的位置,可以得到不同的配合。

轴上的孔称为基准轴套。国家标准规定基准轴的上偏差为零,“H”是基准轴的基本偏差代号。

从基本偏差系列可以看出(图3):
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基本孔系中,基准孔H与轴配合,a~h(共11种)间隙配合;J~n(共5种)主要用于过合作;(N、P、R可能是过配合或过盈配合);P~zc(共12种)主要用于过盈配合。

基轴系中,基准轴H与孔配合,A~H(共11种)间隙配合;J~N(共5种)主要用于过合作;(N、P、R可能是过配合或过盈配合);p~ZC(共12种)主要用于过盈配合。

二、公差与配合的选择

公差的选择包括基准系统、配合类别和公差等级。

(一)基准体系

根据基准制国家标准,首选基本孔系,因为一般来说,加工孔比加工轴更难。使用基本孔丝可以限制和减少加工所需的定值工具和量具的规格,从而获得更好的经济效益。

基础井系统通常只在结构设计要求不适合采用基础井系统,或基础井系统有明显经济效果的情况下使用。比如同一根轴配几个不同公差带的孔(如图6)或者冷拔制成的轴不再切削时,就采用基轴系。
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零件与标准匹配时,应根据标准件选择的标准体系来确定,如滚动轴承的轴圈与轴的匹配是基孔系;座圈与机体的孔配合,制成基轴。

合作的选择

国家标准规定了优先选用、一般使用和一般使用的孔和轴的公差带。应根据匹配特点和功能,尽可能选择优先匹配和普通匹配。当零件之间有相对转动或运动时,必须选择间隙配合;当零件之间没有键、销等紧固件,仅通过结合面之间的过盈实现传动时,必须选择过盈配合。当零件之间没有相对运动,同轴度较高,且这种配合不传递动力时,通常选择过盈配合。

(三)准公共关系层次的选择

在保证零件使用要求的条件下,应尽量选择较低的标准公差等级,即较大数量的标准公差等级和较大的公差值,以降低零件的制造成本。由于孔的加工难度较大,当标准公差等级高于IT8时,基本尺寸达到500mm时,孔的标准公差等级应比轴低一级(如孔8级、轴7级)才能加工孔。因为公差等级越高,加工难度越大。当标准公差级别较低时,可以为轴和孔的配合选择相同的标准公共关系级别。

通常IT01~IT14用于块规和轨距;IT5~IT12用于匹配尺寸;IT12~IT18用于不匹配的尺寸。

三、公差和配合的注法和查表

(1)与装配图相匹配的注射方法

配合码由配合孔和轴的公差带码组成,用分数形式表示,分子为孔的公差带码;是分母轴的公差带代码(使用斜划线时,斜划线应与分子和分母中的代码齐平)。

从上面的分析可以看出,在配位密码中,如果分子中含有H,则是一个基孔配位;如果分配了H,则是基轴匹配。如果分布含有H,分布也含有H,则是基孔与基准轴配合的间隙配合,即最小间隙为零。一般可视为基孔系配合或基轴系配合。

装配图中的注射方法有以下三种形式:

(1)标出孔和轴的配合代号,如图7a所示。这种注射方法是最广泛使用的。
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(2)当零件与标准件或外购件匹配时,装配图中只能标注零件的公差带代码。如图7b所示,轴颈与滚动轴承套圈配合时,只注射轴颈φ30k 6;只注射底座的孔φ62J7,用于底座孔与滚动轴承座圈的配合。

(3)标出孔和轴的极限偏差,如图8所示。这种注入方式主要用于非标准匹配。
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(2)在零件图中注明公差方法

零件图中有以下三种形式的公差标注:

1.标记公差带代码。

如图9a所示,这种注射方法通常用于大规模生产。因为它与使用专用测量工具检查零件是统一的,所以不需要注入偏差值。

2.标记偏差值。

这种注射方法常用于小批量或单件生产,以便在加工和检验时进行比较。要注意村里的偏差值;

(1)上下偏差值不同时,上偏差应标注在基本尺寸的右上方,下偏差应标注在右下方,并与基本尺寸在同一底线上。偏差号应比基本尺寸号小一个尺寸,小数点前整位数对齐,后面小数位相同,如图中ф30。
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(2)上偏差或下偏差为零时,应缩写为“0”,前面无“+”或“-”,后面无小数点;另一个偏差按原位置写入,其位“0”对齐,如图ф30。

(3)上下偏差煤值绝对值相同的,在基本尺寸后加一个“加减”,只填一个偏差值,与基本尺寸相同,如ф 80 0.017。

3.同时记下村里公差带和偏差值的代码。

偏差应该用括号括起来。这种标记形式综合了前两种标记形式的优点,常用于产品转换频繁的生产中。

根据国家标准,同一零件图的公差只能用一种形式标注。

(3)极限偏差值查表

当孔或轴的基本尺寸、基本偏差代号和标准公差等级确定后,可直接从极限偏差表中查出孔或轴的上下偏差;对于基准件(基准孔和基准轴),直接从标准公差表中检查它们。

[例10-3]查表写出ф30和ф18的轴和孔的偏差值。

1、检查ф30轴线和孔的偏差值。

从配套代码中可以看出,孔和轴的基本尺寸为ф30,孔为基准孔,公差等级为7级;配合轴的基本偏差代号为F,公差等级为6级,属于基孔系间隙配合。

2.检查ф30H7基准孔。附表中发现,基本尺寸为24~30的水平线与H7的垂直线相交,上下偏差为微米(即mm),因此ф30H7可写成ф30。0.021是基准孔的公差。因此,它也可以在标准公差表中找到。基本尺寸> 18° ~ 30°的水平线与IT7垂直线的交点为21μm(即0.021mm)。可知基准孔的上偏差为+0.021,下偏差为“0”。

3.检查ф30f6轴。

附表6-1中,基本尺寸> 24 ~ 30的横排与f6纵列的交点的上下偏差为微米(即mm),因此ф30f6可写成ф30。

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