尺寸设计中公差与配合选取
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第四节常用尺寸公差与配合的选用一、配合制的选用选用配合制时,应从零件的结构、工艺、经济几方面来综合考虑,权衡利弊。
一般情况下,设计时应优先选用基孔制配合。
因为孔通常用定值刀具(如钻头、铰刀、拉刀等)加工,用极限量规检验,所以采用基孔制配合可减少孔公差带的数量,大大减少用定值刀具和极限量规的规格与数量,显然是经济合理的。
但是,在有些情况下采用基轴制配合比较合理。
例如:1)在农业机械,建筑机械等制造中,又是采用具有一定公差等级的冷拉钢材,外径不需要加工,可直接做轴。
在此情况下,应选用基轴制配合。
2)在同一基本尺寸的轴上需要装配几个具有不同配合性质的零件时,应选用基轴制配合。
3)与标准件相配合的孔或轴,应以标准件来确定配合制。
二、公差等级的选用选用公差等级时,要正确处理使用要求、制造工艺和成本之间的关系。
因此,选用公差等级的基本原则是:在满足使用要求的前提下,尽量选取低的公差等级。
另外在确定孔和轴的公差等级关系时,要考虑孔和轴的工艺等价性,即对基本尺寸≤500mm的较高等级的配合,由于孔比同级轴加工困难,当标准公差≤IT8时,国家标准推荐孔比轴低一级相配合,但对标准公差>IT8级或基本尺寸>500mm的配合,由于孔的测量精度比轴容易保证,因而推荐采用同级孔、轴配合。
国家标准推荐的各公差等级的应用范围如下:1)IT01、IT0、IT1级一般用于高精度量块和其他精密尺寸标准块的公差,他们大致相当于量块的1、2、3级精度的公差。
2)IT2~IT5级用于特别精密零件的配合。
3)IT5~IT12级用于配合尺寸公差。
其中IT5(孔到IT6)级用于高精度和重要的配合处。
例如精密机床主轴的轴颈、主轴箱体孔与精密滚动轴承的配合等。
4)IT6(孔到IT7)级用于要求精密配合的情况。
例如机床中一般传动轴和轴承的配合,齿轮、带轮和轴的配合。
5)IT7~IT8级用于一般精度要求的配合。
例如一般机械中速度不高的轴和轴承的配合,在重型机械中用于精度要求较高的配合,在农业机械中则用于较重要的配合。
《GBT18011999极限与配合公差带和配合的选择》一、极限与配合的基本概念极限与配合是机械设计中的重要概念,它涉及到零件的尺寸精度、形状精度和位置精度。
GBT18011999是我国关于极限与配合的国家标准,旨在规范零件加工和检验过程中的尺寸公差、形状公差和位置公差。
1. 极限极限是指零件尺寸允许的最大和最小值。
在实际生产中,由于各种因素的影响,零件尺寸很难达到理想状态。
因此,设定极限值是为了保证零件在一定的尺寸范围内满足使用要求。
2. 配合二、公差带的选择公差带是指在极限尺寸范围内,允许零件尺寸波动的区域。
合理选择公差带,有助于提高零件的加工质量和使用性能。
1. 公差等级的选择(1)零件的功能要求:功能要求高的零件,应选择较高的公差等级;(2)加工工艺:加工难度大、成本高的零件,可选择较低的公差等级;(3)经济性:在满足使用要求的前提下,尽量选择较低的公差等级,以降低生产成本。
2. 配合类型的选择(1)间隙配合:适用于温度变化较大、装配方便、对磨损有一定要求的场合;(2)过渡配合:适用于要求具有一定紧密性和拆卸方便的场合;(3)过盈配合:适用于承受较大载荷、要求较高精度和防松动的场合。
三、公差带和配合的选择方法1. 分析零件的使用要求:了解零件在设备中的功能、工作条件、装配关系等;2. 确定公差等级:根据零件的使用要求,选择合适的公差等级;3. 选择配合类型:根据零件的使用环境和功能要求,选择合适的配合类型;4. 校核:对所选公差带和配合类型进行校核,确保满足使用要求。
《GBT18011999极限与配合公差带和配合的选择》四、公差带和配合的调整与优化在选择公差带和配合的过程中,可能需要对初步方案进行调整和优化,以确保零件的可靠性和经济性。
1. 调整公差带宽度(1)加工能力:若加工设备精度提高,可适当缩小公差带宽度;(2)装配需求:若装配过程中出现困难,可适当增大公差带宽度;(3)成本控制:在满足使用要求的前提下,适当调整公差带宽度,以降低生产成本。
公差与配合的基础知识公差与配合的基础知识一、引言在机械加工和制造领域,公差与配合是非常重要的概念,用于确定零件之间的尺寸关系和互相配合的关系。
准确的公差与配合设计可以确保零件之间的良好连接、运动顺畅和互换性能。
本文将介绍公差与配合的基础知识,包括公差的定义、分类以及常见的配合类型与标记方法。
二、公差的定义与分类1. 公差的定义公差是指允许的尺寸偏差范围,用于确定零件所允许的尺寸变化。
公差通常表示为上下限值,即最大允许尺寸与最小允许尺寸之间的差异。
2. 公差的分类公差可以按照尺寸偏差的正负方向来分类,包括正公差、负公差和零公差。
(1)正公差:指允许的尺寸偏大的范围。
例如,长度为10mm的零件,公差为±0.2mm,则其正公差为0.2mm。
(2)负公差:指允许的尺寸偏小的范围。
例如,长度为10mm的零件,公差为±0.2mm,则其负公差为-0.2mm。
(3)零公差:指允许的尺寸偏差范围为零,即要求零件尺寸完全准确。
对于零公差配合,需要非常高的加工精度,通常用于要求严格的零件连接。
三、常见的配合类型与标记方法1. 配合类型配合类型是指零件之间的相对运动状态和连接特点。
常见的配合类型包括下面几种:(1)间隙配合:零件之间存在一定的间隙,方便拆卸和安装。
例如,轴与孔的配合常采用间隙配合。
(2)过盈配合:零件之间有一定的过盈量,经过压入或加热可实现紧固连接。
例如,轴与轴承的配合常采用过盈配合。
(3)干涉配合:零件之间存在相互干涉,无法无间隙地组装在一起。
例如,销与销孔的配合常采用干涉配合。
2. 配合标记方法配合标记方法是用于表示零件之间配合关系的标识符号。
常见的配合标记方法有以下几种:(1)基本偏差系统:基本偏差系统主要采用字母标记来表示公差等级和配合类型,如H、N、P、A、B等,这种方法适用于广泛的零件配合设计。
(2)线性尺寸公差系统:线性尺寸公差系统通过数值表示公差的上下限值,对每个线性尺寸都进行具体的标记,如0.02、0.05等。
如何在机械设计中选择尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等参数?一般来说,先确定尺寸公差,再确定形位公差。
公差配合的合理首先是功能需要,其次是加工的工艺性,最后是装配和维修的工艺性。
举个例子来说吧,配合来说,都是讲孔轴配合,这个不一定是圆的孔和轴,可以是方的,但是通常为什么是圆的呢,加工方便。
传统加工方式如车加工、铣加工、钻床、磨加工,多数是圆形的加工方式,现在随着激光切割和线切割的普及(成本低了),异形孔的应用也多了。
既然传统方式的加工都是圆形加工,孔轴配合的选择就会有基孔制或基轴制的选择了。
通常,我们孔的加工是钻孔、铰孔、铣刀直接成型。
这样,加工的时候为了方便,我们的尺寸选择方面,就应该选择有现成刀具(钻头、铰刀、铣刀)尺寸的,比如直径14的刀具比较少见,就选择12或15、16的有方便购买的规格,这样,加工成本就很低了,比如选直径30的不选27的,尽管你计算需要27就够了。
公差方面,这样加工孔(不管是平板上的孔还是圆管上的孔),公差带尽可能选加(正)公差,因为特殊公差的刀具很贵很难买,加工的时候刀具旋转时候的抖动(设备精度之一)就会导致加工出来的尺寸略大于刀具直径。
这时候轴的加工就通常是车加工出来的,不受刀具精度限制,所以,基孔制是成本低的选择(就是工艺性好)。
这时候,如果你设计的轴是电机输出轴,那就只能基轴制了,或者是与轴承外圈配合的,也只能选择基轴制的配合。
配合怎么选呢,就是说间隙配合、过渡配合、过盈配合这三个什么时候选用。
简单说来是这样,不重要、不影响装配后的精度(如会有螺丝连接紧固的)选择间隙配合就可以,转动方向是单向、且是连续的工作状态,就是间隙配合即可,至于间隙大小的选择,看装配的难度了,越松就越容易装配。
举个例子,如果是单向间歇运转且转动位移要求精度不高、转速不高的带平键的孔轴配合,也可以选择间隙配合,但是需要有两个90度的相间隔的紧定螺钉紧定定位。
如果是有键配合的,其中一个紧定螺钉要锁在平键的上面。
公差配合选用技巧
公差配合是指在机械设计中,由于零件制造和加工误差的存在,需要通过指定公差来确定配合关系。
公差配合的选用直接影响到机械零件的精度和可靠性,因此需要掌握一些技巧。
1. 合理选取基准尺寸
基准尺寸是指被公差控制的尺寸。
在确定公差配合时,应该根据零件功能、制造工艺和装配要求等因素,选择最为经济合理的基准尺寸。
2. 综合考虑公差类型
公差分为基本公差和限制公差,基本公差是指对零件尺寸和形状精度的控制,限制公差是指对零件间配合关系的控制。
在选用公差配合时,应该根据实际情况综合考虑这两种公差的作用,避免产生不必要的误差。
3. 选取适当的公差等级
公差等级是指公差的大小和精度等级。
在选择公差等级时,应该根据零件的要求和实际情况,选取适当的公差等级,避免过高或过低的公差等级造成损失。
4. 考虑装配方式
在选择公差配合时,应该充分考虑零件的装配方式和顺序,以确保零件之间的配合关系符合要求,并能够顺利装配。
5. 考虑材料变形和热变形
材料变形和热变形会对零件尺寸和形状产生影响,因此在选择公
差配合时,应该考虑材料的变形特性,选取合适的公差配合方式。
总之,公差配合的选用需要充分考虑机械零件的功能、制造工艺、装配要求和材料特性等因素,选取合适的公差配合方式,以确保零件的精度和可靠性。
13.什么称为基本偏差?答: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;位于零线下方时,其基本偏差为上偏差。
见图1图114.什么称为标准公差?答:国标规定的,用以确定公差带大小的任一公差。
15.什么称为配合?答:是指基本尺寸相同的、互相结合的孔和轴公差带之间的关系。
16.什么称为基孔制?答:是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种配合的一种制度。
17.什么称为基轴制?答:是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形成各种配合的一种制度。
18.什么称为配合公差?答: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,也等于互相配合的孔公差带与轴公差带之和。
19.什么称为间隙配合?答:孔的公差带完全在轴的公差带之上,即具有间隙的配合(包括最小间隙等于零的配合)。
20.什么称为过盈配合?答:孔的公差带完全在轴的公差带之下,即具有过盈的配合(包括最小过盈等于零的配合)。
21.什么称为过渡配合?答:在孔与轴的配合中,孔与轴的公差带互相交迭,任取其中一对孔和轴相配,可能具有间隙,也可能具有过盈的配合。
22.基孔制配合为H11/c11或基轴制基孔制配合为C11/h11时,优先配合特性是什么?答:间隙很大,用于很松的、转动很慢的动配合;要求大公差与大间隙的外露组件;要求装配方便的很松的配合。
相当于旧国标的D6/dd6。
23.基孔制配合为H9/d9或基轴制基孔制配合为D9/h9时,优先配合特性是什么?答:间隙很大的自由转动配合,用于精度非主要要求时,或有大的温度变动、高转速或大的轴颈压力时。
相当于旧国标D4/de4。
24.基孔制配合为H8/f7或基轴制基孔制配合为F8/h7时,优先配合特性是什么?答:间隙不大的转动配合,用于中等转速与中等轴颈压力的精确转动;也用于装配较易的中等定位配合。
相当于旧国标D/dc。
25.基孔制配合为H7/g6或基轴制基孔制配合为G7/h6时,优先配合特性是什么?答:间隙很小的滑动配合,用于不希望自由转动、但可自由移动和滑动并要求精密定位时,也可用于要求明确的定位配合。
相当于旧国标D/db。
26.基孔制配合为H7/h6; H8/h7; H9/h9; H11/h11或基轴制基孔制配合为H7/h6; H8/h7; H9/h9;H11/h11时,优先配合特性是什么?答:均为间隙定位配合,零件可自由装拆,而工作时一般相对静止不动。
在最大实体条件下的间隙为零,在最小实体条件下的间隙由公差等级决定。
H7/h6相当于旧国标D/d;H8/h7相当于旧国标D3/d3;H9/h9相当于旧国标D4/d4;H11/h11相当于旧国标D6/d6。
27.基孔制配合为H7/h6或基轴制基孔制配合为K7/h6时,优先配合特性是什么?答:过渡配合,用于精密定位。
相当于旧国标D/gc。
28.基孔制配合为H7/n6或基轴制基孔制配合为N7/h6时,优先配合特性是什么?答:过渡配合,允许有较大过盈的更精密定位。
相当于旧国标D/ga。
29.基孔制配合为H7/p6或基轴制基孔制配合为P7/h6时,优先配合特性是什么?答:过盈定位配合,即小过盈配合,用于定位精度特别重要时,能以最好的定位精度达到部件的刚性及对中性要求,而对内孔随压力无特殊要求,不依靠配合的紧固性传递摩擦负荷。
相当于旧国标D/ga~D/jf。
其中H7小于或等于3mm为过渡配合。
30.基孔制配合为H7/s6或基轴制基孔制配合为S7/h6时,优先配合特性是什么?答:中等压入配合,适用于一般钢件;或用于薄壁件的冷缩配合,用于铸铁件可得到最紧的配合,相当于旧国标D/je。
31.基孔制配合为H7/u6或基轴制基孔制配合为U7/h6时,优先配合特性是什么?答:压入配合,适用于可以随大压入力的零件或不宜承受大压入力的冷缩配合。
32.轴的基本偏差为a;b时,配合特性是什么?答:属间隙配合,可得到特别大的间隙,很少应用。
33.轴的基本偏差为c时,配合特性是什么?答:属间隙配合,可得到很大的间隙,一般适用于缓慢、松弛的动配合。
用于工作条件较差(如农业机械),受力变形,或为了便于装配,面必须保证有较大的间隙时。
推荐配合为H11/c11,其较高级的配合,如H8/c7适用一轴在高温工作的紧密动配合,例如内燃机排气阀和导管。
34.轴的基本偏差为d时,配合特性是什么?答:属间隙配合,配合一般用于IT7~IT11级,透用于松的转动配合,如密封盖、滑轮、空转带轮等与轴的配合。
民适用于大直径滑动轴承配合,如透平机、球磨机、轧滚成型和重型弯曲机及其他重型机械中的一些滑动支承。
35.轴的基本偏差为e时,配合特性是什么?答:属间隙配合,多用于IT7~IT9级,通常适用于要求有明显间隙,易于转动的支承配合,如大跨距、多支点支承等,高等级的e轴适用于大型、高速、重载支承配合,如蜗轮发电机、大型电动机、内燃机、凹轮轴及摇臂支承等。
36.轴的基本偏差为f时,配合特性是什么?答:属间隙配合,多用于IT6~IT8级的一般转动配合。
当温度影响不大时,被广泛用于普通润滑油(脂)润滑的支承,如齿轮箱、小电动机、泵等的转轴与滑动支承的配合。
37.轴的基本偏差为g时,配合特性是什么?答:属间隙配合,配合间隙很小,制造成本高,除很轻负荷的精密装置外,不推荐用于转动配合。
多用于IT5~IT7级,最适合不回转的精密滑动配合,也用于插销等定位配合,如精密连杆轴承、活塞、滑阀及连杆销等。
38.轴的基本偏差为h时,配合特性是什么?答:属间隙配合,多用于IT4~IT11级。
广泛用于无相对转动的零件,作为一般的定位配合,若没有温度变形影响,也用于精密滑动配合。
39.轴的基本偏差为js时,配合特性是什么?答:属过渡配合,为完全对称偏差(+IT/2)。
平均为稍有间隙的配合,多用于IT4-7级,要求间隙比h轴小,并允许略有过盈的定位配合(如联轴器),可用手或木锤装配。
40.轴的基本偏差为k时,配合特性是什么?答:属过渡配合,平均为没有间隙的配合,适用于IT4-IT7级。
,推荐用于稍有过盈的定位配合,倒台为了消除振动用的定位配合。
一般用木锤装配。
41.轴的基本偏差为m时,配合特性是什么?答:属过渡配合,平均为具有小过渡配合。
适用IT4I-T7级,用锤或压力机装配,通常推荐用于紧密的组件配合。
H6/n5配合时为过盈配合。
42.轴的基本偏差为n时,配合特性是什么?答:属过渡配合,平均过盈比m轴稍大,很少得到间隙,适用IT4-IT7级,用锤或压力机装配,通常推荐用于紧密的组件配合。
H6/n5配合时为过盈配合。
43.轴的基本偏差为p时,配合特性是什么?答:属过盈配合,与H6或H7配合时是过盈配合,与H8孔配合时则为过渡配合。
对非铁类零件,为较轻的压入配合,当需要时易于拆卸。
对钢、铸铁或铜、钢组件装配是标准压入配合。
44.轴的基本偏差为r时,配合特性是什么?答:属过盈配合,对铁类零件为中等的入配合,对非铁类零件,为轻打入的配合,当需要时可以拆卸。
与H8孔配合,直径在100mm以上时为过盈配合,直径小时为过渡配合。
45.轴的基本偏差为s时,配合特性是什么?答:属过盈配合,用于钢和铁制零件的永久性和半永久装配。
可产生相当大的结合力。
当用弹性材料,如轻合金时,配合性质与铁类零件的P轴相当。
例如套环压装在轴上、阀座等配合。
尺寸较大时,为了避免损伤配合表面,需有热胀或冷缩法装配。
46.轴的基本偏差为t;u;v;x;y;z时,配合特性是什么?答:属过盈配合,过盈量依次增大,一般不推荐。
47.什么情况下选用基轴制?答:直接使用按基准轴的公差带制造的有一定公差等级(—般为8至11级)而不再进行机械加工的冷拔钢材做轴。
这时,可以选择不同的孔公差带位置来形成各种不同的配合需求。
在农业机械和纺织机械中,这种情况比较多。
加工尺寸小于1mm的精密轴要比加工同级的孔困难得多,因此在仪器仪表制造、钟表生产、无线电和电子行业中,通常使用经过光轧成形的细钢丝直接做轴,这时选用基轴制配合要比基孔制经济效益好。
从结构上考虑,周一根轴在不同部位与几个孔相配合,并且各自有不同的配合要求,这时应考虑采用基轴制配合。
48.与标准件如何配合?答:若与标准件配合,应以标准件为基准件确定配合制。
例如,在滚动轴承支撑结构中,滚动轴承外圈与箱体孔的配合应采用基轴制,轴承内圈与轴颈的配合应该采用基孔制,箱体孔按J7制造,轴颈按k6制造。
49.研磨加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT1~IT5。
50.衍磨加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT4~IT7。
51.金刚石车加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT5~IT7。
52.金刚石镗加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT5~IT7。
53.圆磨加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT5~IT8。
54.平磨加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT5~IT8。
55.拉削加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT5~IT8。
56.精车精镗加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT7~IT9。
57.铰孔加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT6~IT10。
58.铣削加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT8~IT11。
59.刨、插加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT10~IT11。
60.滚压、挤压加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT10~IT11。
61.粗车加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT10~IT12。
62.粗镗加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT10~IT12。
63.钻削加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT10~IT13。
64.冲压加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT10~IT14。
65.砂型铸造加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT14~IT15。
66.金属型铸造加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT14~IT15。
67.锻造加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT15~IT16。
68.气割加工方法,应取公差等级什么范围?答:应取IT15~IT18。
69.确定基本偏差有几种方法?答:确定基本偏差的方法有三种:试验法、计算法和类比法。
70.什么称为试验法?答:试验法就是应用试验的方法确定满足产品工作性能的配合种类,主要用于如航天、航空、国防、核工业以及铁路运输行业中一些关键性机构中,对产品性能影响大而又缺乏经验的重要、关键性的配合。
该方法比较可靠。
其缺点是需进行试验,成本高、周期长。
较少应用。
71.什么称为计算法?答:计算法是根据使用要求通过理论计算来确定配合种类。
其优点是理论依据充分,成本较试验法低,但由于理论计算不可能把机器设备工作环境的各种实际因素考虑得十分周全,因此设计方案不如通过试验法确定的准确。