精密机械基础-第4章零件的精度设计与互换性.ppt

* 4 零件的精度设计与互换性 4-1 概述 4-2 尺寸精度设计 4-3 形状与位置精度设计 4-4 表面粗糙度 4-1 概述 加工后, 零件的实际几何参数对其理想参数的变动量, 称加工误差. 零件的加工误差，按其几何特征的不同可分为几类： (1) 尺寸误差 即加工后零件的实际尺寸与理想尺寸之差. (2) 几何形状误差 指零件的实际几何形状(指各种线、面)与理想形状的差别，可分为: 宏观几何形状误差(简称形状误差)，中间几何形状误差(表面波度)；微观几何形状误差(表面粗糙度). 形状误差的波距较大，表面粗糙度的波距较小，表面波度则介于两者之间，三者成因不同，对使用的影响也不一样. 具有加工误差的零件将影响其预定使用功能。故设计时应视其功能要求规定一个合理的允许零件几何参数变动的量—公差, 将几何参数误差控制在公差范围内, 可满足零件的几何精度和互换性要求。 互换性是指在同一规格的一批零(部)件中，任取其一, 不需任何挑选、调整或修配，就能装在仪器上，达到规定的功能要求，这样的一批零(部)件称为具有互换性. 如手表中的零件损坏了，可迅速换上一个同规格的零件，恢复其使用功能。 互换性分为完全互换和不完全互换。前者要求零(部)件在装配时不需要挑选、调整和附加修配；后者则允许零(部)件在装配前进行预先分组，对应组内的零(部)件才可互换，且只适用于厂内组织生产采用。 精度设计与互换性有利于在现代化工业中广泛地组织协作,高效率生产，对产品设计、制造、使用和维修等方面都具有重要意义。 4-2 尺寸精度设计 1 极限与配合的基本术语与定义 (1) 孔与轴 由单一尺寸确定的圆柱形内表面，也包括其它非圆柱形内表面，叫做孔。 由单一尺寸确定的圆柱形外表面，也包括其它非圆柱形外表面，叫做轴。 孔与轴的基本特征表现为包容和被包容的关系,即孔为包容面, 轴为被包容面. 孔的参数用大写字母表示，轴的参数用小写字母表示。 (2) 尺寸 尺寸是指两点之间的线性距离，它由数字和长度单位组成。 根据使用要求，通过强度、刚度计算和结构等方面考虑，所设计确定的尺寸叫做基本尺寸。 用D和d分别表示孔和轴的基本尺寸 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸, 叫做实际尺寸. 用Da和da分别表示孔和轴的实际尺寸 一个孔或轴允许的尺寸的两个极端称为极限尺寸。 用Dmax和dmax分别表示孔和轴的最大极限尺寸 用Dmin和dmin 分别表示孔和轴的最小极限尺寸 (3) 尺寸偏差和公差 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差, 叫做尺寸偏差, 简称偏差. 最大极限尺寸减去基本尺寸得到最大极限偏差，简称上偏差。 孔和轴的上偏差分别用ES和es表示: ES=Dmax-D, es=dmax-d 最小极限尺寸减去基本尺寸得到最小极限偏差，简称下偏差。 孔和轴的下偏差分别用EI和ei表示: EI=Dmin-D, ei=dmin-d 上偏差减下偏差, 即允许尺寸的变动量, 称尺寸公差(简称公差). 孔的公差: Th=Dmax-Dmin=(Dmax-D)-(Dmin-D)=ES-EI 轴的公差: TS=dmax-dmin=es-ei 偏差可为正、负数和零。公差是一个不为零的正数 。 简化 零线代表基本尺寸。以零线为基准确定偏差和公差，正偏差位于零线之上，负偏差位于零线之下。代表上偏差和下偏差或最大极限尺寸和最小极限尺寸的两条平行直线所限定的区域，叫做公差带。公差带的大小及其相对零线位置一经确定，此公差带就完全确定了。 (4) 间隙、过盈与配合 基本尺寸相同且相互结合的孔和轴的公差带之间的关系叫做配合. 对于相互配合的孔和轴，用孔的尺寸减去轴的尺寸, 所得代数差如果大于零称为间隙，用X表示; 所得代数差小于零则称为过盈, 用Y表示. 可能具有间隙或者过盈的配合称为过渡配合. 间隙或过盈允许的变化量叫做配合公差, 用Tf表示. 配合公差总是等于相互配合的孔和轴的公差之和。 国标规定有两种配合制：基孔制和基轴制。 基本偏差为一定的孔的公差带(一般是孔的下偏差为零), 与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度. 基准孔 基本偏差为一定的轴的公差带(一般是轴的上偏差为零), 与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度. 基准轴 公差带图上表示的三种配合关系,孔的公差带在轴的公差带的上方(间隙)，孔的公差带在轴的公差带下方(过盈)，孔的公差带与轴的公差带相交叠(过渡). 间隙配合的最大间隙Xmax和最小间隙Xmin: 过盈配合的最小过盈Ymin和最大过盈Ymax