9.5 零件的尺寸公差在线视频

大家好

我是华北电力大学

工程图学 课程的主讲老师 杨志凌

今天我们一起学习尺寸公差的相关知识

在零件的加工过程中

由于受机床

刀具

夹具

量具

和操作者技术水平等方面的影响

最终得到的实际零件的尺寸

形状

位置

和表面质量

必然存在加工误差

如果加工误差过大

就会影响该零件在机器中的装配

进而影响整台机器的性能

零件图上的技术要求包括尺寸公差

几何公差

表面结构要求等内容

技术要求使得工程师能够为零件的形状

位置和尺寸指定一个合理的误差范围

从而控制加工误差

在零件的每道工序之后

要根据技术要求

对零件进行检验

合格后才能进行下一道工序

最常见的加工误差是尺寸误差

相对零件图上的理想尺寸

实际零件的完工尺寸

必然存在一定误差

并且误差不可能完全相同

例如

图纸中圆柱的直径为25mm

工程师指定了加工误差的范围

是-0.026mm到+0.026mm

其中-0.026mm是下偏差

+0.026mm是上偏差

因此

合格零件的直径的变动量为0.052mm

即尺寸公差数值为0.052mm

根据图纸生产了四个零件

它们的直径分别为

25.050mm

24.982mm

25.019mm

和24.964mm

其中有两个零件合格

两个零件不合格

在标注的尺寸Ø25±0.026中

Ø25是基本尺寸

是设计时根据设计要求

确定下来的理想尺寸

实际尺寸是在实际零件上

通过测量所得的尺寸

在不考虑测量误差的前提下

该测量数值被认为是实际尺寸的真值

极限尺寸是工程师确定的

允许尺寸变动的两个界限值

它以基本尺寸为基准来确定

其中两个界限值中较大一个为最大极限尺寸

较小的一个为最小极限尺寸

合格零件的实际尺寸应当介于最小

和最大极限尺寸之间

Ø25±0.026的最小极限尺寸为Ø24.974mm

最大极限尺寸为Ø25.026mm

尺寸偏差

或者简称偏差

是某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差

偏差有上偏差

下偏差和实际偏差

国标规定

上偏差和下偏差用ES es和EI ei来表示

大写表示孔

小写表示轴

上偏差(ES或es)=最大极限尺寸-基本尺寸

下偏差(EI或ei)=最小极限尺寸-基本尺寸

上下偏差统称为极限偏差

某个实际零件尺寸的实际偏差＝实际尺寸－基本尺寸

实际偏差在上下偏差所确定的区域内为合格

偏差的数值可以是正值

负值或零

如前所述

尺寸公差简称公差

是允许尺寸的变动量

即公差＝最大极限尺寸－最小极限尺寸

=上偏差-下偏差

公差始终是正值

因此

零件合格的条件可以表述为

最小极限尺寸 ≤ 实际尺寸 ≤ 最大极限尺寸

或者下偏差 ≤ 实际偏差 ≤ 上偏差

为了方便设计和生产

国家标准对公差值分别进行标准化和系列化

国标表列的公差称为标准公差

标准公差的数值与基本尺寸分段和公差等级有关

公差等级是确定尺寸精度的等级

国标将公差等级分为20级

IT01 IT0 IT1 IT2……IT18

IT是ISO Tolerance的缩写

数字表示公差等级

从IT01至IT18

公差等级依次降低

即尺寸精度依次降低

在基本尺寸分段相同时

相应的标准公差值则依次增大

工程师要正确 合理地处理

零件使用要求和制造工艺

加工成本之间的关系

在满足使用要求的前提下

尽可能选择较低的公差等级

在一般情况下

孔选用IT6～IT12

轴选用IT5～IT12

IT13～IT18用于自由公差

不需要标注

IT01～IT4为精密加工

或为未来预留

如图所示为GB/T1800.2-1998

标准公差数值表的部分内容

表的单位是微米

从表中可以看到

最左一列是尺寸分段

注意单位是毫米

最上一行是公差等级

例如

轴的直径为45mm

标准公差等级IT为6

则其公差为16微米

即0.016毫米

从表中可以看到

在同一尺寸分段上

随着公差等级降低

公差数值逐渐增大

对零件加工误差的约束越松

而对于同一公差等级

不同尺寸分段的公差数值也是不同的

随着基本尺寸的增大

公差数值逐渐增大

零件的加工误差最终会影响零件的装配

在图纸上

相同基本尺寸的轴和孔装配在一起

轴和孔的转向轮廓线重合在一起

但是

由于加工误差的存在

相同基本尺寸的实际轴和孔装配在一起时

可能发生两种情况

当孔的实际尺寸大于等于轴的实际尺寸时

也就是孔比轴大

此时存在间隙

当孔的实际尺寸小于等于轴的实际尺寸时

也就是孔比轴小

此时存在过盈

装配时的过盈量的数量级是百分之一毫米

通常表现为摩檫力增大 装配困难

在实际装配中

可以采用一些工艺方法

将存在过盈的轴装入孔中

两个零件装配的松紧

是由它们的工作状态决定的

间隙和过盈在不同的工作状态中都有它们的作用

如果装配在一起的轴和孔之间

在工作状态下有相对运动

则间隙是有利的

即轴的实际尺寸必须小于孔的实际尺寸

装配容易 并且运动轻松

如果装配在一起的轴和孔之间

在工作状态下必须固定在一起

不允许有相对运动

则过盈是有利的

即孔和轴的表面存在很大的摩檫力

使得它们固定在一起

对称的上下偏差无法控制

实际零件装配时出现间隙还是过盈

因此工程师确定的极限尺寸

可能在基本尺寸线的同一侧

也就是最小极限尺寸和

最大极限尺寸都小于基本尺寸

或者都大于基本尺寸

这样就可以控制实际零件的孔一定比轴大

如左下图

或者一定比轴小

如右下图

尺寸公差带 简称公差带

是由代表上下偏差的两条直线所确定的一个区域

公差带图是用来表示某一尺寸的偏差范围的图形

在公差带图中

用于确定极限偏差位置的一条基准直线被称为零线

即零偏差线

通常零偏差线表示基本尺寸

画公差带图时

通常轴的公差带图不画剖面线

孔的公差带图画剖面线

观察公差带图可知

孔或轴的公差带由公差带的宽度

和公差带的位置两个要素决定

公差带的宽度确定了零件的尺寸精度

如前所示

国家标准使用标准公差IT规定公差带的宽度

工程师通过选择标准公差等级

来确定零件的尺寸精度

例如IT6 IT9 IT13

公差带的位置确定了配合的松紧

国标规定用两个极限偏差中

靠近零线的那个极限偏差确定公差带的位置

称为基本偏差

如右图所示

当公差带位于零线上方时

基本偏差为下偏差

当公差带位于零线下方时

基本偏差为上偏差

为了满足不同的装配要求

国家标准使用基本偏差代号

规定了孔和轴的基本偏差系列

基本偏差代号用拉丁字母及其顺序表示

孔用大写字母

轴用小写字母

在26个字母中

除去I L O Q W(i l o q w)

五个易与其它含义混淆的字母不用外

增加了7个用两个字母表示的基本偏差

即孔和轴各有28个基本偏差

孔的28个基本偏差数值逐渐减小

A～H是下偏差 为正值

J～ZC时上偏差 且为负值

JS的公差带对称地分布在零线的上下两侧

因此其基本偏差为上偏差(+IT/2)或下偏差(-IT/2)

H的基本偏差均为0

从图中可以看到

基本偏差只确定了公差带的一个偏差

所以图中每个公差带的另一端是开口的

公差带的另一个偏差由公差带的宽度

即标准公差决定

基本偏差系列图只反映了

同一基本尺寸下不同基本偏差的相对位置

具体的数值由国家标准的基本偏差表中查取

这是孔的基本偏差表的节选片段

左边是尺寸分段

最上是基本偏差代号

查出的基本偏差数值的单位是微米

轴的基本偏差代号是采用小写字母

轴的28个基本偏差数值逐渐增大

a～h是上偏差(es) 为负值

j～zc的基本偏差为下偏差(ei) 且为正值

轴js的公差带对称地分布在零线的上下两侧

其基本偏差为上偏差(+IT/2)或下偏差(-IT/2)

轴h的基本偏差均为0

国标对这28个基本偏差的数值做了规定

这是轴的基本偏差表的节选片段

使用方法与前面孔的基本偏差表相同

基本偏差代号和标准公差等级

组合起来就构成了尺寸公差代号

例如H7/G7/H6等等

理论上

28个基本偏差代号

和20个标准公差等级

可以为同一基本代号的孔或轴组合出560个尺寸公差

但是在机械产品设计中常用的不过三十余个

国家标准提供了孔和轴的优先常用公差的极限偏差表

同学们可以在教材的附录中找到它

例如Φ25H7

首先在左边一列找到Φ25

属于大于24至30尺寸段

然后在最高一行找到基本偏差H

在H下面找到属于H的IT7

从IT7向下

从大于24至30尺寸段向右

在相交处的方格里找到相应的上偏差+21和下偏差0

注意单位是微米

因此可以得到Φ25H7的上偏差是+0.021毫米

下偏差是0毫米

采用相同的方法

可以得到Φ25G7的上偏差是+0.028毫米

下偏差是+0 .007毫米

Φ25H6的上偏差是+0.013毫米

下偏差是0毫米

在零件图中

与其它零件有配合要求的尺寸要标注尺寸公差

尺寸公差在零件图中的标注形式有三种

对于批量生产的零件

在基本尺寸之后直接标注公差带代号

如下图所示

对于小批量试制的零件

应当在基本尺寸之后标注上下偏差数值

偏差数字应比公称尺寸数字小一号

上偏差写在右上角

下偏差写在右下角

上下偏差前面必须标出正负号

上下偏差的小数点必须对齐

小数点后的位数也必须相同

一般是三位 不足三位要补零

当上偏差或下偏差为零时

用数字0标出

并与另一偏差的小数点前的个位数对齐

当上下偏差数值相同时

偏差只需注写一个数字

并应在偏差与基本尺寸之间注出符号±

且两者字高相同

也可以在基本尺寸之后线标注公差带代号

并在公差带代号之后的括号里标注上下偏差数值

尺寸公差是零件图技术要求的重要组成部分

请同学们课后及时复习消化

下次课再见