根据上述基本原则,已知轴的基本偏差,确定孔的基本偏差时应遵守的两条规则: 通用规则和特殊规则。
(1)通用规则universal rule 。用同名代号(例如A与a)表示的孔、轴的基本偏差绝对值相等,而符号相反。即EI = - es , ES = - ei
通用规则的适用范围: ①基本尺寸不大于500mm,所有标准公差等级的 A~H(无论孔、轴公差等级是否相同); ②基本尺寸不大于500mm,标准公差等级低于IT8 的K、M、N(孔、轴公差等级相同); ③基本尺寸不大于500mm ,标准公差等级低于IT7 P~ZC(孔、轴公差等级相同);
④基本尺寸大于500mm,所有标准公差等级的孔的所有基本偏差(孔、轴公差等级相同)
(2)特殊规则special rule 。 为保证加工工艺的等价性:
①对标准公差等级?IT8且基本偏差代号为K、M、N的孔采用与高一级的轴相配合(如H8/k7,K8/h7);
②对标准公差等级?IT7且基本偏差代号为P至ZC的孔采用与高一级的轴相配合(例如H7/u6,U7/h6)。
给定孔的基本偏差为相同公差带的轴的基本偏差数值的相反数加上一个?值,即: ES=-ei+? 其中,?=ITn-ITn?1 例:查表确定?80H8/r8,?80R8/h8,?30H7/p6,?30P7/h6极限偏差数值。 解:查附表。?80:IT8=46?m,?30:IT7=21?m,IT6=13?m 则: ?80H8:EI=0,?80h8:es=0, ei=-46 ?m
?30H7:EI=0, ES=+21?m;?30h6:es=0,ei=-13?m
r:ei=+43?m;R:ES=-43?m;p:ei=+22?m:P:ES=-22+8=-14?m
§3-4圆柱结合的精度设计
圆柱结合的精度设计,即极限与配合的选择包括基准制的选择、标准公差等级的选择和配合的选择。
一、基准制的选择
1.一般情况下应优先选用基孔制配合
因为中小尺寸的孔多采用定值刀具(如钻头、铰刀、拉刀等)加工,用定值量具(如光滑极限量规)检验。
2.某些情况下选用基轴制配合经济合理 ①直接采用冷拔钢作轴。
②由于结构的需要,同一基本尺寸的轴与多个孔相配合,且配合性质不同。 ③与标准件配合时,以标准件作为基准件确定基准制。
a. 与滚动轴承配合:轴颈加工采用基孔制配合。外壳孔加工采用基轴制; b. 带轮、齿轮与电机轴配合采用基轴制; c. 键、销等配合采用基轴制。
3.在某些特殊场合,允许采用任一孔、轴公差带组成的非基准件配合。 二、标准公差等级的选择
选择标准公差等级的基本原则:在充分满足使用要求的前提下,尽量选择较低的公差等级。
选择公差等级时应注意以下几个问题: (1)孔和轴的工艺等价性;
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对于基本尺寸小于500mm,标准公差等级?= 8级时,孔应与高一级的轴配合。标准公差等级>= 8级孔可与同一级的轴配合。 (2)相配件的精度;
滚动轴承相配合的轴颈和箱体孔的标准公差等级决定于相配件滚动轴承的类型和公差等级。
(3)配合性质;
过盈、过渡配合公差等级不能太低,否则效果不好。
(4)根据零件的功能要求和工作条件,确定主次配合表面。确定主次配合表面及非配合表面;
(5)掌握各种加工方法所能达到的公差等级; (6)掌握公差等级的应用范围。 三、配合的选择
在选定基准制和公差等级后,就确定了基准孔或基准轴的公差带以及相应的非基准件公差带的大小,因此配合的选择实际上就是要确定非基准件公差带的位置,即确定非基准件的基本偏差代号。
选择配合的方法:计算法、试验法、类比法
1.计算法
根据流体润滑理论来计算保证液体摩擦状态所需的间隙,根据弹性变形理论计算过盈配合所需的最小过盈等。
2.试验法
对机器性能影响比较大的重要配合,需用试验法来确定合理的极限间隙或极限过盈。 3.类比法
①用类比法选择配合的大体选择方向。
②工作时,相结合的零件间有相对运动时,还应考虑其运动形式、运动速度、运动精度、支撑数目、润滑条件等。
③对过盈配合零件,承受动载荷要比承受静载荷的过盈大些;对间隙配合,则间隙应小些。
④形状或位置误差较大或结合面较长时,对过盈配合,过盈应减小,对间隙配合,间隙应增加。
⑤表面越粗糙,对过盈配合,过盈应增加;对间隙配合,间隙应减小。
⑥生产类型不同,对配合的松紧程度影响也不同。
⑦当装配温度与工作温度相差较大时,特别是孔、轴温度相差较大或其统膨胀系数差异较大时,应考虑热变形的影响。这对于高温或低温下工作的机器尤为重要。
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注意:尽量选用常用公差带及优先、常用配合
四、线性尺寸的未注公差的选用
线性尺寸未注公差(一般公差)是指在车间一般工艺条件下,机床设备的一般加工能力可以保证的公差。GB/T1804—2000
对于一般公差,在图样上只标注基本尺寸,不标注极限偏差,零件加工后一般不作检验。若对其合格性发生争议,可根据极限偏差表3.13、3.14中的极限偏差作为判断的依据。
适用范围:
精度较低的非配合尺寸;功能上允许的公差大于、等于一般公差的尺寸。 1.图样上采用未注公差的原因 (1)简化制图,使图样清晰易读。 (2)节省设计时间。
(3)简化检验要求,利于质量管理。 (4)突出重点,明确目标。
2.线性尺寸的未注公差的公差等级和极限偏差
国家标准 GB/T 1804—2000中对线性尺寸的一般公差规定了四个公差等级:精密级(f)、中等级(m)、粗糙级(c)、最粗级(v)。
一般公差的极限偏差不分孔、轴或长度尺寸一律取对称分布。
3.一般公差的图样表示法
线性尺寸的一般公差在图样上,技术文件或标准中应采用标准号和公差等级符号表示。 例如:GB/T 1804-m表示线性尺寸一般公差、中等级。
§3-5 尺寸精度的检测
为最终保证产品质量,还必须规定相应的检验原则作为技术保证。单件或小批量生产常采用通用计量器具测量(如游标卡尺、千分尺),对于大批量生产为提高检测效率,采用光滑极限量规检验。
一、通用计量器具测量工件(实际尺寸的测量)
1.误废和误收的概念
误废 把真实尺寸位于公差带内的合格品误判为不合格品而报废。 误收 把真实尺寸位于公差带外的不合格品误判为合格品而接收。 2.验收原则、安全裕度与验收极限 (1)验收原则
可允许误废,不允许误收。
误收会影响产品质量,误废会造成经济损失。 (2)验收极限的确定—方法
1)内缩方式
验收极限是从规定的极限尺寸分别向工件尺寸公差带内移动一安全裕度A的距离来确定。
安全裕度A值按工件尺寸公差T的
1/10确定,其数值列于表3.15。
上验收极限=Lmax –A 下验收极限=Lmin + A 2)不内缩方式
不内缩方式的验收极限是以图样上规定的最大和最小
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极限
尺寸分别作为上、下验收极限,即取安全裕度为(A=0)。
选用上应综合考虑尺寸功能、重要程度、尺寸公差等级、测量不确定度、工艺能力等因素选择。
(3)验收极限的选择原则
1)对采用包容要求或公差等级高的尺寸,选用内缩方式。
2)工艺能力指数Cp=T/6σ≥1,选用不内缩方式;但对于采用包容要求的孔、轴,最大实体尺寸一侧应单向内缩。
3)偏态分布时,可以只对尺寸偏向的一侧单向内缩。
4)非配合尺寸和一般公差的尺寸,选用不内缩方式。
确定工件尺寸验收极限后,还需正确选择计量器具以进行测量。 3.计量器具的选择
标准规定计量器具的选择,应按测量不确定度的允许值来确定。 U?式中:
u1?u222u1—计量器具不确定度;u2—测量环境不确定度
为达到不误收,标准规定:按不确定度的允许值选择计量器具,即所选择计量器具不确定度U小于允许值u1,如表3.15、3.16、3.17。
量具的选择步骤:
①计算工件的公差;②根据公差的大小,查表得安全裕度A和计量器具不确定度的允许值;③计算验收极限;④查表3.16、3.17选择计量器具,使计量器具的不确定度≦u1
二、用光滑极限量规检验工作 量规是无刻度、不可读数的形位误差综合检具,能判断实际孔、轴合格性,但不能获得孔、轴实际尺寸和形位误差的具体数值。量规使用方便,检验效率高,因而在机械产品生产中得到广泛应用。
(1)量规的作用 光滑极限量规是检验光滑工件尺寸的一种量规,用模拟装配状态的方法来检验工件,检验孔的量规称为塞规,检验轴的量规称为环规或卡规。
量规有通规(通端)和止规(止端),应成对使用。通规用来模拟体现被测孔或轴的最大实体边界(尺寸),检验孔或轴的实际轮廓(实际尺寸和形状误差的综合结果)是否超出最大实体边界。止规用来检验被测孔或轴的实际尺寸是否超出其最小实体尺寸。 通规通过,止规不通过,即说明被测件尺寸合格。
(2)量规的种类
工作量规:是指在零件制造过程中操作者所使用的量规,通规“T”,止规“Z”。操作者应使用新的或磨损较少的量规。
验收量规:是指在验收零件时检验人员或用户代表所使用的量规。一般应使用与操作者所用相同类型且已磨损较多但未超过磨损极限的通规。
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校对量规:检验轴用工作量规或验收量规的量规。 (a)校通-通(代号TT)检验通规 (b)校止-通(代号ZT)检验止规 (c)校通-损(代号TS)检验通规 2. 量规的设计 (1)量规的形状
1)符合量规设计原则的量规形状
设计光滑极限量规时,应遵守泰勒原则(极限尺寸判断原则)的规定。 泰勒原则:指孔或轴的实际尺寸与形状误差的综合结果所形成的体外作用尺寸(Dfe或dfe)不允许超出最大实体尺寸(DM或dM),在孔或轴任何位置上的实际尺寸(Da或da)不允许超出最小实体尺寸(DL或dL)。即:
对于孔: Dmin(MMS)≤Dfe≤Da≤Dmax(LMS)
对于轴: dmin(LMS)≤da≤ dfe≤ dmax(MMS) 2)实际生产中量规的形状
在被测孔或轴的形状误差不致影响孔、轴配合性质的情况下,为克服制造或使用符合泰勒原则量规时的不方便,允许使用偏离泰勒原则的量规。
如:量规制造厂供应统一量规工作部分的长度不一定等于或近似于被测孔或轴配合长度;大尺寸孔、轴用非全形通规; 特殊结构限制,曲轴轴颈不能用环规,只能使用卡规;为了延长使用寿命,止规不采用两点接触的形状,而制成非全形圆柱面;检小孔,为增加止规的刚度和便于制造,采用全形止规;检薄壁件时,为防两点式止规易造成该零件变形,也可采用全形止规。
满足泰勒原则的形状为:通规的测量面应与被测孔或被测轴成面接触(全形量规);止规的测量面应与被测孔或被测轴成点接触(两点式止规)。检验孔或轴时,通规能自由通过,且止规不能通过,则表示被测孔或轴合格。反之不合格。
3.量规公差及工作尺寸的计算
光滑极限量规的精度比被测孔、轴的精度高得 多,为保证质量,采用内缩方案。 通规公差带中线内缩Z,预留磨损量,磨损极限为最大实体尺寸。止规很少通过工件,因此不留磨损公差。
量规工作尺寸的计算与孔、轴极限偏差、公差的计算类似。 量规的技术要求
量规测量面一般用淬硬钢和硬质合金等材料制造,硬度为58~65HRC,以保证耐磨性。 工作量规的形位误差在其制造公差范围内,公差为量规制造公差的50%。
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