在機械圖紙中,關于公差的标注是很有學問的,涉及到一門學科《互換性與測量技術》。公差包括尺寸公差和形位公差。之所以有公差這個概念,是為了零部件能實現互換性,提高生産效率。在裝配零部件時,經常會有孔軸配合和其他配合形式,因實際加工時,或多或少都會存在誤差,為了保證能零部件之間能正确配合,所以必須對配合尺寸的變動範圍進行控制,所以就有了公差和偏差的概念。标題中的極限就是标定一個尺寸變動範圍的兩個極限尺寸,配合就是孔軸配合及其他配合。孔軸配合是機械中最常用的配合,本文主要介紹關于極限和孔軸配合的相關知識。
1 互換性與公差的概念
在裝配機器時,把同樣零件中的任一零件,不經挑選或修配,便可裝到機器上,機器就能正常運轉;在修配時,把任一同樣規格的零件配換上去,仍能保持機器的原有性能。這些“在相同零件中,不經挑選或修配就能裝配(或換上)并能保持原有性能的性質”,稱為互換性。
在零件的加工過程中,不可能把零件的尺寸做得絕對準确。為了保證互換性,必須将零件尺寸的加工誤差限制在一定的範圍内,規定出尺寸允許的變動量,這個變動量就是尺寸公差,簡稱公差。
2 尺寸公差的相關術語
基本尺寸:根據零件強度、結構和工藝要求,設計确定的尺寸。
實際尺寸:通過測量所得到的尺寸。
極限尺寸:允許尺寸變化的兩個界限值。它以基本尺寸為基數來确定。
尺寸偏差(簡稱偏差):某一尺寸減其基本尺寸所得的代數值。尺寸偏差包括上極限偏差和下極限偏差。上偏差=最大極限尺寸-基本尺寸;下偏差=最小極限尺寸-基本尺寸。孔的上偏差代号為ES、孔的下偏差代号為EI;軸的上偏差代号為es、軸的下偏差代号為ei。
尺寸公差(簡稱公差): 允許尺寸的變動量。尺寸公差=最大極限尺寸-最小極限尺寸=上偏差-下偏差 。
公差等級:确定尺寸精度程度的等級。國家标準将公差等級分為20級:IT01、IT0、IT1~IT18。“IT”表示标準公差,公差等級的代号用阿拉伯數字表示。從IT01至IT18等級依次降低。
标準公差:用以确定公差帶大小的公差。标準公差是基本尺寸的函數。對于一定的基本尺寸,公差等級愈高,标準公差值愈小,尺寸的精确程度愈高。
3 公差帶圖
公差帶表示公差大小和相對于零線位置的一個區域。為了便于分析,一般将尺寸公差與基本尺寸的關系,按放大比例畫成簡圖,稱為公差帶圖。
4 基本偏差
用以确定公差帶相對于零線位置的上偏差或下偏差,一般是指靠近零線的那個偏差。根據實際需要,國家标準分别對孔和軸各規定了28個不同的基本偏差。
5 孔、軸的公差帶代号
公差帶代号由基本偏差與公差等級代号組成。例如:
6 孔、軸的三種配合
(1)間隙配合:孔的公差帶完全在軸的公差帶之上,任取其中一對孔和軸相配合都成為具有間隙的配合。
(2)過盈配合:孔的公差帶完全在軸的公差帶之下,任取其中一對孔和軸相配合都成為具有過盈的配合。
(3)過渡配合:孔和軸的公差帶相互交疊,任取其中一對孔和軸相配合,可能具有間隙,也可能具有過盈的配合。
在間隙配合中,有最大間隙和最小間隙;過盈配合有最大過盈和最小過盈;過渡配合這兩種參數都包括。
7 配合的基準制
國家标準規定了兩種常用基準制:
(1)基孔制:基本偏差為一定的孔的公差帶,與不同基本偏差的軸的公差帶構成各種配合的一種制度稱為基孔制。基孔制的孔稱為基準孔,其基本偏差代号為“H”,國家标準規定基準孔的下偏差為零。下圖為基孔制不同配合的示例。
(2)基軸制:基本偏差為一定的軸的公差帶,與不同基本偏差的孔的公差帶構成各種配合的一種制度稱為基軸制。基軸制的軸稱為基準軸,其基本偏差代号為“h”,國家标準規定基準軸的上偏差為零。下圖為基軸制不同配合的示例。
下圖為基孔制和基軸制不同配合的公差帶圖。
8 公差與配合的标注
标注公差有三種形式:
(1)标注公差帶的代号,這種标注法和采用專用量具檢驗零件統一起來,适應大批量生産的需要,不需标注偏差數值。
(2)标注偏差數值,這種注法主要用于小量或單件生産,以便加工和檢驗時減少輔助時間。
(3)标注公差帶代号和偏差數值,在生産批量不明時,可将偏差數值和公差帶代号同時标注。
9 常用公差帶與配合
因不同公差帶的孔和軸可組成大量配合,為減少定制刀具、量具和設備的數目,國家标準中規定了常用的公差帶與配合,設計時應在這些系列裡面選取。下圖中方框内為常用公差帶,黑體為優先選用公差帶。
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