互换性与公差

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例1： 已知孔的基本尺寸D=轴的基本尺寸 d=25mm,
孔的最大极限尺寸Dmax=25.021mm, 孔的最小极限 尺寸Dmin=25.000mm; 轴的最大极限尺寸
dmax=24.980mm,轴的最小极限尺寸 dmin=24.967mm。求孔与轴的极限偏差及公差。 解：孔： ES=Dmax-D=25.021-25=+0.021mm
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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。
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3．尺寸： 以特定单位表示长度值的数字。
由数字和长度单位(如mm)组成，如直径 Φ100mm.
4．基本尺寸：
通过设计给定的尺寸（理论值）。
通过它应用上下偏差算出极限尺寸。它 是根据使用要求，通过强度、刚度计算和结 构等方面的考虑，并按标准选取尺寸（可减 少刀具、量具、夹具的规格数量）。
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零件的加工误差，按其几何特征的不同可分为如下 二类： ➢ 1.尺寸误差 ——加工后零件的实际尺寸与理想尺寸 之差。
如轴类零件的直径及长度尺寸的误差均属此类。 ➢ 2．几何形状误差 ——零件的实际几何形状(一般指
各种线、面)与理想形状的差别。
形状误差又可分为： 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)。
➢ 互换性的例子：
➢ 1. 钟表、手表中的零件损坏了，可迅速换上一个 同规格的零件，以恢复其使用功能。之所以如此 方便，是因为这些零件具有互换性。
➢ 2．汽车上的零件也具有互换性。买一个来就可以 装上。
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➢ 仪期制造中的互换性，通常包括： 几何参数(如尺寸、形状等)； 力学性能(如硬度、强度) ； 理化性能(如化学成分、线膨胀系数)
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6．极限尺寸： （孔或轴的）允许尺寸变化的 两个界限值，它以基本尺寸为基准来确定。
最大极限尺寸——两个界限值中，较大的一 个； 最小极限尺寸——两个界限值中，较小的一 个； 实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。
7．尺寸偏差(简称偏差) 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。
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➢ 互换性的重要意义： 互换性是组织现代化工业生产的重要技
术经济原则。它有利于在工业中广泛地组织协 作，进行高效率的专业化生产，对产品设计、 制造、使用和维修等方面都具有重要的意义。
1.从使用看，零部件新旧替换方便。 2.从制造看，是提高生产水平和文明程度的有力手段。 并行制造零件、自动装配、CAM、产量质量高、成本 低。
3.从设计看，可简化计算、绘图，可CAD。
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§3-2 公差与配合的基本术语和定义
1．孔：
通常指工件的圆柱形 内表面，也包括其它非圆 柱形内表面(由二平行平面 形成的包容面)中由单一尺 寸确定的部分(见图3-2)。
2wk.baidu.com轴：
通常指工件的圆柱形外表面，也包括其它非圆柱
形外表面(由二平行平面形成的被包容面)中由单一尺 寸确定的部分。
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表面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，
如图3-1所示。
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➢ 二．互换性
是指按规定的几何、物理及其它质量参 数的公差来分别制造机械的各个零部件， 任取其一，使其在装配与更换时不需任何 挑选、辅助加工或修配，就能装在仪器上， 达到规定的功能要求。
偏差可以是正，负或零值。实际偏差应 位于极限偏差范围之内。
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11．尺寸公差(简称公差)：
允许尺寸的变动量。是一个没有符号的绝 对值，它是最大极限尺寸减最小极限尺寸之 差或上偏差减下偏差之差的绝对值。 ➢ 其计算公式如下： ➢ 孔的公差: TH=|Dmax-Dmin|=|ES-EI| ➢ 轴的公差: TS=|dmax-dmin|=|es-ei|
等方面的互换性。 本章只讨论几何参数的互换性。
用公差来保证几何参数的互换性
公差值大小应根据功能要求和经济性权衡而 定。实际几何参数是否合格，应通过技术测量所 得结果来判断。
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➢ 互换性按其互换性程度分为完全互换和不 完全互换。
完全互换——零、部件在装配时不需要挑选、 调整和附加修配；
不完全互换——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， 而且只适用于厂内组织生产采用（如滚动 轴承的大批量生产）。
8．上偏差：最大极限尺寸减其基本尺寸所
得的代数差称为上偏差(孔ES、轴es)
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9．下偏差：
最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数 差称为下偏差(孔EI、轴ei)
ES、EI为孔的上、下偏差； es、ei为轴的上、下偏差。 上偏差和下偏差统称为极限偏差。
10．实际偏差：
实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差称 为实际偏差。
5．实际尺寸：通过测量获得的某一孔、轴的
尺寸。
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➢ 由于存在测量误差，所以实际尺寸并非尺 寸的真值；同时，由于存在形状误差，工 件同一表面的不同部位的实际尺寸往往是 不相等的。因此，一个孔或轴的任意横截 面中的任一距离，即任何两相对点之间测 得的尺寸称为局部实际尺寸。
➢ 例如：测得轴的尺寸为Φ24.965mm,若测 量的极限误差为±0.001mm,则尺寸的真值 在24.965±0.001 mm范围内。
第三章 精密机械零件公差与互换性
(零件的几何精度)
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§3-1 概论
一、误差的概念
零件的几何参数：包括尺寸、形状及位置 参数等等。 加工误差——加工后，零件的实际几何参数
对其理想参数的变动量。 几何精度——而实际几何参数近似于理想几
何参数的程度。
零件的加工误差愈小，则其几何精度愈高。
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EI= Dmin-D=25.000-25=0mm TH=|Dmax-Dmin|=|25.021-25.000|=0.021mm 或TH=|ES-EI|=|0.021-0|=0.021mm
轴： es=dmax-d=24.980-25=-0.020mm
ei=dmin-d=24.967-25=-0.033mm TS =|dmax-dmin|=|24.980-24.976|=0.013mm 或 TS=|es-ei|=|-0.020-(-0.033)| =0.013mm