结构公差设计规范通用资料.pptx

1、目目录录（一（一）概述1.机械制图选择公差范围2.公差数值选择的基本原则3.公差的设定需要满足的要求（二）（二）公差分析技术1.极值法2.方和根法3.蒙特卡洛模拟法（三）（三）公差等公差等级级1.等级划分2.公差等级表3.选择原则4.自由公差的概念1)基本定义2)适用范围（四（四）GB-T 5847-2004 尺寸尺寸链链 计计算方算方法法（五（五）尺寸尺寸链设计链设计计计算算表表(一)概述1.机械制图选择公差范围：其实质是在机械设计过程中对公称尺寸的加工 精度进行约束和限制。公差是机械设计工作的核心内容之一，公差范围 选择的不同直接会导致机械设计的成与败。但是公差范围选择对于任何 一个机械产

2、品的设计都无现成的标准可供参考，只有设计人员依据公差 数值选择基本原则和经验，对照已有成功产品的公差为参照，选择相应 的公差进行设计，并通过不断的试验，使公差带的选择符合设计要求和 生产需要。2.公差数值选择的基本原则是：应使机器零件制造成本和使用价值的综合 经济效果最好，一般配合尺寸用 IT5IT13，特别精密零件的配合用 IT2IT5，非配合尺寸用 IT12IT18，原材料配合用 IT8IT14。3.公差的设定需要满足以下要求：1）.满足产品的制造能力，如果产品的制造能力达不到公差设定的要求，公差设定得再高也没有意义；2）.通过公差分析，设定的公差应当满足产品的装配、功能、外观和质量等要求

3、；3）.公差与产品的成本相关，公差越严格，产品成本就越大，在满足以上要求的前提下，公差越宽松越好；4）.合理设计产品特征，可以以较宽松的要求设定公差，从而降低产品 成本。公差分析是指在满足产品功能、性能、外观和可装配性等要求的前提下，合理地定义和分配零件和产品的公差，优化产品设计，从而以最小的成本和最高的质量制造产品。公差分析是面向制造和装配的产品设计中非 常重要的一个环节，对于降低产品成本、提高产品质量具有重大影响。（二）公差分析技术公差分析也叫做公差的验证，就是指已知各零件的尺寸和公差，确定最 终装配后需保证的封闭环的公差。在公差分析的过程中，如果最终计算结果达 不到设计要求，需调整各零件

4、公差或优化尺寸链环。现在被广泛运用的公差分 析方法可以分为如下三种：极值法(Worst Case，WS)、方和根法(Root Sum Squared，RSS)以及蒙特卡洛模拟法(Monte Carlo Simulation)。有如下三种 方法：1.极值法2.方和根法3.蒙特卡洛模拟法1极值法极值法：极值法极值分析方法是目前应用范围最广泛且最易于理解的方法，大多数的设计都基于这个概念。这种方法简便易行，假定加工出的零件尺 寸都处于极值情况，零部件都设计为名义值，然后按照这样一种方法分配 公差:公差完全向一个或另一个方向积累，装配仍能满足产品的功能要求，极值法建立在零件 100互换基础上，为保证装

5、配尺寸上不干涉，必须根据 技术要求确定最大、最小标准装配间隙(R、Q).据此就可以定义最大、最 小 WC 装配间隙.极值法的计算方法：封闭环的最大极限尺寸为当所有增环均为最大极限尺 寸且所有减环均为最小极限尺寸时获得；最小极限尺寸为当所有增环均为 最小极限尺寸且所有减环均为最大极限尺寸时获得，即：假定各零件的尺 寸同时处于极限值。但在实际生产中，如果组成环中涉及二维或三维几何 特征装配或由于零件刚度不足导致的变形时，装配函数通常会表现为非线 性，影响最终计算结果。在目前的公差分析理论中，极值法计算量小，理 论简单。极值法公式：Twc=T1+T2+.+TnTwc=T1+T2+.+Tn2方和根法方

6、和根法：指输出响应的方差是其影响因素方差之和。大多数的机械零 件在它们的公差限范围内呈正态概率分布，单个零件的分布可以合并成一个 正态分布，以一定的置信水平为依据(通常假定各组成环以及封闭环公差服 从正态分布，且装配函数为线性关系，取置信水平 P=9973，不要求 100 互换)，只要求大数互换，可以得到更接近于实际生产的装配公差值，且允 许零件有较宽的公差带。例如自动机床批量加工零件时，在机床、夹具与刀 具处于稳定状态时，则该批工件的尺寸的分布趋十正态分布。当组成环的分 布不能确定时，根据中心极限定理，随着组成环数的增多，封闭环的分布迅 速地近似于正态分布，而与组成环的分布无关。由于方和根法

7、是假定制造变 量服从正态分布，但未考虑实际生产因素的影响。实际生产中会有许多原因(焊接的方式方法、装配手法以及工装磨损等)都会使零件的均值发生移动。因此，其计算结果在影响因素较多且装配函数为非线性的情况下往往与实际 情况不相符。方和根法是根据数理原理进行公差分析，数据会有一定失真，但符合制造质量和成本的均衡原则(Trss 100mm）及与 P5 级轴承孔相配的机床主轴，精密机械和高速机械的轴颈，与 P4 级轴 承相配的机床外壳孔，柴油机活塞销及活塞销座孔径，高精度（1 级至 4 级）齿轮的基准孔或轴径，航空及航海工业中用仪器的特殊精密的孔 径IT5用于配合公差要求很小，形状公差要求很高的条例下

8、，这类公差等级能 使配合性质比较稳定，相当于旧国标中最高精度，用于机床、发动机和 仪表中特别重要的配合尺寸，一般机械中应用较少。例如，检验 IT11 至 IT14 级工件用量规和校对 IT14 至 IT15 级轴用量规的校对量规，与 P5 级滚动轴承相配的机床箱体孔，与 E 级滚动轴承孔相配的机床主轴，精密机械及高速机械的轴颈，机床尾架套筒，高精度分度盘轴颈，分度头主轴，精密丝杠基准轴颈，高精度镗套的外径等；发动机中主轴 仪表中的精密孔的配合，5 级精度齿轮的其孔及 5 级、6 级精度齿轮的基准轴IT6配合表面有较高均匀性的要求，能保证相当高的配合性质，使用稳定可 靠，相当于旧国标 2 级轴和

9、 1 级精度孔，广泛的应用于机械中的重要配 合例如，检验 IT12 至 IT15 级工件用量规和校对 IT15 至 IT16 级轴用量 规的校对量规；与 E 级轴承相配的外壳孔及与滚子轴承相配的机床主轴 轴颈，机床制造中装配式青铜蜗轮、轮壳外径安装齿轮、蜗轮、联轴 器、皮带轮、凸轮的轴颈；机床丝杠支承轴颈、矩形花键的定心直径、摇臂钻床的立柱等；机床夹具的导向件的外径尺寸，精密仪器中的精密 轴，航空及航海仪表中的精密轴，自动化仪表，邮电机械，手表中特别 重要的轴，发动机中气缸套外径，曲轴主轴颈，活塞销、连杆衬套，连 杆和轴瓦外径；6 级精度齿轮的基准孔和 7 级、8 级精度齿轮的基准轴 颈，特别

10、精密如 1 级或 2 级精度齿轮的顶圆直径IT7在一般机械中广泛应用，应用条件 IT6 相似，但精度稍低，相当于旧国 标中级精度轴或 2 级精度孔的公差。例如检验 IT14 至 IT16 级工件用量 规和校对 IT16 级轴用量规的校对量规；机床中装配式青铜蜗轮轮缘孔 径，联轴器、皮带轮、凸轮等的孔径，机床卡盘座孔，摇臂钻床的摇臂 孔，车床丝杠的轴承孔，机床夹头导向件的内孔，发动机中连杆孔、活 塞孔，铰制螺柱定位孔；纺织机械中的重要零件，印染机械中要求较高 的零件，精密仪器中精密配合的内孔，电子计算机、电子仪器、仪表中 重要内孔，自动化仪表中重要内孔，7 级、8 级精度齿轮的基准孔和 9 级、

11、10 级精密齿轮的基准轴IT8在机械制造中属于中等精度，在仪器、仪表及钟表制造中，由于基本尺 寸较小，所以属于较高精度范围，在农业机械、纺织机械、印染机械、自行车、缝纫机、医疗器械中应用量广。例如，检验 IT16 级工件用量 规，轴承座衬套沿宽度方向的尺寸配合，手表中跨齿轴，棘爪拨针轮等 与夹板的配合无线电仪表中的一般配合，IT9应用条件与 IT8 相类似，但精度低于 IT8 时采用，比旧国标 4 级精度公 差值稍大。例如，机床中轴套外径与孔，操纵件与轴，空转皮带轮与 轴，操纵系统的轴与轴承等的配合，纺织机械、印染机械中一般配合零 件，发动机中机油泵体内孔，气门导管内孔，飞轮与飞轮套的配合，自

12、 动化仪表中的一般配合尺寸，手表中要求较高零件的未注公差的尺寸，单键联接中键宽配合尺寸，打字机中运动件的配合尺寸IT10应用条件与 IT9 相类似，但要求精度低于 IT9 时采用，相当于旧国标的 5 级精度公差。例如，电子仪器、仪表中支架上的配合，导航仪器中绝 缘衬套孔与汇电环衬套轴，打字机中铆合件的配合尺寸，手表中基本尺 寸小于 18 mm 时要求一般的未注公差的尺寸，及大于 18 mm 要求较高的未注公差尺寸，发动机中油封挡圈孔与曲轴皮带轮毂配合的尺寸IT11广泛应用于间隙较大，且有显著变动也不会引起危险的场合，亦可用于 配合精度较低，装配后允许有较大的间隙，相当于旧国标的 6 级精度公

13、差。例如，机床上法兰盘止口与孔、滑块与滑移齿轮、凹槽等；农业机 械、机车车箱部件及冲压加工的配合零件，钟表制造中不重要的零件，手表制造用的工具及设备中未注公差的尺寸，纺织机械中较粗糙的活动 配合，印染机械中要求较低的配合尺寸，磨床制造中的螺纹联接及粗糙 的动联接，不作测量基准用的齿轮顶圆直径公差等IT12配合精度要求很低，装配后有很大的间隙，适用于基本上无配合要求的 部位，要求较高的未注公差的尺寸极限偏差，比旧国标的 7 级精度公差 稍小。例如，非配合尺寸及工序间尺寸，发动机分离杆，手表制造中工 艺装备的未注公差尺寸，计算机工业中金属加工的未注公差尺寸的极限 偏差，机床制造业中扳手孔和扳手座的

14、联接等IT13应用条件与 IT12 相类似，但比旧国标 7 级精度公差值稍大。例如，非 配合尺寸及工序间尺寸，计算机、打字机中切削加工零件及圆片孔，二 孔中心距的未注公差尺寸IT14用于非配合尺寸及不包括在尺寸链中的尺寸，相当于旧国标的 8 级精度 公差。例如，在机床、汽车、拖拉机、冶金机械、矿山机械、石油化 工、电机、电器、仪器仪表、航空航海、医疗器械、钟表、自行车、缝 纫机、造纸与纺织机械等机械加工零件中未注公差尺寸的极限偏差IT15用于非配合尺寸及不包括在尺寸链中的尺寸，相当于旧国标的 9 级精度 公差。例如、冲压件、木模铸造零件、重型机床制造，当基本尺寸大于 3 150 mm 时的未注

15、公差的尺寸极限偏差IT16用于非配合尺寸，相当于旧国标的 10 级精度公差。例如，打字机中浇 铸件尺寸，无线电制造业中箱体外形尺寸，手术器械中的一般外形尺 寸，压弯延伸加工用尺寸，纺织机械中木件的尺寸，塑料零件的尺寸，木模制造及自由锻造的尺寸IT17 IT18用于非配合尺寸，相当于旧国标的 11 级或 12 级精度的公差，用于塑料 成型尺寸，手术器械中的一般外形尺寸，冷作和焊接用尺寸的公差2.公差等级表根据加工方法和装配精度要求选择合适的 IT 公差等级值进行尺寸标注，图纸中未标注公差的尺寸需按照 GB/T18042000 未注公差的线性和角度尺 寸公差要求，指明公差等级。线性尺寸极限偏差数值

16、公 差 等 级033663 03012 012040 040010 00100020 002000精 密 f 0.05 0.05 0.10.150.20.30.5中 等 m0.10.1 0.20.30.50.81.2 2.0粗 糙 c0.20.3 0.50.81.22.03.0 4.0最 粗 v0.5 1.01.52.54.06.0 8.0倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值公差等 级033663030精密 f0.20.51.02.0中等 m粗糙 c0.41.02.04.0最粗 v注:倒圆半径和倒角高度的含义参见 GB/T6403.4角度尺寸的极限偏差数值公差等 级01010505012012

17、0400400精密 f13020105中等 m粗糙 c1301301510最粗 v3213020一般未注公一般未注公差差图样图样表示表示法法在图样标题栏附近或技术要求、技术文件（如企业标准）中注出本标准号 及公差等级代号。例如选取中等级时，标注为：GB/T 1804-m图纸中未标注形位公差的结构，需按照 GB/T11841996形状和位置公差 未注公差值中的等级进行标注。直直线线度和平度和平面面度未注公差度未注公差值值公差 等级01010303010010030030010001000H0.020.050.10.20.30.4K0.050.10.20.40.60.8L0.10.20.40.81

18、.21.6垂直度未注垂直度未注公公差差值值公差等 级010010030030010001000H0.20.30.40.5K0.40.60.81L0.611.52对对称度未注称度未注公公差差值值公差等 级010010030030010001000H0.5K0.60.81L0.611.52圆圆跳跳动动未注未注公公差差值值公差等级圆跳动公差值H0.1K0.2L0.53.选择原则选择公差等级的实质就是正确解决机器零件使用要求与制造工艺及成本之 间的矛盾。选择公差等级的原则，是在满足零件使用要求的前提下，尽可能选用较低 的公差等级。精度要求应与生产的可能性协调一致，即要采用合理的加工工艺、装配工艺和现有

19、设备。但是，在必要的情况下，则要采取提高设备精度和改进 工艺的方法来保证产品的精度。对配合尺寸选取适当的公差等级是极为重要的。因为在很多情况下，它将决定配合零件的工作性能、使用寿命及可靠性，同时 又决定零件的制造成本和生产效率。1选择公差等级首先应保证使用要求。2选择公差等级时，既要满足设计要求，也要考虑工艺的可能性及经 济性。选择最佳加工精度是一个非常复杂的技术经济问题。它不仅要考虑加工 成本，而且要考虑由于加工精度的提高而增加的装配成本，以及精度对产品使 用性能和经济指标（可靠性、寿命、燃料消耗等）的影响。3在机械制造中，公差等级的规定是本着既能保证机器的精度和零部 件的互换性，又能保证制

20、造机器的经济性。就是说只要低的精度能够保证机器 的功能和精度，就不要过高地要求零部件的精度.那样会增加制造成本。具体 应该根据该机器的种类和某种零件的用场来确定其公差等级，公差包括尺寸公差和配合公差.使用时可参考机械设计手册中列举的各种零件的推荐公差等级，灵活应用。4.自由公差的概念1)基本定义何谓自由尺寸公差-旧国标（HG）159-59 中，在基准件公差上，把精度 等级分成 12 级。取自其中 8、9 两级精度基准件公差，称为自由尺寸公差。将偏差分为；单向（+）或（-）、双向（）二种在自由尺寸公差的注解中提示；自由尺寸公差仅适用于机械加工表面。自由尺寸公差在工作图上不标注。单向偏差对于轴用（

21、-）号，对于孔、孔深、槽宽、螬深及槽长用（+）号，其余均用双向正负偏差（）。不能纳入上述明确原则的自由尺寸，且有单向偏差要求时，设计者应在 工图中注出，否则按双向偏差制造。修定后国标（GB）1800-79 中，标准公差分 20 级。即；IT01、IT0、IT1 至 IT18。IT 表示标准公差，公差等级的代号用阿拉伯数字表示，从 IT01 至 IT18 等级依次降低。并制定（GB）1804-79 未注公差尺寸的极限偏差，规定有 三条：规定的极限偏差适用于金属切削加工的尺寸，也可用于非切削加工的尺 寸，图样上未注公差尺寸的偏差，按本标准规定的系列，由相应的技术文件 作出具体规定。未注公差尺寸的公

22、差等级规定为 IT12 至 IT18。一般孔用 H（+）；轴用 h（-）；长度用（）?IT（即 Js 或 js）。必要时，可不分孔、轴或长度，均采用?IT（即 Js 或 js）。根据国际标准 ISO2768，以下为线性尺寸未注公差 的公差表。这个未注公差适用于金属切削加工的尺寸，也适用于一般的冲压加 工尺寸。2)适用范围这些极限偏差适用于：1线性尺寸：例如外尺寸、内尺寸、阶梯尺寸、直径、半径、距离、倒圆半径和倒角高度；2角度尺寸：包括通常不标出角度值的角度尺寸，例如直角(90)；机加工组装件的线性和角度尺寸。这些极限偏差不适用于以下情况：1已有其他一般公差标准规定的线性和角度尺寸；2括号内的参考尺寸及或标注 Ref 的尺寸。（四（四）GB-T 5847-2004 尺寸尺寸链链 计计算方算方法法（五（五）尺寸尺寸链设计链设计计计算算表表GB-T 5847-2004尺寸链尺寸链设计计算表.xls