一、表面结构l表面结构是指零件表面的几何形貌。零件的表面特征状况直接关系零件的质量。l零件表面状况不仅直接影响零件的配合精度耐磨程度、抗疲劳强度、抗腐蚀性、密封性还会影响流体运动阻力的大小、导电、导热等性能。因此零件表面特征状况直接关系零件的质量。1、表面结构的评定参数轮廓参数——与标准GB/T 3505-2009相关的参数R 轮廓参数粗糙度轮廓参数、W 轮廓参数波纹度轮廓参数、P 轮廓参数原始轮廓参数。图形参数——与标准GB/T 18618-2009相关的参数粗糙度图形参数、波纹度图形参数。支承率参数——与标准GB/T 18778.2-2009相关的参数基于线性支撑率曲线参数与标准GB/T 18778.3-2009相关的参数基于概率支撑率曲线参数。本节的主要举例是应用最广的R轮廓参数粗糙度轮廓参数中的轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz在图样上的标注方法。1表面粗糙度的概念由于金属塑性刀痕、加工技术等原因的影响零件的表面在放大镜或显微镜下面观察可以看到高低不平的状况。高起的部分称为峰低凹的部分称为谷。加工表面上具有的某一定间距的峰、谷所组成的微观几何形状特性称为表面粗糙度。2R 轮廓参数Ra和Rz的定义Ra轮廓算术平均偏差在取样长度用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度内轮廓偏距表面轮廓上的任一点到基准线的距离Z绝对值的算术平均值Rz轮廓最大高度在取样长度内被测表面上最高轮廓峰顶和最低轮廓谷底线之间的距离表面粗糙度参数Ra、Rz的数值系列GB/T1031-2009轮廓算术平均偏差 Ra轮廓最大高度 Rz0.0120.23.2500.0250.46.310016000.0250.46.31000.050.812.52000.050.812.50.11.6254000.11.6250.23.2508001表面结构的符号标注表面结构的图形符号GB/T131-2006表面结构的图形符号画法及尺寸2表面结构完整图形符号的组成位 置注 写 内 容a注写表面结构的单一要求表面结构参数代号、极限值和传输带或取样长度。为了避免误解在参数代号和极限值间应插人空格如Rz 6.3。b注写第二个表面结构要求。还可以注写第三个或更多个表面结构要求此时图形符号应在垂直方向扩大以空出足够的空间。扩大图形符号时a和 b的位置随之上移c注写加工方法、表面处理、涂层或其他加工工艺要求等。如车、磨、镀等加工表面d注写所要求的表面纹理和纹理的方向。e注写所要求的加工余量以毫米为单位给出数值3、表面结构要求的注法表面结构要求对每一表面一般只标注一次并尽可能注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。除非另有说明所标注的表面结构要求是对完工零件表面的要求。1表面结构符号、代号的标注位置与方向总的原则根据GB/T4458.4的规定使表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致。1标注在轮廓线上或指引线上表面结构要求在轮廓线上的标注用指引线引出标注表面结构要求在不致引起误解时表面结构要求可以标注在给定的尺寸线上3标注在几何公差的框格上4标注在延长线上5标注在圆柱和棱柱表面上6同一表面上有不同表面结构要求的标注零件同一表面上有不同的表面结构要求时须用细实线画出其分界线并注出相应的表面结构代号和尺寸3、常用零件的表面结构标注1中心孔、健槽、圆角、倒角的表面结构的标注3、零件上连续表面及重复要素孔、槽、齿……的表面结构标注零件上连续表面的表面结构标注内花键孔的表面结构标注用细实线连接的不连续的同一表面的表面结构标注3、特殊要素表面结构的标注圆柱齿轮的轮齿表面结构标注圆锥齿轮的轮齿表面结构标注渐开线花键齿的表面结构标注普通螺纹工作表面表面结构标注圆锥管螺纹工作表面表面结构标注二、极限与配合1、公差1零件的互换性同一规格的零件不经挑选或修配任取一个装配到机器上就能满足机器的性能要求零件的这种性质称为互换性。零件的互换性具有非常重要的意义这使得零件便于大规模专业化生产提高产品质量、降低生产成本便于机器的维修。2公差的概念在制造零件的过程中由于机床精度、刀具磨损、测量误差等实际因素的影响零件的尺寸实际上不可能达到一个绝对理想的固定数值都会出现一定的尺寸误差如果这个误差在一个合理的范围内也认为这个零件是合格的即满足互换性。这个合理的尺寸误差范围就是零件加工时允许其尺寸的变动量叫做尺寸公差简称公差。公差的大小反映零件尺寸精度。公差越大零件的尺寸精度越低零件易于加工公差越小零件的尺寸精度越高零件不易加工。3公差的有关术语要素指零件上的几何特征——点、线或面。公称尺寸由图样规范确定的理想形状要素尺寸。公称尺寸常常是设计时所给定的尺寸。实际要素尺寸零件制成后通过测量所得的尺寸。极限尺寸尺寸要素允许的尺寸的两个极端。尺寸要素允许的最大尺寸称为上极限尺寸尺寸要素允许的最小尺寸称为下极限尺寸。零线在极限与配合图解中表示公称尺寸的一条直线以其为基准确定偏差和公差。通常零线沿水平方向绘制正偏差位于其上负偏差位于其下。偏差某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差。极限偏差上极限偏差上极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差下极限偏差——下极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差。上、下极限偏差可以是正值、负值或零国家标准规定孔的上、下极限偏差代号分别为 ES和 EI轴的上、下极限偏差代号分别为es和ei。尺寸公差简称公差允许尺寸的变动量。尺寸公差 上极限尺寸-下极限尺寸 上极限偏差-下极限偏差尺寸公差一定为正值公差带用零线表示公称尺寸同时画出代表上极限尺寸和下极限尺寸或上极限偏差和下极限偏差的两条直线这两条直线所限定的区域称为公差带。常用按一定比例放大的矩形方框表示。例. 设计一轴与一个孔配合它们的公称尺寸均为Ø90孔的最大尺寸为Ø90.035最小尺寸为Ø90轴的最大尺寸为Ø89.988最小尺寸为Ø89.966。由上面的定义孔的上极限尺寸为 Ø90.035下极限尺寸Ø90孔的上极限偏差ES90.035-90 0.035下极限偏差EI90-90 0孔的公差为 0.035-0 0.035。轴的上极限尺寸为 Ø89.988下极限尺寸Ø89.966轴的上极限偏差es89.988-90 -0.012下极限偏差ei89.966-90 -0.034轴的公差为 -0.012-0.034 0.022。4标准公差与基本偏差从公差带图中可知在公称尺寸确定后由公差和极限偏差限定零件的尺寸要求和精度。就一般来说对于公称尺寸一定的零件公差的大小以及公差相对公称尺寸的位置可由设计者任意确定但这样的话很难保证零件的互换性也不利于大规模生产。由此国家标准规定了标准公差和基本偏差。公差的大小由标准公差决定公差带相对公称尺寸的位置由基本偏差决定。1标准公差标准公差是由国家标准规定确定公差带大小的任一公差。标准公差把零件的尺寸精度分为20个等级等级代号用符号“IT”和数字组成IT01、IT0、IT1IT18精度从IT01至IT18依次降低标准公差等级IT01和IT0在工业中很少使用 。当公称尺寸确定时标准公差等级越高标准公差值越小尺寸的精度越高。对于同一标准公差等级如IT7随着尺寸的增大标准公差值越大这表明较大零件的加工误差随之增大。2基本偏差基本偏差是确定公差带相对于零线位置的上极限偏差或下极限偏差一般指靠近零线的那个偏差。国家标准分别对孔和轴各规定了28个不同的基本偏差。图中的每一个小图代表公差带。当公差带在零线上方时基本偏差为下偏差当公差带在零线下方时基本偏差为上偏差当零线穿过公差带时距离零线较近的偏差为基本偏差。1基本偏差用拉丁字母一个或两个表示。大写字母代表孔小写字母代表轴。2轴的基本偏差从ah为上极限偏差从jzc为下极限偏差。js的上、下极限偏差对称分布在零线两侧因此其上极限偏差为IT/2或下极限偏差为–IT/2。3孔的基本偏差从AH的为下极限偏差从JZC为上极限偏差。JS的上、下极限偏差分别为IT/2和–IT/2。轴和孔的基本偏差数值查阅国家标准GB/T1800.1-2009。在基本偏差图中公差带之所以不封口是因为这里只是说明公差带相对于零线位置即用基本偏差表示公差带的位置有靠近零线的偏差就可以了。若要计算轴和孔的另一偏差可根据轴和孔的基本偏差和标准公差按以下代数式计算轴的另一个偏差上偏差或下偏差ei es – IT 或 es eiIT孔的另一个偏差上偏差或下偏差ES EIIT或 EI ESIT在生产实际中确定尺寸的精度即公差的大小和公差带相对公称尺寸的位置不能随意只能在标准公差和基本偏差中选择。5轴、孔尺寸公差的公差带代号表示轴或孔的尺寸公差可用公差带代号表示公差带代号由基本偏差代号中的字母和表示公差等级的数字组成。例说明φ50H7的含义。Ø50是公称尺寸H7是孔的公差带代号其中H是孔的基本偏差代号7是公差等级。例说明φ30f7的含义。Ø30是公称尺寸f7是轴的公差带代号其中f是轴的基本偏差代号7指公差等级。2、配合公称尺寸相同的并且相互结合的孔和轴公差带之间的关系称为配合。1配合种类1间隙配合具有间隙包括最小间隙等于零的配合。此时孔的公差带完全在轴的公差带之上。2过盈配合具有过盈包括最小过盈等于零。此时孔的公差带完全在轴的公差带之下。3过渡配合孔和轴的公差带相交叠任取其中一对孔和轴相配合可能具有间隙也可能具有过盈的配合。2、配合基准制国家标准对配合规定了两种基准制1基孔制基本偏差为一定的孔的公差带、与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度称为基孔制。基孔制的下极限尺寸与公称尺寸相等孔的下极限偏差为0上极限偏差为正值的配合制。所以在标注基准孔的尺寸公差时其基本偏差代号为H下偏差为零。基孔制是在同一基本尺寸的配合中将孔的公差带位置固定通过变动轴的公差带得到各种不同的配合。2基轴制基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度称为基轴制。基轴制的上极限尺寸与公称尺寸相等轴的上极限偏差为0下极限偏差为负值的配合制。所以在标注基准轴的尺寸公差时其基本偏差代号为h。基轴制是在同一基本尺寸的配合中将轴的公差带位置固定通过变动孔的公差带位置得到各种不同的配合。3一般、常用和优先的孔公差带3、极限与配合的标注1在零件图中的尺寸公差标注3标注偏差数值说明上偏差注在基本尺寸的右上方下偏差注在基本尺寸的右下方偏差的数字应比基本尺寸数字小一号并使下偏差与基本尺寸在同一底线上。上、下极限偏差前面必须标出正、负号。上下极限偏差的小数点必须对齐小数点后的位数也必须相同。l当上极限偏差或下极限偏差为“零”时用数字“0”标出并与下极限偏差或上极限偏差的小数点前的个位数对齐。l如果上、下偏差的数值相同时则在基本尺寸之后标注“±”符号再填写一个偏差数值。这时数值的字体高度与基本尺寸字体的高度相同。注意极限偏差数值表中所列的极限偏差单位为微米μm标注时必须换算成毫米lμm1/1000mm。2在装配图中配合的标注1一般零件间相配的配合标注当一般零件与标准件如轴承相配时由于标准件的公差有其自己的国家标准所以在装配图中标注其配合时仅标注一般零件的公差而不标注标准件的公差。3极限与配合在图样上识读和标注例孔Ø50H7和轴Ø50k6配合解释代号含义查出极限偏差值并写出在装配图上的标注形式。孔代号Ø50H7的含义Ø—直径符号50—公称尺寸H—基本偏差代号(基准孔)7—公差等级(IT7)。读作公称尺寸为50mm公差等级为7级的基准孔。孔的极限偏差的查表方法由附表18查孔Ø50H7的上极限偏差为25(μm)下极限偏差为0标注时写为Ø50H7或Ø50 或 Ø50H7( )。例孔Ø50H7和轴Ø50k6配合解释代号含义查出极限偏差值并写出在装配图上的标注形式。孔、轴配合在装配图上的标注形式孔Ø50H7与轴Ø50k6配合在装配图上的标注形式为Ø50H7/k6或Ø50 。读作公称尺寸为50mm基孔制公差等级为7级的基准孔与公差等级为6级、基本偏差代号为k的轴的过渡配合。三、几何公差1、几何公差的概念1概念和术语零件加工后的几何状况与理想的几何状况还可能出现误差。由于这些误差是不可能完全避免的所以对于机器中某些精确程度要求较高的零件除了要给出零件的尺寸公差还要给出其形状、方向、位置和跳动的最大误差允许值。几何公差是指零件的实际形状、方向、位置和跳动公差。是零件的实际几何状况相对于理想几何状况所允许的变动量。被测要素指被测零件上的轮廓线、轴线、面及中心平面等。基准用来定义公差带的位置和/或方向或用来定义实体状态的位置和/或方向当有相关要求如最大实体要求的一个组方位要素。基准要素零件上用来建立基准并实际起基准作用实际要素如一条边、一个表面或一个孔。基准要素一般也是零件上的轮廓线、轴线、面及中心平面等它是基准概念的具体化。公差带公差带指限制实际要素变动的区域。几何公差带形状几何公差的公差带的主要形状有一个圆内的区域一个圆柱面内的区域一个圆球面内的区域两等距线或两平行直线之间的区域两等距面或两平行平面之间的区域两同心圆之间区域、两同轴圆柱面之间的区域等。下面是部分几何公差的公差带示意图。2几何公差的类型及特征符号2、几何公差的标注1公差框格在图样中通常用公差框格标注几何公差公差要求注写在划分成两格或多格的矩形框格内各格自左至右顺序标注1几何特征符号2公差值(如果公差带为圆形或圆柱形公差值前应加注符号“Ø”如果公差带为圆球形公差值前应加注“SØ”)3基准用一个字母表示单个基准或用几个字母表示基准体系或公共基准。当某项公差应用于多个相同要素时应在公差框格的上方被测要素的尺寸之前注明要素个数并在两者之间加上符号“×”。2被测要素在图样中标注几何公差时用指引线连接被测要素和公差框格。指引线引自子框格的任意一侧终端带一箭头。框格通常用细实线绘制高度是两个字体高度在图样上水平放置。1被测要素为轮廓线或轮廓面2被测要素为中心线、中心面、中心点3基准与被测要素相关的基准用一个大写字母表示。字母标注在基准方格内与一个涂黑的或空白的三角形相连以表示基准。1基准要素为轮廓线或轮廓面2基准要素为轴线、中心面、中心点4几何公差标注举例5几何公差的识读例识读阶梯轴上的形位公差并解释其义。