零件图中的技术要求

技术要求用来说明零件在制造时应达到的一些质量要求,以符号和文字方式注写在零件图中,其内容主要包括:表面结构、尺寸公差、几何公差、材料热处理等内容。

表面结构是表面粗糙度、表面波纹度、表面缺陷、表面纹理和表面几何形状的总称,具体见GB/T131—2006,本节主要讲述表面粗糙度在图样上的表示法。

7.5.1 表面结构的标注方法

1.表面结构的基本概念

零件表面加工得再精细,放大后观察,还是可以看到高低不平的状况,如图7-20所示。这是由于零件在加工过程中,机床和刀具的振动、材料的不均匀及切削时表面金属的塑性变形等影响,使零件表面存在着较小间距的轮廓峰谷。

图7- 20 表面粗糙度

为了保证零件的使用性能,在机械图样中需要对零件的表面结构给出要求。表面结构就是由粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓构成的零件表面特征。

2.表面结构的评定参数

评定零件表面结构的参数有轮廓参数、图形参数和支承率曲线参数。其中轮廓参数分为三种:R轮廓参数(粗糙度参数)、W轮廓参数(波纹度参数)和P轮廓参数(原始轮廓参数)。机械图样中,常用表面粗糙度参数Ra和Rz作为评定表面结构的参数。

(1)轮廓算术平均偏差Ra 它是在取样长度lr内,纵坐标Z(x)(被测轮廓上的各点至基准线x的距离)绝对值的算术平均值,如图7 21所示。可用下式表示:

(2)轮廓最大高度Rz 它是在一个取样长度内,最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和,如图7-21所示。

图7-21 Ra、Rz参数示意图

国家标准GB/T131—2009给出的Ra和Rz系列值如表7-2所示。

表7- 2 Ra 、Rz系列值　μm

3.标注表面结构的图形符号

图样上表示零件表面结构的符号见表7- 3。

表7- 3 表面结构图形符号及其含义

图形符号的画法如图7-22所示,表7- 4列出了图形符号的尺寸。

图7- 22 图形符号的画法

表7- 4 图形符号的尺寸 mm

注:H2取决于标注内容

4.表面结构的标注

表7- 5 表面结构要求在图样中的标注实例

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7.5.2 极限与配合

在批量生产中,规格大小相同的零件,不经挑选或修配便可装配到机器上去,并能达到设计的性能要求,这种性质称为互换性。极限与配合是零件图和装配图的一项重要的技术要求,是检验产品质量的技术指标,也是实现互换性的重要基础。

1.极限

在零件的加工过程中,由于机床精度、刀具磨损、测量等因素的影响,不可能把零件的尺寸做得绝对准确。但为了确保零件具有互换性,在满足工作要求的条件下,允许尺寸有一个规定的变动范围,这一尺寸允许的变动量称为尺寸公差,简称公差。

有关公差的一些术语,以图723的圆柱尺寸ϕ50+0.016-0.025为例,做简要说明。

(1)公称尺寸

设计给定的尺寸。ϕ50是根据计算和结构上的需要确定的尺寸。

(2)实际尺寸

测量所得的尺寸。

图7- 23 公差的概念

(3)极限尺寸

允许尺寸变化的两个极限值,它以公称尺寸为基数来确定。其中较大的一个称为上极限尺寸,如图7-23中的ϕ50.016;较小的一个称为下极限尺寸,如图7-23中的ϕ49.975。

(4)极限偏差(简称偏差)

极限尺寸减公称尺寸所得的代数差。即上极限尺寸和下极限尺寸减公称尺寸所得的代数差,分别称为上极限偏差和下极限偏差,统称极限偏差。国家标准规定偏差代号为:孔的上、下极限偏差代号分别用ES、EI表示,轴的上、下极限偏差代号分别用es、ei表示。如图7-23中:上极限偏差es=50.016-50=+0.016

下极限偏差ei=49.975-50=-0.025

偏差是一个代数值,可以为正、负或零值。

(5)尺寸公差(简称公差)

允许尺寸的变动量。公差等于上极限尺寸减下极限尺寸之差,50.016-49.975=0.041;也等于上极限偏差减下极限偏差:+0.016-(-0.025)=0.041。

(6)公差带图

因公称尺寸与极限偏差大小悬殊,不适宜用同一比例在图中表示,国标用公差带图表示公差,如图7 24所示。在公差带图中,确定偏差的一条基准直线,即零偏差线称为零线。通常零线表示公称尺寸。零线以上是正偏差,零线以下是负偏差。可用放大的比例画出孔、轴的上、下极限偏差线,它们所限定的一个区域,称为公差带。如图7- 24所示。

图7- 24 公差带图

公差带是由公差带区域的大小和公差带相对于零线的位置两个独立的要素所确定。国家标准规定公差带的大小由标准公差确定;公差带的位置,由基本偏差确定,如图7-25所示。

(7)标准公差

用以确定公差带大小的任一公差,称为标准公差。标准公差分20个等级,即IT01、IT0、IT1…IT18。IT表示公差,数字表示公差等级,它是反映尺寸精度的等级。IT01公差数值最小,精度最高;IT18公差数值最大,精度最低。各级标准公差的数值,见表7-6。

图7- 25 公差带的大小和位置

表7- 6 标准公差数值

(8)基本偏差

公差带靠近零线的上极限偏差或下极限偏差,称为基本偏差。当公差带在零线的上方时,基本偏差为下极限偏差;反之,则为上极限偏差。

国家标准规定了孔、轴各有28个基本偏差,形成了基本偏差系列。其代号用拉丁字母表示,大写的表示孔,小写的表示轴,如图726所示。由基本偏差系列图7 26可以看到:孔的基本偏差A~H为下极限偏差,J~ZC为上极限偏差;轴的基本偏差a~h为上极限偏差,j~zc为下极限偏差;JS和js的公差带对称分布于零线的两边,孔和轴的上下极限偏差分别均为、。基本偏差系列图只表示公差带的位置,不表示公差带的大小,因而图中公差带远离零线的一端是开口的,它取决于各公差等级的标准公差的大小。表7 7、表78分别是GB/T1800.4—2009规定的轴和孔的基本偏差数值。

图7- 26 基本偏差系列示意图

表7-7 优先配合轴公差带的极限偏差(μm) (摘自GB/T1800.4—2009)

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表7-8 优先配合孔公差带的极限偏差(μm)　 (摘自GB/T1800.4—2009)

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(9)公差带代号

对应一个公称尺寸,取标准规定中的一种基本偏差代号,配上某一级标准公差等级,就可以组成一个公差带。如:当轴的公称尺寸为ϕ60时,取基本偏差为h,标准公差为IT8,就可以得到一个上极限偏差为0,下极限偏差为-0.046的公差带。我们可以用基本偏差代号和标准公差等级代号中的数字组成公差带代号“h8”来表示该公差带。

2.配合

公称尺寸相同的、互相结合的孔与轴公差带之间的结合关系,称为配合。

(1)配合的种类

根据使用要求不同,孔和轴装配之后的松紧程度有所不同。国家标准将配合分为三类:间隙配合、过渡配合、过盈配合。

①间隙配合

具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。此时,孔的实际尺寸大于轴的实际尺寸,孔的公差带完全在轴的公差带之上,如图7-27所示。

图7- 27 间隙配合

②过盈配合

具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。此时,孔的实际尺寸小于轴的实际尺寸,轴的公差带完全在孔的公差带之上,如图7-28所示。

图7- 28 过盈配合

③过渡配合

可能具有间隙或过盈的配合。此时,孔的实际尺寸可能大于轴的实际尺寸,也可能小于轴的实际尺寸,孔的公差带与轴的公差带相互交叠,如图7-29所示。

图7- 29 过渡配合

(2)配合的基准制

公称尺寸确定后,为了实现孔、轴之间不同松紧程度的配合,国家标准规定了两种配合制度:基孔制和基轴制,一般优先选用基孔制。

①基孔制配合

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。标准规定基孔制配合中的孔为基准孔,其基本偏差代号为H,下极限偏差为零[见图7- 30(a)]。在基孔制配合中,轴的基本偏差为a~h时,用于间隙配合;轴的基本偏差为j~zc时,用于过渡或过盈配合。

图7- 30 基孔制和基轴制的公差带示意图

②基轴制配合

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。标准规定基轴制配合中的轴为基准轴,其基本偏差代号为h,上极限偏差为零[见图7- 30(b)]。在基轴制配合中,孔的基本偏差为A~H时,用于间隙配合;孔的基本偏差为J~ZC时,用于过渡或过盈配合。

3.极限与配合在图样上的标注

机械制图《尺寸公差与配合注法》的国家标准代号为GB/T4458.5—2003。

(1)在装配图上的标注

在装配图上应标注配合。

标注的形式为:

或:公称尺寸、孔的公差带代号/轴的公差带代号(如:ϕ50H7/f6)

(2)在零件图上的标注

在零件图上标注极限。

标注的方法常用的有三种:即在公称尺寸后:标注公差带代号;标注极限偏差数值;同时注出公差带代号和极限偏差数值。这三种标注形式具有同等效力,可根据需要选用。如图7-31所示。

偏差和公称尺寸均以毫米为单位。注写偏差数值时应注意:上、下极限偏差字体要比公称尺寸的字体小一号,下极限偏差应与公称尺寸注在同一底线上,上极限偏差注在下极限偏差上方,上、下极限偏差小数点要对齐;上、下极限偏差小数点后的位数必须相同,位数不同时,少的位数用“0”补齐;某一偏差为零时,用数字“0”标出,并与另一偏差的个位数字对齐;上、下极限偏差相同时,在公称尺寸后面用“±”号,然后写偏差数值,其字体大小与公称尺寸的字体大小相同。同时用公差带代号和极限偏差数值标注线性尺寸的公差时,公差带代号在前,极限偏差值在后,并且加圆括号。见图7-31。

图7- 31 极限与配合在图样上的标注

7.5.3 几何公差简介

在机器中某些精度较高的零件,不仅需要保证其尺寸公差,还要保证其几何公差。零件的几何特性是指零件的实际形状和实际位置对于理想形状和理想位置的偏离情况,几何误差包括形状、方向、位置和跳动误差。

国家标准GB/T1182—2008规定了工件几何公差标注的基本要求和方法,几何公差的类型、几何特征和符号见表7-9。

几何公差代号包括:几何公差特征项目的符号。

几何公差框格及指引线。

几何公差数值和其他有关符号。

图7-32为一轴套零件几何公差标注示例。

图7- 32 轴套几何公差标注

表7- 9 几何特征及符号