《尺寸公差基础教学》课件

尺寸公差基础教学本课程将系统讲解尺寸公差的基本概念、标准体系和实际应用通过理论学习与实例分析相结合的方式，帮助学员掌握机械制造中的公差设计、选择和检测方法课程涵盖国标和国际标准体系，重点介绍极限与配合、尺寸链GB/T ISO计算、形位公差等核心内容学员将学会如何在保证产品功能的前提下，合理分配公差以实现成本效益最优化公差的基本概念尺寸与公差定义配合关系尺寸是零件几何要素的线配合是指基本尺寸相同的性大小，公差是允许尺寸相互结合的孔和轴公差带的变动量公差的存在源之间的关系根据间隙或于加工过程中不可避免的过盈的不同，分为间隙配误差，包括机床精度、刀合、过盈配合和过渡配合具磨损、环境温度等因素三种基本类型影响互换性原理尺寸与极限偏差基本尺寸与极限尺寸上偏差与下偏差基本尺寸是设计时给定的尺寸，通常由零件的功能要求确上偏差是最大极限尺寸减去基本尺寸的代数差，用（孔）ES定极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值，包括最大极限或（轴）表示下偏差是最小极限尺寸减去基本尺寸的代es尺寸和最小极限尺寸数差，用（孔）或（轴）表示EI ei实际尺寸必须在两个极限尺寸之间，才能保证零件的功能要偏差可以为正值、负值或零正偏差表示极限尺寸大于基本求超出极限尺寸范围的零件将被判定为不合格产品尺寸，负偏差表示极限尺寸小于基本尺寸公差的表示方法对称公差单边公差公差相对于基本尺寸对称分公差只向一个方向偏离基本尺布，上偏差和下偏差数值相等寸，另一个偏差为零如但符号相反例如或Φ50+

0.050Φ50-±，表示尺寸范单边公差便于加工控Φ

500.

0250.030围为制，避免了因公差带位置不当常导致的配合问题

49.975~

50.025mm用于精度要求不高的场合不对称公差上偏差和下偏差数值不相等的公差形式例如Φ50+

0.040/-这种表示方法允许根据具体功能要求灵活调整公差带位

0.020置，实现最佳设计效果与公差标准GB/T ISO1国际标准体系ISO标准建立了国际通用的极限与配合体系，包括基本ISO286偏差代号和标准公差等级该体系被世界各国广泛采用，是国际贸易的重要技术基础2中国国家标准GB/T等效采用标准，形成了GB/T

1800.1-2009ISO286-1中国的极限与配合国家标准体系在技术内容上与国际标准保持一致，便于国际技术交流标准应用实践3工程设计中应优先采用国家标准推荐的公差等级和配合，特殊情况下可参考国际先进标准标准的正确应用是保证产品质量和降低成本的重要途径公差等级与公差带精密等级IT01-IT5用于精密测量器具和高精度配合1常用等级IT6-IT112广泛应用于一般机械制造粗糙等级IT12-IT183用于精度要求不高的非配合尺寸公差带是由标准公差等级和基本偏差代号组成的公差范围表示国际公差等级，数字越小表示精度越高公差带的选择应综合考虑IT功能要求、加工难度和经济性在实际应用中，等级最为常用，既能满足大多数配合要求，又具有良好的经济性精密配合可选用或更高等级，非配合IT6-IT8IT5尺寸可选用以上等级IT12极限与配合体系基轴制间隙配合轴的上偏差为零孔大于轴的配合•轴的公差带位置固定基孔制•通过改变孔的公差带获得不同•具有间隙的配合类型配合•用于相对运动的零件过盈配合孔的下偏差为零•适用于冷拔钢材•代号a-h（轴）轴大于孔的配合•孔的公差带位置固定•具有过盈的配合类型•通过改变轴的公差带获得不同配合•用于固定连接•适用于标准刀具加工•代号（轴）p-z极限偏差的查表方法确定基本尺寸段根据零件的基本尺寸，在标准公差表中找到对应的尺寸段不同尺寸段的标准公差数值不同，通常随尺寸增大而增大查找标准公差值根据所需的公差等级（如），在对应尺寸段行中查找标准公IT7差数值这个数值表示公差带的大小，单位为微米或毫米确定基本偏差根据配合要求和基孔制或基轴制的选择，查找相应的基本偏差代号（如、等），得到上偏差或下偏差的具体数h6H7值配合基础实例间隙配合分析H7/g6以为例孔，轴最大间隙，最小间隙，适用于精密滑动配合Φ50H7/g6Φ50+

0.025/0Φ50-

0.009/-

0.

0250.050mm

0.009mm过渡配合分析H7/k6以为例孔，轴可能产生最大间隙或最大过盈，用于定位配合Φ50H7/k6Φ50+

0.025/0Φ50+

0.018/+

0.

0020.023mm

0.018mm工程应用判读在实际图纸中，需要根据零件功能确定配合类型运动副选择间隙配合，固定连接选择过盈配合，定位要求选择过渡配合尺寸链基础知识尺寸链构成尺寸链由封闭环、增环和减环组成封闭环是装配后形成的间隙或过盈，增环和减环是影响封闭环的各个零件尺寸串联与并联串联尺寸链中各环首尾相连形成闭合回路，并联尺寸链中存在分支结构串联链较为常见，计算相对简单尺寸链作用通过尺寸链分析可以确定零件的公差分配，保证装配精度要求是实现产品功能和控制制造成本的重要工具尺寸链计算方法最大实体条件计算在最大实体状态下，孔取最小极限尺寸，轴取最大极限尺寸此时配合最紧，用于计算最小间隙或最大过盈量最小实体条件计算在最小实体状态下，孔取最大极限尺寸，轴取最小极限尺寸此时配合最松，用于计算最大间隙或最小过盈量最不利组合法假设所有组成环都处于最不利的极限位置，计算封闭环的极限值这种方法计算简单但较为保守，适用于批量生产公差积累原则封闭环的公差等于各组成环公差的代数和增环公差为正，减环公差为负合理分配各环公差是控制总体精度的关键尺寸公差的选择与分配功能需求分析确定关键功能尺寸的精度要求成本效益评估平衡精度要求与制造成本公差优化分配采用经济公差等级实现最佳效果公差选择应遵循功能优先、经济合理的原则关键配合尺寸采用较高精度等级，非关键尺寸可适当放宽公差通过合理的公差分配，既能保证产品功能，又能控制制造成本在实际设计中，建议优先选用标准公差等级和推荐配合，避免过度设计对于批量生产的产品，可通过统计分析方法优化公差分配，提高产品合格率和经济效益形位公差概述形状公差方向公差控制零件几何要素的形状误差，包括控制被测要素相对于基准的方向误直线度、平面度、圆度、圆柱度等差，包括平行度、垂直度、倾斜度形状公差只控制要素自身的几何形方向公差需要建立基准，控制要素间状，不涉及方向和位置关系的角度关系与尺寸公差区别位置公差形位公差控制几何要素的形状、方向控制被测要素相对于基准的位置误和位置，尺寸公差控制要素的大小差，包括同轴度、对称度、位置度、两者相互补充，共同保证零件的几何跳动等位置公差综合控制方向和位精度要求置关系主要形位公差示例公差类型符号应用场合精度要求平面度机床导轨、密

0.01-

0.1mm⏸封面直线度轴类零件、导—

0.005-

0.05mm向件圆度○轴承配合面

0.002-

0.02mm平行度∥键槽、安装面

0.01-

0.1mm垂直度⊥端面、台阶面

0.02-

0.2mm同轴度◎多段轴、孔系

0.01-

0.05mm形位公差的标注方法1公差框组成包含公差符号、公差值和基准字母的矩形框2指引线连接将公差框与被测要素正确连接的引导线3基准建立用基准字母标识的参考几何要素系统4修饰符号最大实体、最小实体等状态修饰符号形位公差标注必须遵循国家标准规定，确保信息传递准确无误公差框应清晰标注在图样上，指引线的连接方式要体现被测要素的特征基准的建立顺序影响测量方法，需要根据零件功能合理选择综合实例讲解轴类零件标注箱体零件标注齿轮零件标注轴类零件通常需要标注直线度、圆度、箱体零件涉及多个加工基准，需要建立齿轮零件的公差标注较为复杂，包括齿同轴度等形位公差配合段采用较高精完整的基准体系主要控制孔系的位置距偏差、齿向偏差、径向跳动等专用公度等级，非配合段可适当放宽要求基度、平行度，以及安装面的平面度、垂差内孔与齿轮的同轴度是关键控制项准轴线的建立是关键直度等公差项目目尺寸公差检测基本方法尺寸公差检测是质量控制的重要环节，常用测量工具包括游标卡尺、千分尺、百分表等通止规检验是批量生产中的高效检测方法，能快速判断零件是否合格选择检测方法时应考虑精度要求、生产效率和成本因素精密零件需要使用高精度测量设备，批量检验可采用专用检具测量不确定度应小于被测公差的到1/31/10尺寸公差自动化检测数字化测量数显卡尺、数显千分尺等数字化工具提高了测量精度和效率三坐标测量三坐标测量机可自动测量复杂零件的尺寸和形位公差CMM数据分析测量数据可自动统计分析，生成质量报告和趋势图系统集成与、系统集成，实现质量数据的全程追溯ERP MES检测过程中的常见问题测量误差分析解决方案与记录系统误差来源于测量设备的固有偏差，可通过校准消除随建立标准作业程序，规范测量方法和环境条件定期校准测机误差由环境因素引起，需要多次测量求平均值粗大误差量设备，确保精度符合要求培训操作人员，提高测量技能通常由操作不当造成，应及时发现并剔除和质量意识影响测量精度的因素包括温度、湿度、振动、测量力等标检测记录应包括零件信息、测量数据、环境条件、操作人员准测量条件为℃恒温环境，零件和量具应充分恒温后再等内容异常数据需要分析原因并采取纠正措施，形成闭环20进行测量管理几何尺寸与公差系统简介GDT起源发展GDT起源于美国军工行业，现已成为国际通用的几何公差标准GDT相比传统的坐标公差，更能体现零件的功能要求，提高设GDT计和制造的效率与传统公差比较传统极限公差基于坐标尺寸控制，基于几何要素控制GDT允许更大的制造公差空间，同时保证零件功能，具有更好GDT的经济性和实用性国际应用趋势欧美发达国家广泛采用标准，我国也在逐步推广应用汽GDT车、航空航天、精密机械等行业对的需求日益增长，掌握GDT技术是工程师的必备技能GDT符号及应用GDT位置度符号基准参考框架功能性分析方法位置度是中最基准系统由主基准、强调从功能角GDT GDT重要的几何公差，用次基准、第三基准组度分析公差要求，最圆圈内加十字符号表成，建立零件的坐标大实体原则和最小实示它定义了要素相系统基准的选择应体原则的应用可以获对于基准的理论正确基于零件的功能要求得额外的公差补偿，位置的允许变动区和装配关系，确保测提高制造经济性和装域，广泛应用于孔系量的一致性和重现配成功率定位性复杂结构中的尺寸公差控制精密机械装配关键尺寸链识别精密机械产品涉及多级装配，每级装通过功能分析确定影响产品性能的关配都有严格的公差要求关键是识别键尺寸链，建立数学模型分析公差传功能尺寸链，合理分配各级公差，确递规律运用蒙特卡洛仿真等方法优保最终产品精度化公差分配方案持续改进机制跨部门协同控制收集生产和使用中的公差问题，建立公差控制需要设计、工艺、检验等部反馈机制持续优化公差设计利用统门密切配合建立统一的技术标准和计过程控制方法监控制造过程，预防沟通机制，确保公差要求在整个产品公差问题的发生生命周期中得到有效执行工程图样的公差注解规范图纸标准化要求工程图样应严格按照国家标准和GB/T

4458.5GB/T

16675.2等规范进行公差标注标注位置要清晰明确，避免引起歧义和误解多尺寸协调原则当零件有多个相关尺寸时，应考虑尺寸之间的协调关系避免过度约束和约束不足，确保公差分配的合理性和可制造性快速校核技巧建立公差校核清单，重点检查配合尺寸、关键功能尺寸和形位公差的标注利用软件的公差分析功能进行自动校核CAD和优化典型公差分配工程案例

（一）齿轮装配公差设计成本效益分析某变速箱齿轮装配要求中心距为±，涉及箱通过优化公差分配，相比等精度分配方案，制造成本降低

1000.02mm体孔距、轴承配合、齿轮安装等多个环节通过尺寸链分其中箱体加工成本降低，轴承采购成本降低15%20%析，将总公差合理分配给各组成环节，装配时间缩短10%25%箱体孔距公差分配，轴承配合公差产品质量稳定性显著提升，售后维修率从原来的降低

0.015mm

2.3%，齿轮安装公差，留有到客户满意度提高，市场竞争力增强，实现了技术

0.008mm

0.012mm

0.005mm

0.8%的装配余量实际生产中，合格率达到和经济效益的双赢

98.5%典型公差分配工程案例

（二）精密孔轴配合设计现场问题处理某精密机床主轴与轴承配生产初期出现部分产品跳合采用设计，要求动超差问题，通过分H6/js5SPC跳动精度小于析发现是轴承内圈圆度超通过仿真分差导致调整轴承供应

0.005mm析和试验验证，确定了最商，加强进货检验，问题优的公差参数组合得到有效解决失效原因追溯建立了完整的质量追溯系统，从原材料到成品各环节都有详细记录当出现质量问题时，能够快速定位原因并采取针对性改进措施公差选择的经济性分析公差设计失误典型案例返工问题案例某汽车零件因公差设计过紧，导致装配困难，返工率高达重新优化公差设计后，在保证功能的前提下适当放宽公差，返工率降至以下15%2%质量事故教训某航空零件因形位公差标注错误，导致产品功能失效事故调查发现是设计人员对理解不够深入造成加强培训后建立了严格的设计审查制度GDT改进措施成效建立公差设计专家评审制度，重要零件必须经过公差分析验证推广使用公差分析软件，提高设计质量和效率定期开展公差设计培训，提升团队技术水平。