零件图的技术要求

时间：2022-10-05 百科知识版权反馈

【摘要】：表面结构是评定零件表面质量的一项重要技术指标，对于零件的配合、耐磨性、抗腐蚀性以及密封性都有显著的影响，所以表面结构是零件图中必不可少的一项技术要求。一般来说，凡是零件上有配合要求或有相对运动的表面，Ra值要小。公差与配合制度是实现互换性的重要基础，是零件图中不可缺少的一项技术要求。

零件图上的技术要求主要是指零件尺寸精度和几何精度方面的要求，如零件的表面结构、极限与配合、几何公差等，还包括对材料的热处理要求以及铸造圆角、未注圆角、倒角等。

7.4.1 零件的表面结构

1.零件表面结构的基本概念

零件在加工过程中，一般受所用刀具、加工方法、刀具与零件间的运动、摩擦，机床的振动及零件的塑性变形等因素影响，表面会具有较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状特征，称为表面结构如图7－14所示。

图7－14 显微镜放大后的零件表面结构示意图

表面结构是评定零件表面质量的一项重要技术指标，对于零件的配合、耐磨性、抗腐蚀性以及密封性都有显著的影响，所以表面结构是零件图中必不可少的一项技术要求。

2.表面结构的评定参数

表面结构的评定参数有轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz等，常用的主要评定参数是Ra。

（1）轮廓算数平均偏差。在取样长度L内，纵坐标值Y（x）绝对值的算术平均值，如图7－15所示，其值为

图7－15 轮廓算术平均偏差

（2）轮廓最大高度Rz。在一个取样长度内最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和为轮廓最大高度，如图7－16所示。

由于Ra值作为表征参数应用最为广泛，所以本节重点介绍Ra的注法。一般来说，凡是零件上有配合要求或有相对运动的表面，Ra值要小。Ra值越小，表面质量要求越高，其表面耐腐蚀、耐磨性和抗疲劳等能力越强，加工成本也越高。因此，在满足使用要求的前提下，还要考虑加工的工艺性。国家标准对Ra的数值作了规定，常用Ra与加工方法的关系见表7－2。

图7－16 轮廓最大高度Rz

表7－2 常用Ra与加工方法的关系

3.表面结构的图形符号

（1）表面结构图形符号的类型。国家标准（GB／T 131—2006）规定的表面结构的图形符号见表7－3。

表7－3 表面结构的图形符号及意义

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（2）表面结构完整图形符号的组成。

如图7－17所示，a—注写表面结构的单一要求；b—注写两个或多个表面结构要求；c—注写加工方法；d—加工纹理方向符号；e—加工余量（mm）。

（3）表面结构图形符号的画法及有关规定。

表面结构图形符号的画法如图7－18所示，图形符号及附加标注尺寸见表7－4。

图7－17 表面结构完整图形符号的组成

图7－18 表面结构图形符号的画法

表7－4 表面结构图形符号及附加标注的尺寸

4.表面结构在图样中的标注方法

（1）图样上所注的表面结构符号，是该表面完工后的要求。其标注规则如下：

①在同一图样上，每一表面一般只标注一次符号，并尽可能标注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。

②表面结构符号应标注在可见轮廓线、尺寸线、尺寸界线或其延长线上。若位置不够时，可引出标注。

③符号的尖端必须与所标注的表面（或指引线）相接触，并且必须从材料外指向被标注表面。

④表面结构要求在图样中的注写和读取方向应与尺寸的注写和读取方向一致。如图7－19所示。

图7－19 表面结构要求的注写方向

（2）表面结构要求的标注。表面结构要求在图样中的标注位置和方向见表7－5。

表7－5 表面结构要求在图样中的标注位置和方向

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（3）表面结构要求的简化注法。表面结构要求的简化注法见表7－6。

表7－6 表面结构要求的简化注法

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7.4.2 极限与配合

1.极限与配合的基本概念

（1）零件的互换性。互换性是指从加工完的一批规格相同的零件中任取一件，不经选择、调整、修配就能立即装配到机器或部件上，并能保证使用要求，零件的这种性质称为互换性。零件具有互换性，不仅给机器的装配、维修带来方便，而且满足生产各部门的协作要求，为大批量的生产、流水作业提供条件，从而缩短生产周期，提高劳动效率和经济效益。

（2）尺寸公差。零件在制造的过程中，由于受到机床精度、刀具磨损、测量误差和操作技能等的影响，不可能把零件加工得绝对准确，为了保证互换性，必须将零件的尺寸误差限制在一定的范围内，规定出加工尺寸的可变动量，这种规定的实际尺寸允许的变动量称为尺寸公差。公差与配合制度是实现互换性的重要基础，是零件图中不可缺少的一项技术要求。

下面结合如图7－20所示说明尺寸公差的基本概念和术语。

图7－20 基本概念图解

①基本尺寸：根据零件的强度和结构要求，设计时确定的尺寸。轴、孔的基本尺寸分别用d、D表示。

②实际尺寸：通过实际测量所得的尺寸。轴、孔的实际尺寸分别用da、Da表示。

③极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值。它是以基本尺寸为基数来确定的，两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸，较小的一个称为最小极限尺寸。轴的极限尺寸：最大极限尺寸为dmax，最小极限尺寸为dmin；孔的极限尺寸：最大极限尺寸为Dmax，最小极限尺寸为Dmin。

④尺寸偏差（简称偏差）：某一尺寸（实际尺寸或极限尺寸）减去基本尺寸所得的代数差，偏差可以为正、负或零值。

上偏差：最大极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差（轴的上偏差用es表示，es＝dmax－d，孔的上偏差用ES表示，ES＝Dmax－D）

下偏差：最小极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差（轴的下偏差用ei表示，es＝dmin－d，孔的下偏差用EI表示，ES＝Dmin－D）。

上偏差与下偏差统称为极限偏差。

⑤尺寸公差（简称公差）：允许尺寸的变动量。

尺寸公差等于最大极限尺寸减去最小极限尺寸，也等于上偏差减去下偏差。尺寸公差值一定为正值。

（3）公差带。公差带是由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域，为了简便说明上述术语及其相互关系，在实际应用时一般以公差带图表示。如图7－21所示。

图7－21 公差带图

图中零线为：

用以确定偏差的一条基准直线，即零偏差线，通常零线表示基本尺寸，以其为基准确定偏差和公差。

公差带图中，公差带的大小由标准公差确定，公差带相对零线的位置由基本偏差确定。

①标准公差。国家标准（GB／T 1800.4—1999）所列的用以确定公差带大小的任一公差。标准公差分为20级，即：IT01、IT0、IT1…IT18。其中IT表示标准公差，阿拉伯数字表示公差等级，从IT01到IT18等级依次降低。对于一定的基本尺寸，公差等级越高，标准公差值越小，尺寸的精确度越高。各级标准公差的数值见附表5.1（标准公差等级IT01、IT0在工业中很少用到，所以在表中没有列出该两个公差等级的标准公差值）。

②基本偏差。国家标准（GB／T 1800.3—1998）规定，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。当公差带位于零线上方时，其基本偏差为下偏差，当公差带为于零线下方时，其基本偏差为上偏差。

基本偏差可使公差带位置标准化。为了使孔、轴实现不同性质和不同松紧程度的配合，需要有一系列不同的公差带位置。国家标准对不同基本尺寸的孔和轴各规定28个公差带位置，分别由28个基本偏差来确定。基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写字母为孔的基本偏差代号，小写字母为轴的基本偏差代号。

孔的基本偏差代号为A、B、C……ZA、ZB、ZC；轴的基本偏差代号为a、b、c…za、zb、zc。基本偏差系列如图7－22所示。

孔的基本偏差中A～H为下偏差，J～ZC为上偏差；轴的基本偏差中a～h为上偏差， j～zc为下偏差；JS和js的公差带均匀地分布在零线两边，孔和轴的上、下偏差分别为＋IT／2和－IT／2。

基本偏差只表示公差带在公差带图中的位置，而不表示公差带大小，因此，公差带一端是开口的，开口的一端由标准公差限定。

图7－22 基本偏差系列

（a）孔的公差带；（b）轴的公差带

③公差带代号及查表。孔、轴的尺寸公差可用基本偏差代号与公差等级数字组成公差带代号。例如φ50H8中，φ50表示孔的基本尺寸，H8表示孔的公差带代号，其中H表示孔的基本偏差，7表示公差等级代号。φ50h6中，φ50表示轴的基本尺寸，h6指轴的公差带代号，其中h指轴的基本偏差，6指公差等级代号。

查表：

例如：确定φ50H7的上下偏差：H7为孔公差带代号，查孔的基本偏差（附表5.3），在基本尺寸40～50mm横行与基本偏差代号H的纵列中找到下偏差EI＝0；再查标准公差表（附表5.1），在基本尺寸30～50mm横行和标准公差等级IT7的纵列中找到标准公差值25μm，换算成0.025mm，上偏差ES＝EI＋IT＝0＋0.025＝＋0.025mm。因此φ50H7即为。自行练习查表确定φ50h6的上下偏差（提示：查轴的基本偏差附表5.2）。

（4）配合与配合制度。

①配合。通常孔和轴要装配到一起，由于使用要求不同，它们之间结合松紧不一，但它们的基本尺寸是相同的。这种在机器装配中，基本尺寸相同、相互结合的孔和轴公差带之间的关系，称为配合。孔和轴配合时，由于它们的实际尺寸不同而产生间隙或过盈。孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差为正值时称为间隙，为负值时称为过盈。按其出现间隙或过盈的不同分为三类：

间隙配合：具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。此时，孔公差带在轴公差带之上，如图7－23所示。

图7－23 间隙配合

过盈配合：具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。此时，孔公差带在轴公差带之下，如图7－24所示。

图7－24 过盈配合

过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔公差带与轴公差带相互交叠，如图7－25所示。

图7－25 过渡配合

②配合制度。国家标准规定，配合制度有基孔制和基轴制两种。

基孔制：基本偏差为一定的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。在这种制度中的孔，称为基准孔，代号为“H”。它的基本偏差为下偏差，其值为零。通过变动轴的公差带位置，得到各种不同的配合。如图7－26所示。

基轴制：基本偏差为一定的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度，在这种制度中的轴，称为基准轴，代号为“h”。它的基本偏差为上偏差，其值为零。通过变动孔的公差带的位置得到各种不同的配合。如图7－27所示。

图7－26 基孔制配合制度

图7－27 基轴制配合

表7－7是基孔制优先、常用的配合，表7－8是基轴制优先、常用的配合。

表7－7 基孔制优先、常用的配合

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表7－8 基轴制优先、常用的配合

③基准制配合的选择。国家标准规定，优先选用基孔制，采用基孔制可以限制和减少加工孔所需用的定值刀具、量具的规格数量，从而获得较好的经济效益。

基轴制通常仅用于结构设计要求不适宜采用基孔制或采用基轴制具有明显经济效果的场合。例如，同一轴与几个具有不同公差带的孔配合，或冷拔制成不再进行切削加工的轴在与孔配合时，采用基轴制。

在零件与标准件配合时，应按标准件所用的基准来确定。例如，滚动轴承外圈与轴承座孔的配合应采用基轴制，而滚动轴承的内圈与轴的配合则采用基孔制。键与键槽的配合也采用基轴制。

（5）极限与配合在图样中的标注。

①在零件图中的标注。极限与配合在零件图中标注有三种形式，如图7－28所示。

图7－28 极限与配合在零件图中的标注

公差带代号标注法：公差带代号由基本偏差代号和标准公差等级代号组成，标注在基本尺寸的右边，代号字体与尺寸数字字体的高度相同，如图7－28（a）所示。这种注法一般用于大批量生产，由专用量具检验零件的尺寸。

极限偏差标注法：上偏差标注在基本尺寸的右上方，下偏差与基本尺寸注在同一底线上，偏差数字的字体比尺寸数字字体小一号，小数点必须对齐，小数点后的位数也必须相同，如图7－28（b）所示。当某一偏差为“零”时，用数字“0”标出，并与上偏差或下偏差的小数点前的个位数对齐。这种注法用于少量或单件生产。

当上、下偏差值相同时，偏差值只需要注一次，并在偏差值与基本尺寸之间注出“±”符号，偏差数值的字体高度与基本尺寸数字的字体相同。

综合标注法：公差带代号与极限偏差同时标注，偏差数值注在尺寸公差带代号之后，并加圆括号。如图7－28（c）所示。这种注法在设计过程中因便于审图，故使用较多。

②在装配图中的标注。在装配图上标注极限与配合时，其代号必须在基本尺寸的右边，用分数形式注出，分子为孔公差带代号，分母为轴的公差带代号。其注写形式有两种，如图7－29（a）、7－29（b）所示。当标注标准件、外购件与零件的配合关系时，可仅标注相配零件的公差带代号，如图7－29（c）所示滚动轴承与轴和孔的配合尺寸φ62JS7和φ30k6。

7.4.3 几何公差

在生产实践中，经过加工的零件，不但会产生尺寸误差，而且会产生几何误差，零件的实际形状、方向和位置对理想形状、方向和位置所允许的最大变动量，称为几何公差。

由于零件的表面形状和相对位置的误差过大会影响机器的性能，因此对精度要求高的零件，除了控制尺寸精度外，还应控制其形状、方向和位置的误差，这样才能满足零件的使用和装配要求，保证互换性。因此，几何公差也是评定产品质量的一项重要技术指标。

图7－29 极限与配合在装配中的标注

1.基本术语及定义

要素：基本几何体均由点、线、面构成，这些点、线、面称为几何要素，简称要素。几何要素的分类如下。

（1）按存在的状态分为理想要素和实际要素。

理想要素是指具有几何学意义的点、线、面。在检测中是评定实际要素几何误差的依据。

实际要素是指零件上实际存在的点、线、面。实际要素测量时由测得要素代替。

（2）按几何公差中所处的地位分为提取组成要素和基准要素。

提取组成要素是指给出了几何公差要求的要素，即需要研究和测量的要素，如被测机件的轮廓线、面或轴线、对称面及球心等。如图7－30所示中的φd1轴线和圆柱表面分别有方向公差（垂直度）和形状公差（圆柱度）的要求，它们都是提取组成要素。

图7－30 几何公差