合理标注尺寸的基本知识.docx

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合理标注尺寸的基本知识

合理标注尺寸的基本知识

所谓合理，是指图样上所标注的尺寸既要符合零件的设计要求，又要符合生产实际要求，便于加工和测量，并有利于装配。

基准的概念

（a）零件图示例（b）测量内孔（c）设计基准

图8-37设计基准与工艺基准示例

1）基准

基准是尺寸标注的起点。

基准的形式在第5章中已经介绍过，根据零件的结构特点和在部件中所起的作用，零件上的点、线、面均可作为尺寸基准。

由图8-37所示，在尺寸标注时有两种基准：

设计基准和工艺基准。

（）设计基准：

在设计中，为满足零件在机器或部件中对其结构、性能的特定要求而选定的一些基准，称为设计基准。

如图8-37（a）所示φ32孔的轴线是径向的主要基准，除了键槽高度方向的尺寸外，高度方向的其他尺寸均以此为基准进行标注，以满足使用要求，故该基准为为设计基准，由该基准直接标注出的尺寸称为重要尺寸。

（）工艺基准：

考虑到零件的生产，为便于零件的加工、测量和装配而选定的一些基准，称为工艺基准。

如图8-37（a）所示35

尺寸是以工艺基准为起点标注的尺寸，这样便于测量，如图8-37（b）所示可用游标卡尺直接测量。

若以设计基准为起点，则不易测量，如图8-37（c）所示的标注不合理。

每个零件的长、宽、高各方向至少有一个基准，而根据设计、加工、测量上的要求，一般还要附加一些基准。

我们把决定零件主要尺寸的基准称为主要基准，而把附加的基准称为辅助基准。

零件在三个方向各有一个主要基准，其余为辅助基准。

主要基准与辅助基准之间应有尺寸相联系，如图8-37（a）所示，φ32是设计基准与辅助基准的联系尺寸来标注35

尺寸。

2）基准的选择

为了减少误差，保证设计要求，应尽可能使设计基准和工艺基准重合。

当两基准不能重合时，以设计基准为主，兼顾工艺基准，如图8-37所示。

尺寸标注的形式

（a）（b）

图8-38尺寸标注的形式

）坐标式

同一方向的尺寸由同一基准注起，如图8-38（a）中所示的2x1、28、54尺寸均从端面A为起点标注，端面A是设计基准，其中28是重要的尺寸，而54是联系尺寸。

这种标注形式的优点是各环轴向尺寸不会产生累积误差，但不易保证各环尺寸精度的要求。

）链式

同一方向的尺寸首尾相接，如图8-38（b）中所示7.5、65、7.5尺寸。

其优点是可以保证每一环的尺寸精度要求，但每一环的误差累积在总长上，使总长80的尺寸不能保证。

）综合式

将坐标式和链式综合在一起进行尺寸标注，这种形式最适应零件的设计和加工要求，被广泛应用，如图8-38（a）所示。

合理标注尺寸的要点

任务1：

画出如图8-39（b）中所示轴承座的视图并标注尺寸。

目的：

理解基准的概念，能正确选择基准，掌握合理标注尺寸的要点。

步骤：

分析零件结构，确定主要基准

从设计的角度来研究，通常一根轴需要两个轴承座来支承，两个轴承座的轴孔应处于同一轴线上，即：

两个轴承座轴孔的轴线距底面等高，这样才能保证被支承的轴不倾斜而正常工作。

因此，轴承座的底面是高度方向的主要基准；为了保证底板两个螺栓孔相对于轴承座孔的对称关系，以轴承座的对称平面为基准标注两孔长度方向的定位尺寸，故轴承座的对称面是长度方向的主要基准；而宽度方向的主要基准则是轴承座与轴的接触面，如图8-39（a）所示。

（a）（b）

图8-39轴承座的尺寸基准

尺寸标注应满足设计要求

1）重要尺寸应从设计基准直接注出

所谓的重要尺寸是指影响产品性能、工作精度和配合的尺寸；非重要尺寸则是指非配合的直径、长度、外轮廓尺寸等。

如图8-40（a）所示，轴承座轴孔的中心高40±0.02是高度方向的重要尺寸，应直接从基准标注。

而不能按照图8-40（b）所示标注尺寸30±0.02，因为在制造过程中，任何一个尺寸都不可能加工得绝对准确，30±0.02和10这两个尺寸的积累误差，就会影响轴的安装高度，而不能满足设计要求。

同理，轴承座上的两个安装螺孔的中心距65应按图8-40（a）所示直接注出。

若按图8-40（b）所示分别标注尺寸12.5，则中心距将会受到尺寸90和两个12.5尺寸的制造误差的影响。

（a）正确（b）错误

图8-40重要尺寸应直接标注

2）不要将尺寸注成封闭的尺寸链

因零件在实际加工过程中，会出现误差，若注成封闭的尺寸链，则各环尺寸精度就会相互影响，不能保证设计要求。

正确的标注方法：

选择不太重要的一环不注尺寸，如图8-41（b）中所示的C环，零件加工过程中出现的累积误差可集中地反映在此环上，从而保证了零件的使用性能，如图8-41所示。

（a）不正确（b）正确

图8-41不要注成封闭尺寸链

3）关联零件间的尺寸应协调

关联零件间的尺寸必须协调，组装时才能顺利装配，并满足设计要求。

在标注关联尺寸时，相配合的基本尺寸必须相同，并应直接注出。

（1）相关联的两零件为非标准件时，如图8-42（a）所示。

阀盖镶在阀体中，尺寸φ50和5是阀盖与阀体配合的部分，故基本尺寸应相同，且直接从基准标注。

同理，阀盖与阀体用4个螺栓连接，阀盖上螺栓孔的分布与阀体上螺栓孔的分布一致。

（a）阀盖的零件图（b）阀盖与阀体的装配示意图

图8-42关联尺寸的标注

（2）当零件上某一部分与标准件配合时，应根据标准件查表获得。

如图8-45所示中的φ20k6是与滚动轴承配合的部分，该部分的轴径尺寸应查表获得，与轴承内径尺寸一致。

【注意】两配合零件所选基准应尽量一致，如图8-42（b）所示，只有当阀盖与阀体的径向尺寸基准为通过球阀中心A点的水平线时，才能满足使用要求，所以该线是阀盖与阀体共有的基准。

对于阀盖而言，长度方向的基准是与阀体接触的B面，而对于阀体而言，则是通过阀杆轴线和球阀中心A点的中心线。

标注尺寸应兼顾工艺要求

1）尺寸标注要便于测量

在满足设计要求的前提下，标注的尺寸尽量使用普通量具进行检测，避免或减少使用专用量具。

如图8-43所示，轴承座上的螺孔M8x0.75的深度尺寸，若按图8-43（b）所示进行标注时，不易测量。

应以凸台端面为基准，标注出尺寸6，这样易于测量，凸台端面是工艺基准，也是高度方向的辅助基准。

该辅助基准与高度主要基准的联系尺寸是58。

同理，如图8-44（a）所示，尺寸A、D、F不便于测量，而图8-44（b）所示中的尺寸B、C、E、G则根据零件尺寸精度的要求，可以用钢直尺、游标卡尺等量具进行测量。

（a）轴承座零件图

图8-43尺寸标注要便于测量示例一

（a）不便于测量

（b）便于测量

图8-44尺寸标注要便于测量示例二

2）按加工顺序标注尺寸

零件图上除重要尺寸应直接标注外，其他尺寸一般按加工顺序进行标注。

这样每一加工步骤的尺寸，均可从图中直接读出，便于测量。

如图8-45所示为轴的尺寸标注，如图8-46所示为该轴的加工过程。

图8-45轴的尺寸标注

（a）下料、车两端面、打中心孔（b）以中心孔定位，车φ25、长72（c）车φ20、长35

（d）车φ15、长17（e）切槽、倒角，车M15螺纹（f）调头：

车φ35、长42和φ20、长35

（g）车退刀槽、倒角（h）铣键槽（i）磨外圆达到公差要求

图8-46轴的加工过程

3）毛坯面与加工面之间的尺寸联系

在铸造或锻造零件上标注尺寸时，应注意同一方向的加工表面与非加工面之间一般只能有一个联系尺寸。

如图8-47（a）所示壳体，图中所指A、B、C为非加工面，尺寸24、5由铸造工艺完成。

加工底面时，先保证尺寸10，然后按尺寸40加工顶面，就能保证使用要求。

如果按图8-47（b）进行标注，由于A、B、C三个非加工面与底面有三个尺寸联系10、28、34，在加工底面时，要同时保证这三个方向的尺寸精度是不可能的，所以（b）图的注法是不合理的。

（a）合理（b）不合理

图8-47毛坯面与加工面之间的尺寸联系

同理，如图8-43（b）所示，轴承座底板尺寸90X30由铸造工艺完成，D面是非加工表面，所以，图8-43（a）中的尺寸标注是正确的，而图8-43（b）中标注的尺寸35是错误的。

4）同一工序加工尺寸应尽量集中标注

同一工序上加工的结构，尺寸尽量集中标注，且不同工种的尺寸宜分开标注。

如图8-48所示，将车削和铣削加工的结构尺寸分别标注在轴的两侧，这样便于看图。

图8-48不同加工方法尺寸的标注

零件上常见结构的尺寸注法

零件上一些常见的结构要素和底板、端面、法兰盘等图形应按一定的标注方式进行尺寸标注，零件上的螺孔、销孔、沉孔、中心孔等结构的尺寸注法已基本标准化。

常见零件图形的尺寸标注

图8-49底板、端面和法兰盘图形的尺寸标注

【注意】国家标准规定：

除确实需要表示的某些结构圆角外，其他圆角在零件图中均可不画，但需要在图中注明尺寸或在技术要求中说明。

当省去圆角时，图形上零件表面的交线则由过渡线变成了相贯线，如图8-49所示。

零件上常见孔的尺寸标注

表8-1中介绍了几种常见孔的标注形式，其中孔的深度用符号

”表示；埋头孔的锥形部分用符号

”表示；沉孔或锪平常用符号

”表示。

符号的比例画法见图8-50。

图中h表示字体的高度。

图8-50符号的比例画法

表8-1零件上常见孔的尺寸标注

零件结构类型

标注方法

说明

螺

孔

通孔

表示三个公称直径为6，螺纹中径、顶径公差带为7H，均匀分布的孔。

可以旁注，也可以直接注出。

不通孔

螺孔深度为10，可与螺孔直径连注，也可分开标注。

不通孔

需要注出孔的深度时，应明确标注孔深尺寸。

孔深为12。

光

孔

一般孔

表示四个直径为φ5孔深为10的光孔。

孔深与孔径可连注，也可以分开标注。

锥销孔

φ6为与锥销孔相配的圆锥销小头直径。

锥销孔通常是相邻两零件装在一起时加工，故应注明“配作”二字。

沉

孔

锥形

沉孔

表示六个直径为φ7均匀分布的孔。

沉孔的直径为φ13，锥角为

90°。

锥形部分尺寸可以旁注，也可直接注出。

沉

孔

柱形

沉孔

表示有四个直径为

φ6.5均匀分布的孔。

沉孔的直径为φ13，深度为4.5。

锪平面

表示锪平面φ16的深度不需标注，一般锪平到没有毛面为止。

零件图上的技术要求

如图8-2所示，零件图除了有视图和尺寸外，还有尺寸公差、表面粗糙度、形位公差、热处理及表面处理等技术要求。

本节主要介绍尺寸公差、表面粗糙度、形位公差的基本概念和国家标准规定的代号和标注。

表面粗糙度

表面粗糙度的概念

）表面粗糙度

零件的加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状误差，被称为表面粗糙度，用数值表现出来。

如图所示，在显微镜下观察到零件的已加图8-51表面粗糙度的概念

工表面是粗糙不平的，它是由于加工方法、机床的振动和其他因素所形成的。

表面粗糙度对零件的耐磨性、耐蚀性、抗疲劳的能力、零件之间的配合和外观质量等都有影响，它是评定零件表面质量的重要指标。

）评定表面粗糙度的参数

评定表面粗糙度的参数有轮廓算术平均偏差、微观不平度十点高度和轮廓最大高度。

其中轮廓算术平均偏差是最常用的评定参数。

它是指在取样长度l内，轮廓偏距绝对值的算术平均值，用Ra来表示，如图8-52所示。

Ra值已经标准化，优先选用表8-2中的数值。

图8-52轮廓算术平均偏差Ra

表8-2a的数值（单位：

μm）

a

a值越小，意味着粗糙度要求愈高，零件表面愈光滑。

在选取a值时，一般应根据零件的表面功能要求和加工经济性两者综合考虑。

在满足使用性能要求的前提下，尽可能选取较大的a值，以获得较好的经济效益。

表面粗糙度符号、代号

国家标准（GB/T131-1993）规定在零件图上，每个表面都应按使用要求标注表面粗糙度代号（或符号）。

）表面粗糙度符号

表所示为表面粗糙度符号及其意义。

表8-3表面粗糙度符号

符号

意义及说明

为去除材料符号，表示该表面必须用去除材料的方法获得，例如：

车、铣、钻、磨、镗、腐蚀、电火花加工等方法。

为不去除材料符号，表示该表面用不去除材料的方法获得，或者表示保持上道工序形成的表面状况，例如铸造、锻造、热轧、冲压变形等方法。

在前三种符号的长边上均可加一横线，用于标注有关参数和说明。

在上述三种符号上均可加一小圆，表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求。

）表面粗糙度符号的画法

表为表面粗糙度符号的画法，其大小与图样中粗实线的线宽b有关。

表8-4表面粗糙度符号的尺寸（单位：

mm）

图样上轮廓线的线宽b

0.35

0.5

0.7

1

1.4

2

数字与大写字母的高度h

2.5

3.5

5

7

10

14

符号的线宽d'

数字与字母的笔画宽度d

0.25

0.35

0.5

0.7

1

1.4

高度H1

3.5

5

7

10

14

20

高度H2

8

11

15

21

30

42

符号的画法

）表面粗糙度代号

在表面粗糙度符号中加注表面粗糙度的评定参数或其他有关要求，称为表面粗糙度代号，如表所示。

表8-5表面粗糙度代号的意义

代号

意义

代号

意义

Ra的上限值为3.2μm，必须采用去除材料的方法达到所给的表面粗糙度要求。

Ra的最大值为1.6μm，必须采用去除材料的方法达到所给的表面粗糙度要求。

表面粗糙度的标注

1）基本原则

⑴同一零件图中，每个表面只标注一次表面粗糙度代（符）号。

⑵粗糙度符号的尖端必须从材料外指向表面，如图8-53所示。

⑶粗糙度代（符）号应标注在可见轮廓线、尺寸线、尺寸界线或引出线上。

代号中数字及符号方向按图8-53、8-54所示标注。

⑷当零件上多数表面具有相同的粗糙度要求时，可将使用最多的一种代（符）号统一标注在图样的右上角，并在代号前加注其余两字，其代号和文字高度均为图形上所注代号及文字高度的1.4倍（即大一号）。

图8-53表面粗糙度的标注图8-54表面粗糙度的标注

2）标注示例

表8-6列举了表面粗糙度在图样上标注的一些方法。

-

表8-6表面粗糙度标注示例

图例

说明

图例

说明

采用简化标注，但必须在标题栏附近（用高度为1.4倍的代号）说明这些简化代号的意义。

螺纹工作面的表面粗糙度代（符）号的标注

表示零件的所有表面具有相同的粗糙度要求，其代（符）号可统一标注在图样的右上角上。

零件上同一表面的不同部位粗糙度要求不一样时，需用细实线画出分界线注出尺寸和相应的粗糙度代号。

表示零件上的连续表面只标注一次粗糙度代号。

表示齿轮齿形部分的粗糙度标注。

表示零件上不连续的同一表面，用细实线连接后，只需标注一次粗糙度代（符）号，否则需分别标注，如图中Ra为12.5μm。

表示孔、槽、花键的表面只需标注一次代（符）号。

图例

说明

零件表面需要局部热处理或局部镀（涂）时，要用粗点画线画出其范围，并在相应的位置上标注出尺寸和表面处理要求。

中心孔及键槽的工作表面、倒角、圆角等表面粗糙度要求，可简化标注。

极限与配合

现代化的机械工业，要求机器零件具有互换性，即：

在同一批零件中，不经挑选和辅助加工，任取一个就能顺利地安装到机器上，并满足机器性能的要求，零件的这种性能称为互换性。

具有互换性的零件，必须要有正确的极限尺寸和合理的配合要求。

如日常使用的灯泡、螺纹紧固件等。

极限的基本概念

为了保证零件具有互换性，对零件的实际尺寸数值限制在某一合理的范围，即为极限。

⑴基本尺寸：

设计给定的尺寸。

对于配合孔和轴，其基本尺寸是一致的。

⑵实际尺寸：

通过测量所得到的尺寸。

⑶极限尺寸：

允许尺寸的两个极端。

一个称为最大极限尺寸，另一个称为最小极限尺寸。

⑷极限偏差：

极限尺寸减去基本尺寸所得到的代数差称为极限偏差，有上偏差和下偏差之分。

孔的上、下偏差分别用代号ES、EI表示；轴的上、下偏差分别用代号es、ei表示。

基本尺寸、极限尺寸、极限偏差三者的关系如下：

最大极限尺寸－基本尺寸＝上偏差；最小极限尺寸－基本尺寸＝下偏差

由以上公式可知：

上、下偏差可以是正值、负值或“零”。

如图中轴的尺寸

φ20

，其中φ20是基本尺寸；上偏差es＝＋0.015，下偏差ei＝＋0.002；最大极限尺寸为φ20.015，最小极限尺寸为φ19.998。

实际尺寸在φ19.998mm和φ20.015mm之间均属合格产品。

⑸尺寸公差（简称公差）：

允许尺寸的变动量。

它是一个没有正、负号的绝对值。

也不能为零。

尺寸公差＝最大极限尺寸－最小极限尺寸＝上偏差－下偏差

轴的尺寸为φ20

，尺寸公差＝20.015－19.998＝＋0.015－（＋0.002）＝0.013

（a）零件图（b）示意图

图8-55轴的尺寸公差

⑹公差带图：

表示极限与配合的图解称为公差带图。

它描述了基本尺寸、偏差及公差之间的关系，如图8-56所示。

在公差带图中，公差带是由代表上、下偏差或最大极限尺寸和最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。

零线是一条表示基本尺寸的直线，以其为基准来确定公差的大小和其相对零线的位置。

（a）公差带图（b）基本偏差示意图

图8-56公差带图及基本偏差

⑺标准公差与基本偏差

标准公差：

在极限与配合标准中所规定的任一公差，称为标准公差，它决定了公差带的大小。

常用标准公差分为18个公差等级，依次为IT1，IT2，┅IT18，其中IT为标准公差代号，数字表示公差等级。

数字越小，公差等级越高，尺寸精度越高。

基本偏差：

在公差带图中，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般是靠近零线的那个偏差，如图8-56所示。

基本偏差系列：

国家标准规定了轴和孔各个基本偏差，按照一定的顺序和位置排列，形成基本偏差。

如图8-57所示，大写字母代表孔，小写字母代表轴。

公差与上、下偏差之间的关系如下：

孔：

ES＝EI＋ITEI＝ES－IT

轴：

es＝ei＋ITei＝es－IT

图8-57基本偏差系列示意图

⑻公差带代号

由表示基本偏差代号的拉丁字母和表

示标准公差等级的阿拉伯数字组成，如图

8-58所示尺寸φ65H7，“H7”表示基本偏图8-58公差带代号含义

差为H、公差等级为7级的孔的公差带代号。

任务：

将φ20

用公差带代号的形式标注尺寸。

目的：

理解公差的概念，掌握查表换算的方法。

步骤：

⑴计算公差等级IT：

IT＝es－ei＝0.015－0.002＝0.013

根据尺寸φ20和0.013由附表查得标准公差等级为6级，写成“IT6”。

⑵查表获得基本偏差代号：

根据尺寸φ20和下偏差＋0.002由附表查得基本偏差代号为“k”，由此可写成公差带代号的标注形式φ20k6。

配合的基本概念

⑴配合：

基本尺寸相同的相互结合的孔和

轴公差带之间的关系称为配合。

如图8-59所示，轴衬与轴承座的配合要紧，

使轴衬得到较好的定位；而轴与轴衬的配合要松，

使轴能在轴衬内自由转动。

因此，根据使用要求

选定不同的配合种类。

图8-59配合要求不同的示例

⑵配合种类：

根据孔和轴配合时松紧程度可分为间隙配合、过盈配合和过渡配合，如8-60所示是三种配合的公差带图。

（a）间隙配合（b）过盈配合

（c）过渡配合

图8-60配合种类

间隙配合：

孔的尺寸减去相配合轴的尺寸为正值，主要用于孔、轴间的活动联结。

过盈配合：

孔的尺寸减去相配合轴的尺寸为负值，主要用于孔、轴间的紧固联结。

过渡配合：

介于间隙配合和过盈配合之间，主要用于孔、轴间的定位联结。

从基本偏差系列示意图8-57中可以看出，a～h（A～H）用于间隙配合，j～n（J～N）主要用于过渡配合，p～zc（P～ZC）主要用于过盈配合。

⑶基准制：

为了便于设计和加工，国家标准规定了两种不同的配合制度，即基孔制与基轴制。

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。

基孔制的孔称为基准孔，用代号H表示。

下偏差为零，上偏差为正值。

孔的最小极限尺寸与孔的基本尺寸相等，其公差带在零线之上，如图8-61所示。

（a）基准孔（b）间隙配合（c）过渡配合（d）过盈配合

图8-61基孔制配合

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。

基轴制的轴称为基准轴，用代号h表示。

上偏差为零，下偏差为负值。

轴的最大极限尺寸与轴的基本尺寸相等，其公差带在零线之下。

如图8-62所示。

（a）基准轴（b）间隙配合（c）过渡配合（d）过盈配合

图8-62基轴制配合

⑷基准制的选择：

在一般情况下，优先选用基孔制配合。

因为从工艺角度看，中等尺寸较高精度的孔，通常要用扩孔钻、铰刀、拉刀等定值（不可调）刀具加工，用定值量具检验，加工成本高，如图8-63所示。

有些情况则采用基轴制配合，如对于小尺寸的配合，改变孔径大小比改变轴径大小在技术和经济更为合理时，则采用基轴制配合，如图8-64所示。

图8-63基孔制配合示例图8-64基轴制配合示例

图8-65基准制配合示例图8-66配合代号示例

与标准件配合时，基准制的选择要视标准件配合面是孔、还是轴来确定，如是孔则采用基孔制，是轴则采用基轴制，如图8-65所示。

滚动轴承外圈与机座孔的配合采用基轴制，内圈与轴的配合采用基孔制。

⑸配合代号：

由分子为孔的公差带代号和分母为轴的公差带代号组成，如图8-66所示。

任务：

指出如图8-65中所示的各零件之间的配合种类与配合制度。

目的：

掌握配合种类和配合制的概念。

分析：

⑴齿轮与轴的配合尺寸为φ50H7/k6，孔的公差带代号为H7，故为基孔制；轴的公差带代号为k6，在基本偏差系列示意图中，k处于j～n之间，故属于过渡配合。

⑵滚动轴承与轴的配合尺寸为φ50k6，由于滚动轴承是标准件，其孔是基准孔，故此配合为基孔制的过渡配合。

⑶挡圈与轴的配合尺寸为φ50F8/k6，

孔和轴的基本偏差代号分别为F、k为非基准

制，通过查表计算得出：

挡圈内孔的尺寸为φ50

，轴的尺寸为φ50

，画出配合的公差带图可知，该配合属于非基准制的间隙图8-67公差带图

配合，如图8-67所示。

尺寸公差与配合的标注

）配合在装配图中的标注

配合尺寸标注有三种形式，如图