1、 圆锥的公差配合及测量项目九 如图所示，圆锥配合是常用的典型结构，圆锥零件在机器结构中应用广泛。那么，圆锥的基本参数有哪些？公差是如何规定的？如何对圆锥零件进行检测？圆锥配合圆锥配合的特点：的特点：圆锥配合具有同轴度精度高、紧密性好、间隙或过盈可以调整、可利用摩擦力传递转矩等优点。但圆锥配合在结构上较复杂，加工和检测也较困难。为满足圆锥配合使用要求，保证互换性，国家分布了一系列国家标准。一、一、圆锥的主要几何参数圆锥的主要几何参数1、圆锥配合的主要术语圆锥配合的主要术语(1)圆锥表面 是指与轴线成一定角度，且一端相交于轴线的一条直线段(母线母线)，围绕着该轴线旋转形成的表面。圆锥表面与通过圆锥
2、轴线的平面的交线称为素线素线。(2)圆锥 圆锥是指由圆锥表面与一定尺寸所限定的几何体，它可分为外圆锥和内圆锥。外圆锥是指外表面为圆锥表面的几何体；内圆锥是指内表面为圆锥表面的几何体。2圆锥配合的主要参数圆锥配合的主要参数 圆锥配合的主要参数包括圆锥角、圆锥直径、圆锥长度、锥度、圆锥配合长度和基面距。(1)圆锥角圆锥角与圆锥半角与圆锥半角/2圆锥角是指在通过圆锥轴线的截面内，两条素线间的夹角。圆锥半角/2是指在通过圆锥轴线的截面内，一条素线与轴线间的夹角。(2)圆锥直径圆锥直径圆锥直径是指垂直于圆锥轴线的截面直径，如图所示。常用的圆锥直径有三种：最大圆锥直径D、最小圆锥直径d、给定截面上的圆锥直
3、径dx。(3)圆锥长度圆锥长度L 圆锥长度L是指最大圆锥直径截面与最小圆锥直径截面之间的轴向距离，如图所示。(4)锥度锥度C 锥度C是指最大圆锥直径D和最小圆锥直径d之差与圆锥长度L的比值，如图所示，其计算公式为：C=锥度C与圆锥角的关系为:C=2tan（锥度一般用比例或分式形式表示如，C=1:6或 C=1/6）LdD 2a（5）基面距）基面距a 相互配合的内、外圆锥基准平面之间的距离，如图所示。基面距用于确定内、外圆锥的轴向相对位置。二、二、常用圆锥的锥度与锥角常用圆锥的锥度与锥角 为了减少加工圆锥体零件所用专用刀具、量具的种类与规格，国家标准GB/T157-2001规定了21种机械工程一般
4、用途圆锥的锥度与锥角系列，适用于一般机械零件中的光滑圆锥表面，见表1所示。其中优先选用第一系列，第一系列不能满足要求时可以选择第二系列。锥度与锥角的应用见表2。表1一一般用途圆锥的锥度与锥角系列般用途圆锥的锥度与锥角系列一一般用途圆锥的锥度与锥角般用途圆锥的锥度与锥角应用应用表2三、三、圆锥公差圆锥公差 为了满足圆锥结构的使用要求，国家标准规定了四项圆锥四项圆锥公差项目公差项目：圆锥直径公差，圆锥角公差，圆锥的形状公差和给定截面圆锥直径公差。1.圆锥直径公差圆锥直径公差TD允许圆锥直径的变动量称为圆锥直径公差。其数值为允许的最大极限圆锥和最小极限圆锥直径之差，如图所示2.圆锥角公差圆锥角公差A
5、T 允许圆锥角的变动量称为圆锥角公差，其数值为允许的最大与最小圆锥角之差，如图所示。圆锥角公差有两种表示形式：1）以弧度或角度为单位，用代号ATa表示；2）以长度为单位，用ATD表示。极限圆锥角所限定的区域称为圆锥角公差区，亦即圆锥角公差带 圆锥角公差AT共分12个公差等级，分别用AT1，AT2，,AT12表示。其中AT1为最高公差等级,AT12为最低公差等级,各公差等级的圆锥角公差数值见表。常用圆锥角公差常用圆锥角公差AT值值（部分）310LATATDATD与ATa的关系：3圆锥的形状公差圆锥的形状公差圆锥的形状公差包括下述两种：圆锥素线直线度公差和圆锥圆锥素线直线度公差和圆锥截面圆度公差截
6、面圆度公差。圆锥素线直线度公差是在圆锥轴向平面内，允许实际素线形状的最大变动量。公差带是在给定截面上，距离为公差值的两条平行直线间的区域。圆锥截面圆度公差是在圆锥轴线法向截面上，允许截面形状的最大变动量。截面圆度公差带是半径差为公差值的两同心圆间的区域。4.给定截面圆锥直径公差给定截面圆锥直径公差TDS在垂直于圆锥轴线的给定截面内，允许圆锥直径的变动量。四、四、圆锥配合圆锥配合 是指公称圆锥直径相同的内、外圆锥之间，由于结合松紧不同所形成的相互关系。国家标准规定了两类圆锥配合：结构性圆锥配合和位移型结构性圆锥配合和位移型圆锥配合。圆锥配合。1.结构型圆锥配合结构型圆锥配合 结构型圆锥配合是指由
7、圆锥结构或基面距确定装配后的最终轴向相对位置而 获得的配合，结构型 圆锥配合可以是间隙 配合、过渡配合或过 盈配合。如图所示。2.位移型圆锥配合位移型圆锥配合 位移型圆锥配合是指由内、外圆锥装配时作一定的相对轴向位移来确定装配后最终轴向相对位置而获得的配合。位移型圆锥配合可以是间隙配合或过盈配合，如图所示。(a)圆锥间隙配合圆锥间隙配合 (b)圆锥过盈配圆锥过盈配合合五、五、圆锥的检测圆锥的检测 圆锥的检测主要是检测锥度锥度与锥角锥角。常用的方法有直接测量法、比较测量法和间接测量法。常用的方法有直接测量法、比较测量法和间接测量法。1.直接测量法直接测量法 直接测量法是利用测量角度的量具和量仪直
8、接测量，被测的锥度或角度数值可在量具或量仪上直接读出。对于精度要求不高的工件，常用万能角度尺测量；对于精度要求较高的工件则需用光学分度头和测角仪进行测量。在生产中万能角度尺是测量工件内外角度最常用的量具。其结构有扇形（也称为型万能角度尺）和圆形（也称为型万能角度尺）两种，如图所示。型万能角度尺的测量型万能角度尺的测量范围为范围为0320，测量精度为测量精度为2型万能角度尺的测量型万能角度尺的测量范围为范围为0360，测量精度为测量精度为5。其中生产中常用的是生产中常用的是型万能角度尺型万能角度尺。2.比较测量法比较测量法 比较测量法是将角度量具与被测角度或锥度相比较，用光隙法或涂色法估计出被测
9、角度或锥度的偏差，或判断被测角度或锥度是否在允许的公差范围内。比较测量法的常用角度量具有：角度量块、角度样板、直角尺、圆锥量规等。下面以圆锥量规为例进行介绍。在大批量生产条件下，圆锥检测常用圆锥量规。在大批量生产条件下，圆锥检测常用圆锥量规。圆锥量规有两种即：圆锥塞规用于检测内锥圆锥环规用于检测外锥 用圆锥量规检测工件时，应采用涂色法涂色法检验锥度。检验时，先在圆锥表面沿素线方向涂34条红丹线，再与零件紧密研合，转动1/31/2转，取出量规，根据接触面的位置与大小判断锥角误差。圆锥量规还可检测工件的基面距。在圆锥量规的一端有两条刻线或台阶，其间距 m为基面距公差。若被测锥体的基面在量规的两条刻
10、线或台阶的两端面之间，则被测锥体的基面距合格，如图所示。3.间接测量法间接测量法 间接测量法是测量与被测角度有关的线值尺寸，通过三角函数关系计算出被测角度值。常用的计量器具有正弦规、滚柱或钢球等。用正弦规测量外锥体锥度示意图测量步骤：测量步骤：1.先根据被测圆锥的公称圆锥角和正弦规两圆柱的中心距L，计算量块组尺寸 h，即h=Lsin，并按尺寸拼装量块组；2.将量块组放在平板上，将正弦规的两个圆柱分别放在平板和量块组上；3.按图用指示表进行测量，两端差值为h,则锥度偏差（rad）为：（如果该素线两端测得的示值相同则被测外锥的实际圆锥角等于，则外锥体的最高素线必然与平板平行）锥角误差为：lHC/)
11、(/10210255 lHC零件检测案例：用万能角度尺测量锥角及角度零件检测案例：用万能角度尺测量锥角及角度一、实验目的一、实验目的1.了解万能角度尺的结构、刻线原理。2.掌握万能角度尺读数方法。3.熟练使用万能角度尺测量工件锥角及角度。二、实验设备二、实验设备型万能角度尺（测量范围型万能角度尺（测量范围0320，测量精度，测量精度2）。）。三、仪器说明和测量原理三、仪器说明和测量原理1.万能角度尺的结构 万能角度尺的结构如图所示。它由尺身、基尺、游标、角尺、直尺、夹块、扇形板和制动器等组成。基尺随尺身相对于游标可以转动，旋转到所需的角度时，再用制动器锁紧即可取下进行读数。1-尺身，2-角尺，
12、3-游标，4-制动器，5扇形板，6-基尺，7-直尺，8-夹块2.万能角度尺的刻线原理 万能角度尺的读数机构是根据游标原理制成的，其刻线原理与游标卡尺基本相同，只是万能角度尺是以角度为单位。主尺刻线每格为1，游标的刻线是取主尺的29等分为30格，因此游标刻线每格为:29x60 /30=58 即主尺与游标一格的差值为1-58=2，也就是说万能角度尺读数精度为2。3.万能角度尺的读数方法万能角度尺的读数方法万能角度尺的读数方法也与游标卡尺完全相同，即主尺读数+游标读数。（1）读主尺读数 先读出尺身上游标零刻线指示的整度数。（2）读游标读数 看游标上第几条刻线（如第n条）与主尺某一刻线对齐，用n乘以读
13、数精度2即为角度“分”的部分。（3）将主尺读数与游标读数相加即为所测得的实际角度值。读数举例 图（a）被测角度值的读数为：69+222=6942 图（b）被测角度值的读数为：34+42=348四、测量步骤及要求四、测量步骤及要求1.测量时应先校准零位，万能角度尺的零位，是当角尺与直尺均装上，而角尺的底边及基尺与直尺无间隙接触，此时主尺与游标的0线对准。2.调整好零位后，通过改变基尺、角尺、直尺的相互位置，可以组合成不同形式，应用万能角度尺测量工件时，要根据所测角度范围适当组合量尺，可测量0320范围内的任意角。万能角度尺的组合形式见右图所示。（a）测量角050(b)测量角50140(c)测量角140230(d)测量角230320五、五、实实验验报报告告测量仪器名 称分度值测量范围被测工件名 称公 差测量示意图测量记录测量结果误 差合格性结论理 由班 级姓 名审 阅得 分 小结：小结：1.圆锥配合的特点；圆锥的主要参数。2.圆锥公差项目及圆锥配合种类。3.圆锥常用检测方法。作业与思考：作业与思考：1.圆锥配合有何特点？圆锥的主要参数有哪些？2.圆锥公差项目有哪些？圆锥配合有哪几类？3.圆锥常用检测方法有哪些？各适用于什么场合？4.型万能角度尺的测量范围和测量精度是多少？5.万能角度尺的的组合方式有哪几种？分别适合测量的角度范围是什么？
