1、1 第七章第七章 圓錐結合的精度設計與檢測圓錐結合的精度設計與檢測內內 容容 提提 要要1. 圓錐結合的特點和基本參數；圓錐結合的特點和基本參數；2. 圓錐公差項目及其給定方法；圓錐公差項目及其給定方法；3. 圓錐配合的形成；圓錐配合的形成；4. 圓錐公差的標注；圓錐公差的標注；5. 錐度和錐度和 圓錐角的檢測。圓錐角的檢測。2第第7章章 圓錐結合的精度設計與檢測圓錐結合的精度設計與檢測7.1 概概 述述7.1.1 圓錐配合的特點圓錐配合的特點與圓柱配合相比較，與圓柱配合相比較，圓錐配合有如下主要優點：圓錐配合有如下主要優點：1. 對中性好對中性好 如圖如圖7.1(b) 所示，在圓錐配合中，內

2、、外圓錐在軸向所示，在圓錐配合中，內、外圓錐在軸向力的作用下能自動對中，以保證內、外圓錐體的軸線具有力的作用下能自動對中，以保證內、外圓錐體的軸線具有較高精度的同軸度，并能快速裝拆。較高精度的同軸度，并能快速裝拆。圖圖7.1 圓柱配合和圓錐配合的比較圓柱配合和圓錐配合的比較3 2. 配合的間隙或過盈可以調整配合的間隙或過盈可以調整 圓錐配合中，間隙或過盈的大小可以通過內、外圓錐圓錐配合中，間隙或過盈的大小可以通過內、外圓錐的軸向相對移動來調整，并且裝拆方便的軸向相對移動來調整，并且裝拆方便(如圖如圖7.1所示所示)。3. 密封性好密封性好 內、外圓錐的表面經過配對研磨后，配合起來具有良好的自內

3、、外圓錐的表面經過配對研磨后，配合起來具有良好的自鎖性和密封性。鎖性和密封性。圓錐配合的缺點：圓錐配合的缺點： 結構復雜、影響互換性參數比較多、加工和檢測也比較困結構復雜、影響互換性參數比較多、加工和檢測也比較困難，故其應用不如圓柱配合廣泛。難，故其應用不如圓柱配合廣泛。圖圖7.1 7.1 圓柱配合和圓錐配合的比較圓柱配合和圓錐配合的比較47.1.2 圓錐配合的基本參數圓錐配合的基本參數圓錐配合中的基本參數如圖圓錐配合中的基本參數如圖7.2所示。所示。圖7.2圓錐配合的基本參數1. 圓錐角圓錐角（） 圓錐角是指通過圓錐軸線圓錐角是指通過圓錐軸線的截面內，兩條素線間的的截面內，兩條素線間的夾角，

4、用符號夾角，用符號 表示。表示。2. 圓錐素線角圓錐素線角（/2）) 圓錐素線角是指圓錐素線圓錐素線角是指圓錐素線與其軸線間的夾角，它等于與其軸線間的夾角，它等于/2。/23. 圓錐直徑圓錐直徑圓錐直徑是指與圓錐軸線垂直的截面內的直徑。圓錐直徑是指與圓錐軸線垂直的截面內的直徑。 圓錐直徑分：內、外圓錐的最大直徑圓錐直徑分：內、外圓錐的最大直徑di、de，最小直徑，最小直徑di、de和任意給定截面內的圓錐直徑和任意給定截面內的圓錐直徑dx（與端面的距離為（與端面的距離為 x）。）。 設計時，一般選內圓錐的最大直徑或外圓錐的的最小設計時，一般選內圓錐的最大直徑或外圓錐的的最小直徑作為直徑作為基本直

5、徑基本直徑。54. 圓錐長度圓錐長度 (l)圓錐長度是指圓錐的最大直徑與其最小直徑之間的距離。圓錐長度是指圓錐的最大直徑與其最小直徑之間的距離。圖7.2圓錐配合的基本參數5. 圓錐配合長度圓錐配合長度（h） 圓錐配合長度是指內、外圓錐配合長度是指內、外圓錐配合面的軸向距離圓錐配合面的軸向距離h。6. 錐度錐度 （c) 錐度是指圓錐的最大直徑與其錐度是指圓錐的最大直徑與其最小直徑之差對圓錐長度之比最小直徑之差對圓錐長度之比c。2tan2lddc錐度常用比例或分數形式表示，例如錐度常用比例或分數形式表示，例如 c=1:20,或或c=1/20等。等。國標規定了一般用途圓錐的錐度和錐角系列如表國標規定

6、了一般用途圓錐的錐度和錐角系列如表7.1所示。所示。國標規定了特殊用途圓錐的錐度和錐角系列如表國標規定了特殊用途圓錐的錐度和錐角系列如表7.2所示。所示。67. 基面距基面距 （a）基面距是指相互結合的內、基面距是指相互結合的內、外圓錐基準面的距離外圓錐基準面的距離a。圖7.2圓錐配合的基本參數8. 軸向位移軸向位移 (ea ) 軸向位移是指相互結合的內、軸向位移是指相互結合的內、外圓錐，從實際初始位置（外圓錐，從實際初始位置（pa）到終止位置（到終止位置（pf）移動的）移動的(軸向）軸向）距離距離ea。如圖如圖7.3所示。所示。圖7.3 軸向位移77.2 圓圓 錐錐 公公 差差 與與 配配

7、合合7.2.1 圓錐公差圓錐公差 為了保證內、外圓錐的互換性和使用要求，為了保證內、外圓錐的互換性和使用要求，gb/t113342005規定的圓錐公差項目如下：規定的圓錐公差項目如下：1. 圓錐直徑公差圓錐直徑公差（td） 圓錐直徑公差是指圓錐直徑圓錐直徑公差是指圓錐直徑的允許變動量，如圖的允許變動量，如圖7.4所示。所示。7.4 圓錐直徑公差帶)()( minminmaxmaxddddtd即 其其td 以基本圓錐直徑以基本圓錐直徑(一般取最大圓錐直徑一般取最大圓錐直徑d)為基本尺寸，為基本尺寸，從從gb/t1800.3-1998中查得，它適用于圓錐的全長（中查得，它適用于圓錐的全長（l)。

8、基本尺寸一般取最大圓錐直徑基本尺寸一般取最大圓錐直徑d。82. 圓錐角公差圓錐角公差 （at) 圓錐角公差是指圓錐角允許的變動量，如圖圓錐角公差是指圓錐角允許的變動量，如圖7.5所示。所示。圖7.5 圓錐角公差帶minmax at即圓錐角公差可用兩種形式表示：圓錐角公差可用兩種形式表示：（1）以角度單位表示以角度單位表示：at(2) 以長度單位表示以長度單位表示：dat的換算關系為與datat(7.1) 103latatdm; rad; mmdatatl式中的單位為單位為單位為。9 gb規定規定圓錐角公差圓錐角公差at共分共分12個公差等級個公差等級，用符號，用符號at1,at2,at12表示

9、，其公差值見表表示，其公差值見表7.3所示。所示。10 實例應用：刀具切削系統實例應用：刀具切削系統- -錐柄精度錐柄精度國家標準要求國家標準要求7：24錐柄精度按錐柄精度按at4級制造級制造,錐柄與主軸孔間的接觸率為錐柄與主軸孔間的接觸率為 80%；連接部位的接觸面積大小決定了傳遞扭矩的連接部位的接觸面積大小決定了傳遞扭矩的大小；大小；7:24錐柄靠錐柄與主軸間的摩擦力傳錐柄靠錐柄與主軸間的摩擦力傳遞扭矩；只有當摩擦力小于扭矩時，端面鍵遞扭矩；只有當摩擦力小于扭矩時，端面鍵才起作用才起作用;錐柄精度按錐柄精度按at3級精度控制；保證錐柄與主級精度控制；保證錐柄與主軸孔的接觸率軸孔的接觸率85

10、%，提高工具系統與主軸，提高工具系統與主軸的連接接口的剛性。的連接接口的剛性。優勢優勢:精度優勢通過增大接觸剛性來體現精度優勢通過增大接觸剛性來體現11 +-切削系統-主軸和錐柄配合精度錐柄角度正公差，保證錐柄角度正公差，保證錐柄大端接觸，切削力錐柄大端接觸，切削力支點靠前，提高系統穩支點靠前，提高系統穩定性。定性。錐柄角度負公差，錐柄錐柄角度負公差，錐柄小端接觸錐孔，切削力小端接觸錐孔，切削力支點靠后，降低系統穩支點靠后，降低系統穩定性。定性。12工具系統 連接剛性接口剛性取決于以下兩方面的因素：接口剛性取決于以下兩方面的因素：1.外錐和內錐的配合精度：外錐和內錐的配合精度： 按照目前典型的

11、按照目前典型的at4級（級（iso1947，gb11334-2005）錐度規定的角度）錐度規定的角度公差為公差為13”，這意味配合后端最大徑向間隙高，這意味配合后端最大徑向間隙高13m；2.機床拉桿的拉力：機床拉桿的拉力：。 當拉力增大（當拉力增大（48）倍時，連接剛性可提高）倍時，連接剛性可提高(2050)%，但是，但是 過大的拉力在頻繁的換刀過程中會加速主軸內孔的磨損。過大的拉力在頻繁的換刀過程中會加速主軸內孔的磨損。13工具系統 連接剛性 由于內外錐體配合精度原因，無論是在配合前端或后端由于內外錐體配合精度原因，無論是在配合前端或后端的間隙，在切削過程中由于切削力的影響使得刀具跳動加大，

12、的間隙，在切削過程中由于切削力的影響使得刀具跳動加大，配合后端的間隙還會引起刀柄在主軸內的擺動，會加速主軸配合后端的間隙還會引起刀柄在主軸內的擺動，會加速主軸孔前段的磨損，形成喇叭口，引起刀具軸向定位誤差。孔前段的磨損，形成喇叭口，引起刀具軸向定位誤差。支點14 一般情況下，可不單獨規定圓一般情況下，可不單獨規定圓錐角公差，而是用圓錐直徑公差來錐角公差，而是用圓錐直徑公差來控制圓錐角，如圖控制圓錐角，如圖7.6所示。所示。圖7.6 直徑公差控制 的極限圓錐角 表表7.4列出了列出了l=100mm時圓時圓錐直徑公差所能控制的最大圓錐錐直徑公差所能控制的最大圓錐角誤差。角誤差。15 對于圓錐角公差

13、有更高要求的零件時，除規定其直徑公對于圓錐角公差有更高要求的零件時，除規定其直徑公差（差（td）外，還應給定圓錐角公差）外，還應給定圓錐角公差(at)。圓錐角的極限偏差可按單向或雙向取值，如圖圓錐角的極限偏差可按單向或雙向取值，如圖7.7.所示。所示。圖圖7.7 圓錐角偏差給定形式圓錐角偏差給定形式163. 圓錐的形狀公差（圓錐的形狀公差（ tf ）圓錐的形狀公差圓錐的形狀公差：圓錐素線直線度公差圓錐素線直線度公差圓錐圓度公差圓錐圓度公差 對于精度要求不高的圓錐工件，其形狀公差由直徑對于精度要求不高的圓錐工件，其形狀公差由直徑公差（公差（td）控制。）控制。 對于精度要求較高的圓錐工件，應按要

14、求單獨對于精度要求較高的圓錐工件，應按要求單獨規定形狀公差規定形狀公差 tf。tf 的數值的數值從從gb/t1184-1996中選取。中選取。174. 給定截面圓錐直徑公差給定截面圓錐直徑公差 （tds） 給定截面圓錐直徑公差給定截面圓錐直徑公差tds是指在垂直圓錐軸線的給定是指在垂直圓錐軸線的給定截面內，圓錐直徑的允許變動量，如圖截面內，圓錐直徑的允許變動量，如圖7.8所示。所示。圖7.8 給定截面圓錐直徑公差 帶 tds的數值的數值以給定截面的直徑以給定截面的直徑dx為基本尺寸，從為基本尺寸，從gb/t1800.3-1998選取。選取。18 一般情況下，也不需要規定給定截面的圓錐直徑公差，

15、一般情況下，也不需要規定給定截面的圓錐直徑公差，只有對圓錐工件有特殊要求時，才規定此項公差，但同時還只有對圓錐工件有特殊要求時，才規定此項公差，但同時還要規定圓錐角公差要規定圓錐角公差at，它們之間的關系如圖，它們之間的關系如圖7.9所示。所示。圖圖7.9 tds與與at的關系的關系 由圖由圖7.9可見，給定截面的圓錐直徑公差可見，給定截面的圓錐直徑公差tds不能控制圓不能控制圓錐角誤差錐角誤差at，兩者相互無關，應分別要求。兩者相互無關，應分別要求。197.2.2 圓錐配合圓錐配合 gb/t123602005產品幾何量技術規范（產品幾何量技術規范（gps） 圓圓錐配合錐配合適用于錐度適用于錐

16、度c從從1：3至至1：500，基本圓錐長度，基本圓錐長度l從從6至至630mm,直徑至直徑至500mm的光滑圓錐的配合。的光滑圓錐的配合。1. 圓錐配合的基準制和配合種類圓錐配合的基準制和配合種類 圓錐配合的圓錐配合的基準制基準制分：基孔制和基軸制兩種。標準推薦優先分：基孔制和基軸制兩種。標準推薦優先采用基孔制。采用基孔制。圓錐圓錐配合種類配合種類（相互配合的內、外圓錐基本尺寸應相同）：（相互配合的內、外圓錐基本尺寸應相同）：（1）間隙配合間隙配合 即具有間隙的圓錐配合，其間隙大小在裝配時和使用中即具有間隙的圓錐配合，其間隙大小在裝配時和使用中通過內、外圓錐的軸向相對位移進行調整，它主要用于滑

17、動通過內、外圓錐的軸向相對位移進行調整，它主要用于滑動軸承機構中。軸承機構中。20（2）過盈配合過盈配合: 即具有過盈的圓錐配合，其過盈大小也可以調整。在即具有過盈的圓錐配合，其過盈大小也可以調整。在承載情況下，它利用內、外圓錐間的摩擦力自鎖傳遞轉矩。承載情況下，它利用內、外圓錐間的摩擦力自鎖傳遞轉矩。（3）過渡配合過渡配合: 即可能具有間隙，也可能具有過盈的圓錐配合。要求內、即可能具有間隙，也可能具有過盈的圓錐配合。要求內、外圓錐緊密配合，它用于對中定心或密封。外圓錐緊密配合，它用于對中定心或密封。2. 圓錐配合的形成圓錐配合的形成:圓錐配合的圓錐配合的 形成分形成分結構型結構型位移型位移型

18、21(1) 結構型圓錐配合結構型圓錐配合由內、外圓錐的結構確定裝配的最終位置而形成的配合。由內、外圓錐的結構確定裝配的最終位置而形成的配合。 由內、外圓錐基準平面之間的尺寸確定裝配的最終位置由內、外圓錐基準平面之間的尺寸確定裝配的最終位置 如圖如圖7.10（a)所示為由所示為由軸肩軸肩接觸得到的間隙配合示例。接觸得到的間隙配合示例。圖圖7.10 配合的形成配合的形成如圖如圖7.10（ b）所示為由機構尺寸）所示為由機構尺寸 a 得到的過盈配合示例。得到的過盈配合示例。22（2）位移型圓錐配合位移型圓錐配合 由內、外圓錐的實際初始位置由內、外圓錐的實際初始位置pa開始，做一定的軸向位移開始，做一

19、定的軸向位移ea而形成的配合。它只可以得到間隙或過盈配合。而形成的配合。它只可以得到間隙或過盈配合。圖圖7.3（a）所示為間隙配合的示例。）所示為間隙配合的示例。圖圖7.3 軸向位移軸向位移 由內、外圓錐的實際初始位置由內、外圓錐的實際初始位置pa開始，施加一定裝配開始，施加一定裝配力，產生軸向位移力，產生軸向位移ea 而形成配合，它只能得到而形成配合，它只能得到過盈配合過盈配合，如圖如圖7.3（b）所示。）所示。237.2.3 錐度和圓錐公差的標注方法錐度和圓錐公差的標注方法1. 錐度的標注錐度的標注在零件圖上，錐度用特定的圖形符號（或分數）形式來標注。在零件圖上，錐度用特定的圖形符號（或分

20、數）形式來標注。 如圖如圖7.11所示，圖形符號配置在平行于圓錐軸線的基準線上，所示，圖形符號配置在平行于圓錐軸線的基準線上，其方向與圓錐方向一致，并在基準線上標注制度數值，用指引線其方向與圓錐方向一致，并在基準線上標注制度數值，用指引線與圓錐素線相連。與圓錐素線相連。圖圖7.11 7.11 錐度的標注方法錐度的標注方法2. 圓錐公差的標注：圓錐公差的標注： 共有三種標注方法：面輪廓度法、基本錐度法、公差錐度法共有三種標注方法：面輪廓度法、基本錐度法、公差錐度法 。 24a: 面輪廓度法面輪廓度法 面輪廓度法是指給出圓錐的理論正確圓錐角或錐度、理面輪廓度法是指給出圓錐的理論正確圓錐角或錐度、理

21、論正確圓錐直徑和圓錐長度論正確圓錐直徑和圓錐長度l，然后標注面輪廓度公差。，然后標注面輪廓度公差。 它是常用的圓錐公差給定方法，由面輪廓度公差帶確定它是常用的圓錐公差給定方法，由面輪廓度公差帶確定最大與最小極限圓錐，從而將圓錐的直徑偏差、圓錐角最大與最小極限圓錐，從而將圓錐的直徑偏差、圓錐角偏差、素線直線度誤差和圓截面圓度誤差等都控制在面偏差、素線直線度誤差和圓截面圓度誤差等都控制在面輪廓公差帶內，相當于包容要求。輪廓公差帶內，相當于包容要求。 面輪廓度法適用于有配合要求的結構型內、外圓錐。面輪廓度法適用于有配合要求的結構型內、外圓錐。257.2.3 圓錐公差的標注方法圓錐公差的標注方法b.

22、基本錐度法標注基本錐度法標注（1） 給定圓錐直徑公差給定圓錐直徑公差td的標注的標注 如圖如圖7.11所示，此時，圓錐的直徑偏差、錐角偏差和圓錐所示，此時，圓錐的直徑偏差、錐角偏差和圓錐形狀誤差都由圓錐直徑公差控制。形狀誤差都由圓錐直徑公差控制。圖圖7.11 給定圓錐直徑公差的標注給定圓錐直徑公差的標注 若對圓錐角和其素線精度有更高要求時，應另給出它們的若對圓錐角和其素線精度有更高要求時，應另給出它們的公差，但其數值應小于圓錐的直徑公差值。公差，但其數值應小于圓錐的直徑公差值。26（2）給定截面圓錐直徑公差給定截面圓錐直徑公差 tds的標注的標注 給定截面圓錐直徑公差給定截面圓錐直徑公差 td

23、s ，可以保證兩個相互配合的，可以保證兩個相互配合的圓錐在規定的截面上具有良好的密封性，如圖圓錐在規定的截面上具有良好的密封性，如圖7.12所示。所示。圖圖7.12 給定截面圓錐直徑公差的標注給定截面圓錐直徑公差的標注27(3) 給定圓錐形狀公差的標注給定圓錐形狀公差的標注如圖如圖7.13所示為給定直線度公差的標注示例。所示為給定直線度公差的標注示例。圖圖7.13 給定圓錐的形狀公差的標注給定圓錐的形狀公差的標注圖圖7.13 中直線度公差帶在圓錐直徑公差帶內浮動。中直線度公差帶在圓錐直徑公差帶內浮動。28(4) 相配合圓錐公差的標注相配合圓錐公差的標注相配合圓錐公差的標注方法如圖相配合圓錐公差

24、的標注方法如圖7.14所示。所示。 圖圖7.14相配合圓錐公差的標注方法相配合圓錐公差的標注方法29c. 公差錐度法的標注公差錐度法的標注 公差錐度法適用于非配合的圓錐，也適用于給定截面圓錐公差錐度法適用于非配合的圓錐，也適用于給定截面圓錐直徑有較高精度要求的圓錐。其標注方法如圖直徑有較高精度要求的圓錐。其標注方法如圖7.15所示。所示。圖圖7.15 公差錐度法的標注示例公差錐度法的標注示例 公差錐度法是指同時給出圓錐直徑的極限偏差和圓錐角的公差錐度法是指同時給出圓錐直徑的極限偏差和圓錐角的極限偏差，并標出圓錐長度。按獨立原則來解釋。其標注方法極限偏差，并標出圓錐長度。按獨立原則來解釋。其標注

25、方法如圖如圖7.15所示。所示。307.2.4 未注公差角度尺寸的極限偏差未注公差角度尺寸的極限偏差未注公差角度尺寸的極限偏差數值見表未注公差角度尺寸的極限偏差數值見表7.5所示。所示。2030102030最粗 v101530101030粗糙c510203010精密f長 度/mm公差等級40010105050120 120400中等m表7.5 角度尺寸的極限偏差數值1. 基本尺寸基本尺寸 未注公差角度尺寸未注公差角度尺寸角度短邊長度角度短邊長度未注公差圓錐未注公差圓錐圓錐素線長度圓錐素線長度2. 標注標注用標準號和公差等級標注在在圖樣或技術文件上。用標準號和公差等級標注在在圖樣或技術文件上。例

26、如選用中等級時，則標注為：例如選用中等級時，則標注為： gb/t1084m317.3 圓圓 錐錐 與與 圓圓 錐錐 角角 的的 檢檢 測測7.3.1 用通用量儀直接測量用通用量儀直接測量 1. 對于精度要求不高的角度工件對于精度要求不高的角度工件2. 對于精度要求較高的角度工件對于精度要求較高的角度工件 用光學分度頭的分度值有用光學分度頭的分度值有1、10、5、1等。測角儀的等。測角儀的分度值最高可達分度值最高可達0.1，它的測量精度更高。，它的測量精度更高。 錐度與圓錐角的檢測方法很多，常用的檢測方法有錐度與圓錐角的檢測方法很多，常用的檢測方法有以下幾種。以下幾種。通常用萬能量角器進行測量，

27、其分度值有通常用萬能量角器進行測量，其分度值有5和和2兩種。兩種。通常用光學分度頭或測角儀進行測量。通常用光學分度頭或測角儀進行測量。327.3.2 用通用量具間接測量用通用量具間接測量 通常測量與被測圓錐角有一定函數關系的有關線性尺寸通常測量與被測圓錐角有一定函數關系的有關線性尺寸,然后計算出被測圓錐角的大小。然后計算出被測圓錐角的大小。 通常使用平板、千分尺、鋼球、量塊和正弦規等進行測量。通常使用平板、千分尺、鋼球、量塊和正弦規等進行測量。圖圖7.16 所示用正弦規測量外錐體錐角的示意圖。所示用正弦規測量外錐體錐角的示意圖。圖圖7.16 用正弦規測量外錐體用正弦規測量外錐體量塊組的高度為量

28、塊組的高度為sinlh 錐度偏差為錐度偏差為rad10rad6lflfc換算成錐角偏差，近似為換算成錐角偏差，近似為)(1025 lfbaf 其中33 7.3.3 用量規檢驗用量規檢驗 圓錐量規分：錐度塞規和環規兩種，如圖圓錐量規分：錐度塞規和環規兩種，如圖7.17所示所示圖圖7.17 用圓錐量規檢驗用圓錐量規檢驗 1. 用量規檢驗圓錐工件時，用涂色方法檢驗圓錐角偏用量規檢驗圓錐工件時，用涂色方法檢驗圓錐角偏差，要求在錐體的大端接觸差，要求在錐體的大端接觸:對于高精度的圓錐工件，接觸線長度不低于對于高精度的圓錐工件，接觸線長度不低于85%；對于精密的圓錐工件，接觸線長度不低于對于精密的圓錐工件，接觸線長度不低于80%；對于普通的圓錐工件，接觸線長度不低于對于普通的圓錐工件，接觸線長度不低于75%；34 2. 除檢驗接觸線長度外，同時，還要檢驗工件的基面距變化除檢驗接觸線長度外，同時，還要檢驗工件的基面距變化若被測件的基面在若被測件的基面在m區域內，則基面距合格。區域內，則基面距合格。3. 圓錐量規的檢驗圓錐量規的檢驗 對于塞規，因為是外尺寸，可以用通用量具或量儀對于塞規，因為是外尺寸，可以用通用量具或量儀進行測量。進行測量。 對于環規，因為是內尺寸，所以要用專門