第二章 光滑圆柱体结合的公差与配合.doc

第一章 光滑圆柱体结合的公差与配合
本章重点与难点：
• 公差与配合的基本术语及定义；
• 公差与配合的国家标准；
• 公差与配合的选用。

第一节 公差与配合的基本术语及定义

圆柱体零件的结合是机械制造中应用最广泛的一种结合。由孔和轴组成，这种结合由结合直径和结合长度二个参数确定。
“公差”主要反应机器零件使用要求与制造工艺之间的矛盾；“配合”则反应组成机器零件之间的关系。
目前我国使用“公差与配合”的标准为： （GB/T1800.1-1997）
（ GB/T1800.2~ GB/T1800.3 -1998 ）
（GB/T1800.4-1999），（GB/T1801-1999）
（GB/T1804-2000）

一﹑孔和轴
• 在满足互换性的配合中，孔和轴具有广泛的含义，即：
• 孔指圆柱形内表面及其它内表面中，由单一尺寸确定的部分，其尺寸由D表示；
• 轴指圆柱形的外表面及其它外表面中由单一尺寸确定的部分，其尺寸由d 表示。
• 即：孔为包容面，轴为被包容面。如图所示。
• 从加工过程来看，随着余量的切除，孔的尺寸越来越大，轴的尺寸越来越小。
d1
D 1
D 2

二﹑尺寸
• 尺寸(size)：用特定单位表示长度的数字。如20mm，40μm ;
• 基本尺寸(basic size)（孔D；轴d）：设计时给定的尺寸。
• 实际尺寸(actual size)（孔Da；轴da）：通过测量所得尺寸。
• 极限尺寸(limit of size)（孔Dmax、孔Dmin；轴dmax、dmin）：允许尺寸变化的两个界限值，统称为极限尺寸。
• 基本尺寸和极限尺寸为设计给定。极限尺寸用于控制实际尺寸。
• 作用尺寸
孔的作用尺寸：在配合面全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸
轴的作用尺寸：在配合面全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸
轴的作用尺寸

内接的最大理想轴
外接的最小理想孔
实际孔
实际轴
孔的作用尺寸

三﹑偏差与公差
n 尺寸偏差(简称偏差)：
某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差称尺寸偏差简称偏差。
• 极限偏差：极限尺寸—基本尺寸所得代数差，分为上偏差与下偏差。
孔：上偏差ES=Dmax—D
下偏差EI=Dmin—D
轴：上偏差es=dmax—d
下偏差ei=dmin—d
注意：
由于满足孔与轴配合的不同松紧要求，极限尺寸可能大于、小于或等于其基本尺寸。因此，极限偏差的数值可能是正值、负值或零值。故在偏差值的前面除零值外，应标上相应的“+”号或“—”号。
偏差的标注：上偏差标在基本尺寸右上角；下偏差标在基本尺寸右下角。

例： Φ25 表示基本尺寸为25，上偏差为－0.020mm，下偏差为－0.033mm。
• 实际偏差
实际偏差=实际尺寸—基本尺寸

注意：零件同一表面上不同位置的实际尺寸往往不同。

综上所述：偏差是以基本尺寸为基数，从偏离基本尺寸的角度来表述有关尺寸的术语。

n 尺寸公差
公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。孔、轴的公差分别用Th和Ts表示。

Th=︱ Dmax- Dmin ︱= ︱ ES-EI︱
Ts=︱ dmax- dmin ︱= ︱ es-ei︱

注意：公差值无正负含义。它表示尺寸变动范围的大小。不应出现“+”“—”号。

例2-1 已知孔 ,轴 ，
求孔与轴的极限偏差与公差。
解：孔的上偏差ES=Dmax –D=(40.025-40) ㎜=+0.025㎜
孔的下偏差EI=Dmin-D=(40-40) ㎜=0
轴的上偏差es=dmax –d=(39.991-40) ㎜=-0.009 ㎜
轴的下偏差es=dmin –d=(39.975-40) ㎜=-0.025 ㎜
孔公差Th=︳Dmax –Dmin︳=(40.025-40) ㎜=0.025㎜
轴公差Ts=︳dmax –dmin︳=(39.991-39.975) ㎜=0.016 ㎜
n 零线与公差带
l 零线：表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差，零线以上为正，以下为负。
l 尺寸公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。
l 基本偏差：标准中表列的，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极限偏差。
l 标准公差：标准中表列的，用确定公差带大小的任一公差。
l 公差带图：

基本尺寸
孔
轴
ES
EI
es
ei
Th
Ts
+
-

l 画出基本尺寸为Ø 50，最大极限尺寸为Ø 50 .025 、最小极限尺寸为Ø 50 mm的孔与最大极限尺寸为Ø 49.975 、最小极限尺寸为Ø 49.959mm的轴的公差带图。
四﹑加工误差与公差的关系
加工后零件的几何参数与理想值不相符合，其差别称为加工误差。
它包括：尺寸误差﹑几何形状误差和位置误差。
n 尺寸误差：加工后的实际尺寸与理想尺寸 之差。
n 几何形状误差：加工后的实际形状与理想形状之差。
它包括：宏观几何形状误差
表面微观形状特性
表面波度误差
n 位置误差：工件加工后，各要素之间的实际相互位置与理想位置的差值。

五﹑配合与配合制
n 配合
基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合
D（d）
Dmax
Dmin
dmin
dmax
ES
EI
TD
Td
es
ei
零线
孔
轴

n 间隙与过盈
l 间隙：孔的尺寸剪去相配合的轴的尺寸，差值为正，称为间隙，用“X”表示；
l 过盈：孔的尺寸剪去相配合的轴的尺寸，差值为负，称为过盈，用“Y”表示；

n 配合种类
l 通过公差带图，我们能清楚地看到孔、轴公差带之间的关系。根据其公带位置不同，可分为三种类型：间隙配合、过盈配合和过渡配合。
0
+
-
孔
轴
孔
轴
孔
轴
轴
轴

l 间隙配合：具有间隙
（包括最小间隙为零）
的配合。此时，孔的
公差带在轴的公差带
之上。
• 其特征值是最大间隙X max和最小间隙X min。
• 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max表示。
X max=D max- dmin=ES - ei
孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用X min表示。
X min=D min - d max =EI - es

l 过盈配合：具有过盈（包
括最小过盈等于零）的配
合称为过盈配合。此时，
孔的公差带在轴的公差带
之下。
• 其特征值是最大过盈Y max和最小过盈Y min。
• 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max表示。
Y max= D min- d max =EI - es
• 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最小过盈，用Y min表示。
Y min= D max - dmin=ES - ei
l 过渡配合：可能具有间
隙也可能具有过盈的配
合。此时，孔的公差带
与轴的公差带相互叠。
• 其特征值是最大间隙X max和最大过盈Y max。
• 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max 表示。
X max= D max- dmin=ES - ei
孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max 表示。
Y max = D min- d max =EI - es
l 配合公差：配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度，是评定配合质量的一个重要的综合指标。
• 在数值上，它是一个没有正、负号，也不能为零的绝对值。它的数值用公式表示为：
• 对于间隙配合 Tf =︱Xmax—Xmin︱
• 对于过盈配合 Tf =︱Ymin—Ymax︱
• 对于过渡配合 Tf =︱Xmax—Ymax︱
• 将最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴极限尺寸或极限偏差换算后代入上式，则得三类配合的配合公差的共同公式为：
Tf = Td +TD
l 配合公差：配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度，是评定配合质量的一个重要的综合指标。
• 在数值上，它是一个没有正、负号，也不能为零的绝对值。它的数值用公式表示为：
• 对于间隙配合 Tf =︱Xmax—Xmin︱
• 对于过盈配合 Tf =︱Ymin—Ymax︱
• 对于过渡配合 Tf =︱Xmax—Ymax︱
• 将最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴极限尺寸或极限偏差换算后代入上式，则得三类配合的配合公差的共同公式为：
Tf = Td +TD
基本尺寸
0
+
-
孔
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
间隙配合
过渡配合
过盈配合
过渡
或过盈
轴

l 基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种制度。基轴制中的轴为基准轴，其上偏差为零。代号为“h”。
0
+
-
轴
孔
孔
孔
孔
孔
孔
孔
间隙配合
过渡配合
过盈配合
过渡
或过盈
孔
基本尺寸

六﹑极限尺寸判断原则 (泰勒原则)

工件除线性尺寸误差外，还存在形状误差，为正确地判断工件尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断原则，即泰勒原则。其内容为：
• 孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸，任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。

Dm≥Dmin ， Da≤Dmax
dm≤dmax ， da≥dmin
有关计算
• 计算:孔 mm与轴 mm
孔 mm与轴 mm
孔 mm与轴 mm
配合的极限间隙或极限过盈、配合公差并画出公差带图，说明配合类别。
0
0
0
+
+
+
-
-
-
ø50
ø50
ø50
+0.025
-0.025
-0.041
+0.025
+0.059
+0.043
+0.025
+0.018
+0.002

解：
（1） 最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.041)= +0.066 mm
最小间隙 Xmin=EI-es=0-(-0.025)= +0.025 mm
配合公差 T f =︱Xmax—Xmin︱=︱+0.066-(+0.025) ︱= 0.041 mm
(2) 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.059)= -0.059mm
最小过盈 Ymin=ES-ei=+0.025-(+0.043) = -0.018mm
配合公差 T f =︱Ymin—Ymax︱=︱-0.018-(-0.059)︱= 0.041 mm
(3) 最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(+0.002)= +0.023 mm
最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.018)= -0.018 mm
配合公差 Tf =︱Xmax—Ymax︱=︱+0.023-(-0.018)︱= 0.041 mm
第二节 公差与配合国家标准
一﹑标准公差系列
• 标准公差IT（ISO Tolerance）：是国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差值。它等于公差等级系数和公差单位的乘积。

• 公差单位i：计算公差的基本单位。与基本尺寸呈一定的线性关系。
（尺寸≤500mm), （ 尺寸＞500~3150mm）
• 公差等级系数a：确定公差等级的参数。见书表2-1,
2-2。
• 根据公差等级不同，国标规定标准公差分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18。从IT01到IT18，等级依次降低，而相应的标准公差值依次增大。

• 基本尺寸分段：为减少标准公差的数目，简化公差表格以利生产，国标对基本尺寸进行了分段，见表2-3。在标准公差和基本偏差的计算公式中，基本尺寸一律以所属尺寸段的几何平均值来计算。
• 按几何平均值计算出的公差值经尾数化整，即得出标准公差值。见表2-4。
标准公差计算举例
• 基本尺寸为Ф20mm，求IT6、IT7的公差值。
• 解：基本尺寸20mm，属于18～30mm，则D=√18×30=23.24mm
• 公差单位i=0.45√D+0.001D=1.31μm
• 查表2-1 IT6=10i IT7=16i
• 即IT6=10 ×1.31μm=13.1μm≈13 μm
• IT7=16 ×1.31μm=20.96 μm ≈21 μm
• 查表2-4进行查对。
• 标准公差的特点
• IT6可读作：标准公差6级或简称6级公差。
• 同一基本尺寸的孔与轴，其标准公差数值大小应随公差等级的高低而不同。
• 公差等级↑，公差值↓，见表2-4。
• 同一公差等级的孔与轴，随着基本尺寸大小的不同应规定不同的标准公差值。
• 公差是加工误差的允许值，同一等级的公差具有相同的加工难易程度。
• 总之，标准公差的数值，一与公差等级有关，二为基本尺寸的函数。
二﹑基本偏差系列

• 基本偏差：确定零件公差带相对于零线位置的极限偏差。它是公差带位置标准化的唯一指标。除JS和js外，均指靠近零线的偏差。一般与公差等级无关。

• 基本偏差代号：用拉丁字母表示。大写表示孔，小写表示轴。在26个字母中除去易与其它混淆的I、L、O、Q、W，再加上七个用两个字母表示的代号（CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC），共有28个代号，即孔和轴各有28个基本偏差。其中JS和js相对于零线完全对称。
• 对于轴：a～h的基本偏差为上偏差es，其绝对值依次减小，j～zc的基本偏差为下偏差ei，其绝对值依次增大。

• 对于孔：A～H的基本偏差为下偏差EI，其绝对值依次减小，J～ZC的基本偏差为上偏差ES，其绝对值依次增大。

• H为基准孔代号，基本偏差为下偏差，值为零；
• h为基准轴代号，基本偏差为上偏差，值为零。

例1.查表求ф200J6的基本偏差
解:查表2-4 IT6=0.029mm
查表2-8可知，J的基本偏差为上偏差，ES=0.022mm;
根据标准公差与上、下偏差的关系有：
EI=ES-IT6=0.022-0.029=-0.007mm
我们可以看出: -0.007mm比0.022mm更靠近零线,而0.022mm是基本偏差, -0.007mm反而不是基本偏差.这就是特殊的情况,所以在基本偏差的定义中应用了“一般”的字眼,而没有一概而论.
还是更特殊的情况,在表2-5和表2-6中,对于js和JS，没有提到基本偏差，只是说偏差=±IT/2
在图2-12中，可以注意到，不论是孔的公差带还是
轴的公差带，有一端是不封口的，为什么呢？
例2：求ф30f5 、ф30f6、 ф30f7的基本偏差和另一侧偏差。
解：查表2-7， ф30f的基本偏差为上偏差，
es=-0.020mm,查表2-4可知：IT5=0.009mm;IT6=0.013mm;IT7=0.021mm
所以ф30f5 、ф30f6、 ф30f7的另一侧偏差分别为:
ei=-0.020-0.009=-0.029mm;
ei=-0.020-0.013=-0.033mm;
ei=-0.020-0.021=-0.041mm;
• 通过上例，我们可以得出结论：
（一般情况下），一旦我们选定了基本偏差代号（本例中的f），对于一定的基本尺寸，它的基本偏差是不变的，不随公差等级的变化而变化，而另一侧的极限偏差却随公差等级的不同而变化，因此图2-12中，靠近零线的这一侧是封口的，而与之相对的另一侧在公差带图中是不封口的，特殊的JS、js两端都不封口。
这个结论也不是普遍规律，我们可以从图2-12中可以看出：K、M、N以及k的公差带是阶梯状的，这说明对于一定的基本尺寸的同一基本偏差代号，随着公差等级的不同它们的基本偏差不是唯一的。
例3：求ф50M5、 ф50M8、 ф50M9的基本偏差。
解：查表2-8可知：
它们的基本偏差是上偏差Es;
ф50M5:Es=-9+△=-9+4=-5 μm;
ф50M8: Es=-9+△=-9+14=5 μm;
ф50M9:Es=-9 μ m;
都是M，而基本偏差却是不同的，产生的原因主要是孔轴不同级造成的。
l 轴的基本偏差

轴的基本偏差：是根据科学实验和生产实践的
需要确定的，其计算公式见表2-6，其值已经
标准化列表2-7。

例4：求ф25e的基本偏差。
解：根据表2-6可知： ф25e的基本偏差为上偏差。且：es=-11D 0.41 μm

注意：这里的D依然是基本尺寸分段计算直径。查表2-3，即ф25∈18~30

D= √18×30=23.24mm
e= -11 ×(23.24) 0.41 =-40 μm

查表2-7校对，这也是表1-10的由来。
l 孔的基本偏差

当基本尺寸≤500mm时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算而来的，由于基孔制和基轴制是平行等效的配合制度，所以孔的基本偏差没有必要另外编制一套计算公式，可以直接从轴的基本偏差换算得来。

• JS==±I T/2;
• 其他偏差，按一定的规则进行换算；
• 换算前提：在孔轴为同一级配合或者孔比轴低一级的配合条件下，当基轴制中的孔的基本偏差代号与基孔制中轴的基本偏差代号相当（例如孔的F对应轴的f）时，使基轴制形成的配合（如F6/h5）与基孔制形成的配合（H6/f5）的极限间隙和极限过盈相等，配合性质不变。

根据这一换算前提，在基本尺寸≤500mm时，孔的基本偏差按以下两种规则换算。
A、通用规则
对于间隙配合；A~H
在下图(左)基孔制中，最小间隙Xmin=EI-es=-es
在下图(右)基轴制中，最小间隙X‘min=EI-es=EI
根据换算前提有Xmin = X‘min，
因而 EI=-es (A~H)
+
0
-
孔
轴
ES
EI
es
ei
Xmin
es
ei
X’min
孔
轴
基孔制
基轴制

对于过盈配合（同级配合，孔、轴同级）
在下图(左)基孔制中，最小过盈Y’min=ES-ei=ITn-ei;
在下图(右)基轴制中，最小过盈
Ymin=ES-ei=ES-(-ITn)=Es+ITn
根据换算前提有： Y’min = Ymin
即：ES=-ei (J~ZC孔、轴同级配合)

+
0
-
孔
孔
轴
轴
基孔制
基轴制
Y‘min
Ymin
ITn
ITn
ES
ES
EI
EI
es
ei
ei
基本尺寸

• 通过以上推算我们可以知道：用同一字母表示的孔、轴基本偏差的绝对值相等，符号相反。也就是说孔的基本偏差是轴的基本偏差相对于零线的倒影。
即：EI=-es (A~H)
ES=-ei (J~ZC孔、轴同级配合)
• 适用范围：包括A～H和标准公差等级低于IT8的K、M、N和标准公差等级低于IT7的P ～ZC。但也有个别例外，对于标准公差等级低于IT8且基本尺寸大于3mm的N，其基本偏差ES=0。
例5、求ф25F5的基本偏差。
解：F∈A~H，基本偏差是下偏差EI。
EI=-es
在表2-7中查同级同符号的ф25f5的基本偏
差，es=-20 μm.
则： EI=20 μm 查表2-8校对。
例6、求ф40M9的基本偏差。
解：M∈J~ZC，基本偏差是上偏差ES。
在表2-7中查同级同符号的ф40m9的基本偏
差，ei=9 μm.
则： ES=-9 μm 查表2-8校对。
B、特殊规则
• 国家标准规定：在常用尺寸段内（≤500mm）,当孔的标准公差低于或等于IT8时，与同级基准孔相配合，如：H9/h9，H10/d10；当孔的标准公差高于或等于IT8时，与高一级的基准轴相配合，如：H7/m6，H6/k5；当孔的标准公差等于IT8，可与同级配合也可与高一级轴配合。如：H8/m7，H8/h8。但不管怎么样配，都要求二种基准制形成的同名配合的配合性质相同，即符合换算前提。
• 在基本尺寸至500mm 范围内，且标准公差等级高于等于 IT8的K、M、N和标准公差等级高于等于 IT7的P ～ZC时，使用特殊规则。

• 即，用同一字母表示孔轴基本偏差时，孔基本偏差ES轴的基本偏差ei符号相反，而绝对值相差一个⊿值。

• 这是因为，在高级的公差等级中，同一等级的孔比轴加工困难，因而常采用比轴第一级的孔相配合，即异级配合，并要求两种配合制所形成的配合性质相同。
在基孔制中（左图），最小过盈Y’min=ES-ei= ITn-ei;
在基轴制中（右图），最小过盈
Ymin=ES-ei= ES-(-ITn-1)= ES+ ITn-1
所以 ES=-ei+(ITn- ITn-1)=-ei+△
+
0
-
孔
孔
轴
轴
基孔制
基轴制
Y‘min
Ymin
ITn
ITn-1
ES
ES
EI
EI
es
ei
ei

• 公差带代号
• 公差带的代号由基本偏差代号与公差等级代号组成，如H7、h6、M8、d9等等。在图样上标注尺寸公差时，可以标注极限偏差，（上偏差放在基本尺寸的右上角，下偏差放在基本尺寸的右下角）；
如： 、 ，
也可以标注尺寸公差带代号；
如：ø50H7、 ø50f6，或者两者都标注，如：
ø50H7 （ ）、 ø50f6（ ） 。

第三节 国家标准规定的公差带与配合
标准公差系列中的任一公差与基本偏差系列中
任一偏差组合，即可得到不同大小和位置的公带。

在基本尺寸Ｄ≤500mm内组成５４３种孔的公
差带和５４４种轴的公差带。如果将这些孔轴公差
带在生产实际中都投入使用，显然是不经济的，而
且也不必要的。
一﹑常用尺寸段公差与配合
• 为了简化公差带种类，减少与之相适应的定值刀、量具和工艺装备的品种和规格，对基本尺寸至500mm的孔、轴规定了优先、常用和一般用途公差带。书中表1-14和表1-15分别是轴和孔的一般用途公差带（轴119种，孔105种），其中方框内为常用公差带（轴59种，孔44种），带圆圈的为优先公差带（轴孔各有13种）。
• 设计时应优先使优先公差带，其次才使用常用公差带，再其次才考虑使用一般用途公差带。

表1-13 一般、常用和优先的轴的公差带（尺寸≤500mm）

表1-14 一般、常用和优先的孔的公差带（尺寸≤500mm）

• 标准规定，配合代号由相互配合的孔和轴的公差带以分数的形式组成，孔的公差带为分子，轴的公差带为分母。例如：Φ40H8/f7，Φ80K7/h6。

• 基准孔和基准轴与各种非基准件配合时，得到各种不同性质的配合，如：A～H和a～h与基准件配合，形成间隙配合；J～N和j～n与基准件配合，基本上形成过渡配合，P～ZC和p～zc与基准件配合，基本上形成过盈配合。
原则上，任意一对孔、轴公差带都可以构成配合，为了简化公差配合的种类，减少定值刀、量具和工艺装备的品种及规格，国家标准在尺寸≤500mm的范围内，规定了基孔制和基轴制的优先（基孔制、基轴制各13种）和常用配合（基孔制59种，基轴制47种）。

二﹑大尺寸段的公差与配合
• 基本尺寸＞500～3150mm的零件尺寸称大尺寸。
标准规定了常用轴公差带41种，孔公差带31种，没有推荐配合，规定一般采用基孔制的同级配合。根据零件制造特点和生产实际情况，可采用配制配合。先按互换性生产选取配合；再选取较难加工的那个零件作为先加工件（多数情况下是孔），给它一个容易达到的公差；最后再根据所选的配合公差确定配制件（多数情况下是轴）的公差。 “配制公差”的代号为MF。
三﹑小尺寸段的公差与配合

• 基本尺寸至18mm的零件尺寸称小尺寸。
主要适用于仪器仪表和钟表工业，国标规定了163种轴公差带和145种孔公差带，标准未指明选用次序，也未推荐配合。由于小尺寸段轴比孔难加工，所以基轴制用的较多。配合公差等级也更为复杂。
u 练习
• 下列配合属于哪种基准制的哪种配合，确定其配合的极限间隙（过盈）和配合公差。并画出其公差带图。
ø50H8/f7， ø30K7/h6， ø30H7/p6
0
0
0
+
+
+
-
-
-
ø50
ø30
ø30
+0.039
-0.025
-0.050
+0.006
+0.021
+0.035
+0.022
-0.015
-0.013

第四节 公差与配合的选用

• 公差与配合的选用，主要包括以下三个方面的内容：
Ø 确定基准制
Ø 确定公差等级
Ø 确定配合种类
一﹑配合制的选用
• 基孔制和基轴制是两种平行的配合制。基孔制配合能满足要求的，用同一偏差代号按基轴制形成的配合，也能满足使用要求。
如：H7/g6与G7/h6的配合性质基本相同，称为“同名配合”。

孔H7
轴g6
轴h6
孔G7

Ø 所以，配合制的选择与功能要求无关，主要考虑加工的经济性和结构的合理性。

配合一般有三种情况：基孔制﹑基轴制和非基准制的配合。

从制造加工方面考虑，不同场合使用不同基准制配合。

Ø 对于中小尺寸的配合，应尽量采用基孔制配合。
从加工工艺的角度来看，孔要比轴难加工；另一方面，应用最广泛的中小直径尺寸的孔，通常采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）加工，定尺寸量具（如塞规、心轴等）检验。而一种规格的定尺寸刀具和量具，只能满足一种孔公差带的需要。对于轴的加工和检验，一种通用的外尺寸量具，也能方便地对多种轴的公差带进行检验。
Ø 以下场合应用基轴制：
• 用冷拉光轴作轴时。
冷拉圆型材，其尺寸公差可达IT7～IT9，能够满足农业机械、纺织机械上的轴颈精度要求，在这种情况下采用基轴制，可免去轴的加工。只需按照不同的配合性能要求加工孔，就能得到不同性质的配合。
• 采用标准件时。
滚动轴承为标准件，它的内圈与轴颈配合无疑应是基孔制，而外圈与外壳孔的配合应是基轴制。
• 同一基本尺寸的轴与多孔相配合，且配合性质要求不同时。
如图所示的活塞部件中，活塞销和活塞与连杆的配合，根据功能要求，活塞销和活塞的配合应为过渡配合，而活塞销与连杆的配合则应为间隙配合。

• 基孔制、基轴制的优先、常用配合见表1-15，1-16
Ø 非基准制的应用
• 在实际生产中，由于结构或某些特殊的需要，允许采用非基准制制配合。即非基准孔和非基准轴配合。
如：当机构中出现一个非基准孔（轴）和两个以上的轴（孔）配合时，其中肯定会有一个非配合制配合。如图所示，箱体孔与滚动轴承和轴承端盖的配合。
如图所示，箱体孔与滚动轴承和轴承端盖的配合。由于滚动轴承是标准件，它与箱体孔的配合选用基轴制配合，箱体孔的公差带代号为J7，箱体孔与端盖的配合可选低精度的间隙配合J7/f9 ，既便于拆卸又能保证轴承的轴向定位，还有利于降低成本。

二﹑ 公差等级的选择原则
• 公差等级选择的实质就是尺寸制造精度的确定。
• 尺寸的精度与加工的难易程度、加工的成本和零件的工作质量有关。公差等级越高，合格尺寸的大小越趋一致，配合精度就越高.但是，加工的成本也越高，加工难度越大。
公差与成本的关系如下图所示。

Ø 因此，公差等级选择的基本原则是：在满足使用性能的前提下，尽量选择较低的精度等级。
• 国家标准各公差等级与加工方法的大致关系见表1——21。
Ø 公差等级选择的方法有两种：类比法和计算法。
• 一般采用类比法。表1-21列出各种加工方法所能达到的精度等级。一般配合尺寸的公差等级范围为IT5～IT13。
• 对于已知配合要求的也可以用计算法确定其公差等级。
Ø 采用类比法选择公差等级时应考虑 以下问题

（1）应遵循工艺等价的原则。即，相互结合的零件，其加工的难易程度应基本相当。

• 对于基本尺寸≤500mm
根据以上原则，当公差等级在IT8以上时，标准推荐孔比轴低一级。如：H8/m7，K7/h6。
当公差等级在IT8以下时，标准推荐孔与轴同级。如：H9/h9，D9/h9。
IT8属于临界值，IT8级的孔可与同级的轴配合，也可以与高一级的轴配合，如：H8/f8，H8/k7。
• 对于基本尺寸＞500mm的，一般采用孔、轴同级配合。

（2）相配合的零、部件的精度应相匹配。
如：与齿轮孔相配合的轴的精度就受齿轮精度的制约；与滚动轴承相配合的外壳孔和轴的精度应当与滚动轴承的精度相匹配。
公差等级的应用

配合IT5至IT13级的应用（尺寸≤５００mm）

三﹑ 配合的选用
• 选择配合就是根据使用要求确定的配合公差大小，确定与基准件相配的孔﹑轴的基本偏差代号，同时确定基准件及配合件的公差等级。
• 根据使用要求，尽可能选用优先配合和常用配合。
• 如果优先配合和常用配合不能满足要求，按使用要求根据标准推荐的一般用途的孔﹑轴公差带，组成需要的配合。
• 选择的基本方法有三种类比法、计算法和试验法。
类比法是选择配合种类的主要方法。它是指，按同类型机器或机构中，经过生产实践验证的易用配合的应用情况，再考虑所设计的机器的使用要求，参照确定需要的配合。
应用类比法选择时，要考虑以下因素：
• 配合件的工作情况
• 各种基本偏差形成配合的特点
• 配合件的生产情况
l 配合件的工作情况
• 选择配合的类型时，应考虑配合件间有无相对运动、定心精度高低、配合件受力情况、装配情况等。配合类型的选择可依据下表来对比选择。

l 各种基本偏差形成配合的特点
Ø 间隙配合有A～H（a～h）共十一种，其特点是利用间隙贮存润滑油及补偿温度变形、安装误差、弹性变形等所引起的误差。
生产中应用广泛，不仅用于运动配合，加紧固件后也可用于传递力矩。
不同基本偏差代号与基准孔（或基准轴）分别形成不同间隙的配合。主要依据变形、误差需要补偿间隙的大小、相对运动速度、是否要求定心或拆卸来选定。
Ø 过渡配合有JS～N（js～n）四种基本偏差，其主要特点是定心精度高且可拆卸。也可加键、销紧固件后用于传递力矩。
主要根据机构受力情况、定心精度和要求装拆次数来考虑基本偏差的选择。定心要求高、受冲击负荷、不常拆卸的，可选较紧的基本偏差，如：N（n）；反之应选较松的基本偏差，如：K（k）或JS（js）。
Ø 过盈配合有P～ZC（p～zc）13种基本偏差。其特点是由于有过盈，装配后孔的尺寸被胀大而轴的尺寸被压小，产生弹性变形。从而，在结合面上产生一定的正压力和摩擦力，用以传递力矩和紧固零件。
选择过盈配合，传递力矩和紧固零件时，最小过盈应能保证传递所需的力矩，最大过盈应不使材料破坏。故配合公差不能太大。所以公差等级一般为IT5～IT7。基本偏差根据最小过盈量及结合件的标准来选取。
表2-23轴的基本偏差的特性和应用。表2-24所推荐的是优先配合的配合特性和应用。应尽量选用优先配合。
l 配合件的生产情况
• 按大批大量生产时，加工后所得的尺寸通常呈正态分布；而单件小批量生产时，加工所得的孔的尺寸多偏向最小极限尺寸，轴的尺寸多偏向最大极限尺寸，即呈偏态分布。所以，对于同一使用要求，单件小批生产时采用的配合应比大批大量生产时要松一些。如大批量生产时的φ50H7/js6的要求，在单件小批生产时应选择φ50H7/h6。同样，受其它工作条件的影响，配合的间隙或过盈也应随之变化。如下表：

例1、某一基本尺寸为φ95mm的滑动轴承机构，根据使用要求，其允许的的最大间隙[Xmax]=55 μm，允许的的最小间隙[Xmin]=10 μm，试确定此配合的孔轴公差带和配合代