公差與配合的基本概念及標注

一、互換性

　　互換性，從日常生活中就可找到例證。例如，規格相同的任何一個燈頭和燈泡，不論產自哪個廠家，都能裝在一起。不用選配，零件有這種規格尺寸和功能上的一致性和替代性，就被認為這些零件具有互換性。

    　　在現代化的大量或成批生產中，要求互相裝配的零件或部件都要符合互換性原則。例如，從一批規格為φ10的油杯(圖14－15）中任取一個裝入尾架端蓋的油杯孔中，都能使油杯順利裝入，并能使它們緊密結合，就兩者的順利結合而言，油杯和端蓋都具有互換性。

圖14－15 互換性基本概念圖例

　　在機器制造業中，遵循互換性的原則，無論在設計、制造和維修等方面，都具有十分重要的技術和經濟意義。在生產中由于機床精度、刀具磨損、測量誤差、技術水平等因素的影響，即使同一個工人加工同一批零件，也難以要求都準確地制成相同的大小，尺寸之間總是存在著誤差，為了保證互換性，就必須控制這種誤差。也就是，在零件圖上對某些重要尺寸給予一個允許的變動范圍，就能保證加工后的零件具有互換性。這種允許尺寸的變動范圍稱為尺寸公差。

　　二、公差基本概念(GB/T1800.1－1997）
　　1．尺寸公差的有關術語和定義

　　　（1）基本尺寸 通過它應用上、下偏差可算出極限尺寸的尺寸，如圖14－15中的φ75，φ25等。
　?。?）實際尺寸 通過測量獲得的某一孔、軸的尺寸。
　?。?）極限尺寸 一個孔或軸允許的尺寸的兩個極端，如圖14－16。實際尺寸位于其中，也可達到極限尺寸?？谆蜉S允許的最大尺寸，稱為最大極限尺寸；孔或軸允許的最小尺寸，稱為最小極限尺寸。如圖14－15中，凸臺尺寸φ75-0.040/-0.120該尺寸的最大極限尺寸大極限尺寸是φ74.96；最小極限尺寸是φ74.88。

圖14－16 軸與孔配合示意圖

　?。?）極限偏差 偏差是指某一尺寸(實際尺寸、極限尺寸等）減其基本尺寸所得的代數差。極限偏差包括上偏差和下偏差。
上偏差為最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數差(孔用ES表示，軸用es表示）。
下偏差為最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數差(孔用EI表示，軸用ei表示）。
　?。?）尺寸公差(簡稱公差） 最大極限尺寸減最小極限尺寸之差，或上偏差減下偏差之差。它是允許尺寸的變動量。尺寸公差是一個沒有符號的絕對值。例如，圖14－15中凸臺的尺寸為φ75-0.040/-0.120其公差為－0.040－(0.120）＝0.08。
　　2．公差帶及公差帶圖
　?。?）零線 在極限與配合圖解中(圖14－16），表示基本尺寸的一條直線，以其為基準確定偏差和公差。
　?。?）公差帶 在公差帶圖解中(圖14－17），由代表上偏差和下偏差或最大極限尺寸和最小極限尺寸的兩條直線所限定的一個區域。它是由公差大小和其相對零線的位置如基本偏差來確定。

圖14－17 公差帶圖

　　3．標準公差(IT）
　　標準公差是指在國家標準極限與配合制中，所規定的任一公差。
　　標準公差等級代號用符號lT和數字組成，例如：1T7。當其與代表基本偏差的字母一起組成公差帶時，省略1T字母，如h7。極限與配合在基本尺寸至500 mm內規定了1T01、1T0、1T1至1T18共20級，在基本尺寸500—3150mm內規定了IT1至IT18共18個標準公差等級。標準公差數值（GB/T1800.3-1998）部分摘錄見表14-5。
　　同一公差等級(例如IT7）對所有基本尺寸的一組公差被認為具有同等精確程度。

表14－5 標準公差帶圖

　　4．基本偏差
　　基本偏差是指在國家標準極限與配合制中，確定公差帶相對零線位置的那個極限偏差。它可以是上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個偏差，如圖14－17中孔的基本偏差為下偏差。圖14－18為基本偏差系列示意圖；基本偏差代號：對孔用大寫字母A，……，ZC表示；對軸用小寫字母a，……，zc表示，各28個。其中，基本偏差H代表基準孔；h代表基準軸?；境叽缰?000mm的軸、孔的基本偏差數值見附表5-1和附表5-2。

圖14－18 基本偏差系列

　　5．尺寸公差表查法介紹
　　根據孔和軸的基本尺寸、基本偏差代號及公差等級，可以從表中查得標準公差及基本偏差數值，從而計算出上、下偏差數值及極限尺寸。計算公式為：ES=EI+IT或EI=ES-IT；ei=es-IT或es=ei+IT。
　　【例1】 已知某軸φ50f7，查表計算其上、下偏差及極限尺寸。
　　從表14-5查得：標準公差IT7為0.025，從附表5-1查得上偏差es為-0.025，則下偏差ei=es-IT=-0.050。
　　依據查得的上、下偏差可計算其極限尺寸如下：
　　最大極限尺寸＝50-0.025＝49.975
　　最小極限尺寸＝50-0.050＝49.950
　　【例2】 已知某孔φ30K7，查表計算其上、下偏差及極限尺寸。
　　從表14-5查得：標準公差IT7為0.021，從附表5-2查得上偏差ES=(-2+△)μm，其中△=8μm，所以ES=0.006，則EI=ES-IT=-0.015。
　　計算其極限尺寸：最大極限尺寸=30+0.006=30.006
　　最小極限尺寸=30-0.015=29.985
　　如果是基準孔的情況，如Φ50H7,因為其下偏差EI為0，根據公式ES=EI+IT,從表14-5中查得IT=25μm,即得ES=0.025。若是基準軸如Φ50h6，因為其上偏差es為0，由公式ei=es-IT，從表14-5中查得IT=16μm，即得ei=-0.016。
　　三、配合
　　基本尺寸相同，相互結合的孔與軸公差之間的關系，稱為配合。所以配合的前提必須是基本尺寸相同，二者公差帶之間的關系確定了孔、軸裝配后的配合性質。
　　在機器中，由于零件的作用和工作情況不同，故相結合兩零件裝配后的松緊程度要求也不一樣，如圖14－19表示三個滑動軸承，圖14－19.a軸直接裝入孔座中，要求自由轉動且不打晃；圖14－19.c所示，襯套裝在座孔中要緊固，不得松動；圖14－19.b所示，襯套裝在座孔中，雖也要緊固，但要求容易裝入，且要求比圖14－19.c的配合要松一些。國家標準根據零件配合的松緊程度的不同要求，配合分為三類：

圖14－19 配合種類

a）間隙配合　　b）過渡配合　　c）過盈配合

　　1．間隙配合
　　間隙是指孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸之差為正。
　　間隙配合是指具有間隙(包括最小間隙等于零）的配合。此時，孔的公差帶在軸的公差帶之上(見圖14－20）。

圖14－20 軸承座孔與軸間隙配合

　　2．過盈配合
　　過盈是指孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸之差為負。
　　過盈配合是指具有過盈(包括最小過盈等于零）的配合。此時孔的公差帶在軸的公差帶之下(見圖14－21）。

圖14－21 軸承座孔與襯套過盈配合

　　3．過渡配合：
　　可能具有間隙或過盈的配合。此時，孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊(見圖14－22）。

圖14－22 軸承座孔與襯套過渡配合

　　四、配合制(GB/T1800.1－1997）
　　同一極限制的孔和軸組成配合的一種制度。國家標準對配合制規定了兩種形式：基孔制配合和基軸制配合。
　　1．基孔制配合
　　基本偏差為一定的孔的公差帶與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度，稱為基孔制?；字婆浜系目诪榛鶞士?，代號為H，國際規定基準孔的下偏差為零(圖14－23）。圖14－24表示基孔制的幾種配合示意圖。

圖14－23 基孔制

圖14－23 基孔制的幾種配合示意圖

　　2．基軸制配合
　　基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差的孔的公差帶形成各種配合的一種制度，稱為基軸制?；S制配合的軸為基準軸，代號為h，國標規定基準軸的上偏差為零(圖14－25）。圖14－26表示基軸制的幾種配合示意圖。

圖14－25 基軸制

圖14－26 基軸制的幾種配合示意圖

　　在一般情況下，優先選用基孔制配合。如有特殊要求，允許將任一孔、軸公差帶組成配合。
　　五、尺寸公差與配合代號的標注
　　在機械圖樣中，尺寸公差與配合的標注應遵守國家標準(GB4458.5－84）規定，現摘要敘述。
　　1．在零件圖中的標注
在零件圖中標注孔、軸的尺寸公差有下列三種形式：
　?。?）在孔或軸的基本尺寸的右邊注出公差帶代號(圖14－27）?？?、軸公差帶代號由基本偏差代號與公差等級代號組成(圖14－28）。

圖14－27 標注公差帶代號

圖14－28 公差帶代號的型式

　?。?）在孔或軸的基本尺寸的右邊注出該公差帶的極限偏差數值(圖14－29.b），上、下偏差的小數點必須對齊，小數點后的位數必須相同。當上偏差或下偏差為零時，要注出數字“0”，并與另一個偏差值小數點前的一位數對齊(圖14－29.a）。
若上、下偏差值相等，符號相反時，偏差數值只注寫一次，并在偏差值與基本尺寸之間注寫符號“±”，且兩者數字高度相同(圖14－29.c）。

圖14－29 標注極限偏差數值

　?。?）在孔或軸的基本尺寸的右邊同時注出公差帶代號和相應的極限偏差數值，此時偏差數值應加上圓括號(圖14－30）。

圖14－30 標注公差帶代號和極限偏差數值

　　2．裝配圖中的標注
　　裝配圖中一般標注配合代號，配合代號由二個相互結合的孔或軸的公差帶代號組成，寫成分數形式，分子為孔的公差帶代號，分母為軸的公差帶代號(圖14－31）。
圖中Φ50H7/k6的含義為：基本尺寸Φ50，基孔制配合，基準孔的基本偏差為H，等級為7級；與其配合的軸基本偏差為k，公差等級為6級，圖14-31中Ф50h8/h7是基軸制配合。

圖14－31 裝配圖中一般標注方法