公差配合的一般常识
公差配合的一般常识
作为一名优秀的维修钳工必须要懂得公差与配合的基本知识，一个钳工的水平到底怎么样，不是看你做得快不快，而是看你做得精不精，精就体现在控制公差与配合上。
1、公差
公差是指允许工件尺寸、几何形状和相互位置变动的范围，用以限制加工误差。它是由设计人员给定的，不能为零，是绝对值。它反映对制造精度的要求，体现加工的难易程度。
成批大量生产要求零、部件有互换性，而制造又必然存在误差，因此，只有将公差控制在一定的范围内才有可能实现互换性生产。所以我们在设计中标注公差时，一定要使所标注的公差能保证零件的互换性。
规定公差值T的大小顺序应为：T尺寸〉T位置〉T形状＞R a(R z)
其中R a( R z)――表面粗糙度参数。
公差与配合
在机械制造中使用得最广泛的是孔与轴的结合。为了经济地满足使用要
求，应该对尺寸公差与配合进行标准化。公差与配合的标准化不仅可以防
止产品尺寸设计中的混乱现象，有利于工艺过程的经济性及产品的使用与
维护，而且还可实现刀具和量具的标准化。公差与配合标准已成为机械工业中应用最广、涉及面最大的一个极为重要的基础标准。
孔主要指圆柱形的内表面，也包括其他内表面中由单一尺寸确定的部分。
轴主要指圆柱形的外表面，也包括其他外表面中由单一尺寸确定的部分
从装配关系讲，孔是包容面，在它之内无材料，称为内表面；轴是被包容
面，在它之外无材料，称为外表面。
尺寸：用特定单位表示长度值的数字。在机械制造中一般用mm作为特定单
位。
基本尺寸设计给定的尺寸。孔的基本尺寸以D表示，轴的基本尺寸以d表示。
基本尺寸是在设计中通过运动、强度、刚度、结构等条件计算并经标准化了的尺寸。它是精度设计的起始尺寸，只表示尺寸的基本大小，并不一定是在实际加工中要求得到的尺寸。
实际尺寸：通过测量得到的尺寸。孔的实际尺寸以Da表示，轴的实际尺寸以da表示。
由于存在测量器具、方式、人员和环境等因素造成的测量误差，所以实际尺寸并非尺寸的真值。同时由于工件存在形状误差，所以同一表面不同部位的实际尺寸也不相同。
极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值，它以基本尺寸为基数来确定。两
个界限中较大的一个称为最大极限尺寸；较小的一个称为最小极限尺寸。
孔的最大和最小极限尺寸分别以Dmax和Dmin表示，轴的最大和最小极限尺寸分别以dmax和dmin表示。在一般情况下，完工零件的尺寸合格条件为：孔的合格条件：Dmax>Da>Dmin
轴的合格条件：dmax>da>dmin
尺寸偏差与公差
尺寸偏差某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为尺寸偏差，简称偏
实际偏差实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。
孔的实际偏差Ea=Da-D
轴的实际偏差e a=da-d 极限偏差极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为极限偏差。最大极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为上偏差，最小极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为下偏差。
孔的上偏差ES=Dmax-D 孔的下偏差EI=Dmin-D
轴的上偏差es=dmax-d 轴的下偏差ei=dmin-d 完工零件的尺
寸合格条件常用偏差的关系式表达为：
孔的合格条件ES>Ea>EI 轴的合格条件es>ea>ei 公差与配合示意图见下图。
尺寸公差允许尺寸的变动量，简称公差。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之差的绝对值，也等于上偏差与下偏差之差的绝对值。
孔的公差T D=|Dmax-Dmin|=|ES-EI|
轴的公差Td=|dmax-dmin|=|es-ei| 公差是表示尺寸允许变动的范围，即某种区域大小的数量指标，是绝对值，没有正负之分，也不允许为零。
尺寸公差是允许的尺寸误差。尺寸误差是一批零件的实际尺寸相对于理想尺寸的偏离范围。当加工条件一定时，尺寸误差表征了加工方法的精度。尺寸公差则是设计规定的误差允许值，体现了设计者对加工方法精度的要求。通过对一批零件的测量，可以估算出其尺寸误差，而公差是设计给定的，不能通过测量得到。
公差与极限偏差既有区别又有联系。两者都是设计给定的，公差的大小表示对一批零件其尺寸允许的差异范围，是绝对值，不能用公差来判断零件尺寸是否合格；极限偏差的大小表示每个零件尺寸（偏差）大小允许变动的界限，是代数值，是判断零件尺寸是否合格的依据。零件加工的难易程度与公差的大小有关，而与上偏差或下偏差的大小无关。
零线与公差带
由于公差和偏差的数值与尺寸数值相比差别很大，不便用同一比例尺表示，故采用公差与配合图解（简称公差带图）来表示。
例：孔尺寸,D= ? 50 ES=0.18, EI=0.08, Dmax= ? 18.50
Dmin= ? 50.08 T D=0.18-0.08=0.1
轴尺寸，d=? 50，es=-0.08，ei=-0.18，dmax=? 49.92
dmin=? 49.82，Td=-0.08-（-0.18）=0.1
零线在公差带图中，确定偏差的一条基准直线，即零偏差线（简称零线）。通常以零线表示基本尺寸。正偏差位于零线的上方，负偏差位于零线的下方。
尺寸公差带（简称公差带）在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域。
在国家标准中，公差带包括了“公差带大小”与“公差带位置”两个参数。公差带大小由标准公差确定，公差带位置由基本偏差确定。
2、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。
间隙或过盈孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。此差值为正时是间隙，用X 表示，此差值为负时是过盈，用Y表示。
根据相互结合的孔、轴公差带不同的相互位置关系，可以把配合分为间隙配合、过盈配合和过渡配合。
间隙配合：孔的公差带在轴的公差带之上，保证具有间隙（包括最小间隙
为零）的配合。如：压缩机连杆大瓦与曲轴，小瓦与十字头销，十字头与滑
道。
间隙配合公差带图表示间隙配合松紧程度的特征值是最大极限间隙和最小极限间隙。有时也用平均间隙Xav表示。
最大极限间隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei
最小极限间隙Xmin=Dmin-dmax=EI-es
平均间隙Xav=（Xmax+Xmin ）/2
过盈配合：孔的公差带在轴的公差带之下，保证具有过盈（包括最小过盈为零）的配合。如：不常拆卸的联轴器与轴。
过盈配合公差带图表示过盈配合松紧程度的特征值是最大极限过盈和最小极限过盈。有时也用平均过盈表示。
最大极限过盈Ymax=Dmin-dmax=EI-es
最小极限过盈Ymin=Dmax-dmin=ES-ei
平均过盈Yav=( Ymax+Ymin )/2 过渡配合：孔和轴的公差带相互重叠，可能具有间隙也可能具有过盈的配合。如：经常需要拆卸的联轴器与轴。
过渡配合公差带图表示过渡配合松紧程度的特征值是最大极限间隙和最大极限过盈。配合公差在上述间隙、过盈和过渡三类配合中，允许间隙或过盈的变动量称为配合公差，用T f表示。配合公差的大小为两个极限值的代数差的绝对值。
对间隙配合T f=Xmax-Xmin=T D+Td
对过盈配合T f=Ymin-Ymax=T D+Td
对过渡配合T f=Xmax-Ymax=T D+Td 配合公差都等于相配合的孔的公差和轴的公差之和。这说明了配合件的装配精度与零件的加工精度有关。若要提高装配精度，使配合后间隙或过盈的变化范围减小，则应减小零件的公差，即需要提高零件的加工精度。
配合公差的大小是设计者按使用要求确定的，配合公差反映配合精度。我们用配合公差带
图来直观地表示相互结合的孔和轴的配合精度和配合性质。
配合公差带完全在零线之上为间隙配合；配合公差带完全在零线以下为过盈配合；配合公差带跨在零线上、下两侧为过渡配合。
一对具体的孔、轴所形成的结合是否满足使用要求，即是否合用，就看它们装配以后的实际间隙（Xa ）或实际过盈（Ya ）是否在配合公差带内。因此，孔轴结合的合用条件为：
对间隙配合Xmax>Xa>Xmin
对过盈配合Ymax>Ya>Ymin
对过渡配合XavXmax或丫a 由合格的孔、轴组成的结合一定合用，且具有互换性，而不合格的孔、轴 也可能组成合用的结合，满足使用要求，但不具有互换性。 例：某配合孔的尺寸为，轴的尺寸为(f7)，分别计算其极限尺寸、极限偏差、公差、极限间隙、配合公差，并画出其尺寸公差带图和配合公差带图，说明配合类型。 相配孔、轴的基本尺寸D=d= ? 30 孔的上、下偏差ES=+0.033mm=+33g; EI=0 轴的上、下偏差es=-0.020mm=-20g; ei=-0.041mm=-41 孔的极限尺寸Dmax=D+ES=?30.033mm; Dmin=D+EI= ? 30 孔的(尺寸)公差T D=Dmax-Dmin=ES-EI=0.033mm=33 g 轴的极限尺寸 dmax=d+es=? 29. 980mm; dmin=d+ei=? 29. 959mm 轴的(尺寸)公差Td=dmax-dmi n=es-ei=0.021mm=21 呵极限间隙Xmax=Dmax-dmin=+0.074mm=+74 ^m Xmin=Dmin-dmax=+0.020mm=20 pm 平均间隙Xav= (Xmax+Xmin ) /2=+47 p m 配合公差Tf=Xmax-Xmin=T D+Td=54p m (尺寸)公差带图和配合公差带图如下图，此配合为间隙配合。 如果一对孔、轴的实际尺寸分别为：Da=? 30.021mm ; da=? 29. 970mm。则Dmax(=? 30. 033mm)>Da (=? 30. 021mm)>Dmin(=? 30mm); dmax( =? 29. 980mm)>da( =? 29. 970mm)>dmin( =? 29. 959mm) 所以，孔、轴的尺寸都是合格的。 又因为Xa=Da-da=? 30. 021mm-? 29. 970mm=+51p m 则Xmax (=+74 p m) >Xa (=51 p m) >Xmin( +20 p m)，所以结合是合用的。 如果另一对孔、轴的实际尺寸为：Da'=? 30. 021mm, da'=? 29. 985mm。 则■/ Dmax (= ? 30. 033mm ) > Da' =? 30. 021mm) > Dmin (=? 30 dmax (= ? 29.980mm) < da' = ? 29. 985mm) ???孔的尺寸合格而轴的尺寸不合格。 但■/ Xmax (=+74小)>Xa' = Da'-da =36 ^m) >Xmi n( +20^m) ???结合是合用的，但轴无互换性。 公差与配合国家标准 孔、轴的配合是否满足使用要求，主要看是否可以保证极限间隙或极限过盈的要求。显然满足同一使用要求的孔、轴公差带的大小和相对位置是无限多的，所以，如果不对满足同一使用要求的孔、轴公差带的大小和位置作出统一的规定，将会给生产过程带来混乱，不利于工艺过程的经济性，也不便于产品的使用和维护。因此，应该对孔、轴尺寸公差带的大小和公差带的位置进行标准化。 标准公差是指标准规定的已标准化了的、用以确定公差带大小的任一公 差。 国家标准将标准公差分为20个公差等级”：IT01 , IT0 , IT1 , IT2至IT18，等级依次降低，公差值依次增大。 基本偏差系列在对公差带的大小进行了标准化后,还需要对公差带相对于零线 的位置进行标准化。 基本偏差代号 基本偏差是指用以确定公差带相对于零线的位置的极限偏差(上偏差ES或es或下偏差EI或ei), 一般指靠近零线的那个极限偏差。当公差带在零线以上时，下偏差为基本偏差,公差带在零线以下时,上偏差为基本偏差。 孔、轴的另一极限偏差可由公差带的大小确定。 国家标准将基本偏差标准化,规定了孔、轴各28种位置 ,分别用代号 A 、B、C、CD、D、E、EF、F、G、H、J、JS、K、L、M、N、P、R、S、T、U、V、X、Y、Z、ZA、 ZB、ZC表示孔的基本偏差系列(公差带位置)，代号a、b、c、cd、d、e、ef、f、g、h、j、js、k、l、m、n、p、r、s、t、u、v、x、y、z、za、zb、zc表示轴的基本偏差系列（公差带位置）。 公差带及配合的表示方法 标准规定，公差带代号以基本偏差代号和公差等级的数字表示，如H7、M8 、h6、 m7 等。 配合代号用分数形式表示，例如：H8/f7 ; J8/h7。分子代表孔，分母代表轴。 基准制标准规定了两种基准制：基孔制和基轴制。 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配合的一种制度。在基孔制中，孔是基准件，称为基准孔；轴是非基准件，称为配合轴。同时规定，基准孔的基本偏差是下偏差，且等于0，EI=O，并以基本代号H表示。 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配合的一种制度。在基轴制中，轴是基准件，称为基准轴；孔是非基准件，称为配合孔。同时规定，基准轴的基本偏差是上偏差，且等于0，es=O,并以基本代号h表示。 公差带与配合的标准化 国家标准中规定的公差带 根据国标所提供的20个等级的标准公差和28种基本偏差可组成大量不同大小和位置的公差带（孔有543种，轴有544种），为有利于生产和减少刀具、量具的规格、数量，必须对公差带的数量作必要的限制，所以国家标准规定了优先公差带，常用公差带和一般用途公差带。 国家标准中规定的配合 把543种孔的公差带与544种轴的公差带进行组合可得到约30万种配合，远远超过了实际需要，有必要加以限制。国家标准对基孔制规定了13种优先配合和59种常用配合，对基轴制规定了13种优先配合和47种常用配合。 一般公差（线性尺寸的未注公差）一般公差指在车间一般加工条件下可保证的公差。采用一般公差的尺寸，在该尺寸后不注出极限偏差。它主要用于较低精度的非配合尺寸，因此一般可不检验。 公差与配合的选用公差与配合的选择是机械设计与制造的重要环节，主要包括基准制、公差等级和配合种类的选择。选用原则是既要保证产品性能优良，又要兼顾制造中经济可行。 公差与配合的选择一般有三种方法：类比法，计算法和试验法。类比法就是通过对比 类似的机器和零部件进行调查研究，分析对比，吸取经验教训，结合各自的实际情况选取公差和配合。这是应用最多、最重要的方法。计算法是按照一定的理论和公式来确定所需要的间隙和过盈。由于影响因素较复杂，理论均是近似的，计算结果不尽符合实际，需要进行修正。试验法是通过试验或统计分析来确定间隙或过盈，此法较为合理可靠，但成本高，只用于重要的配合。 基准制的选择基准制包括基孔制和基轴制两种，一般来说，相同代号的基孔制和基轴制配合的性质相同。如H7/f6与F7/h6有同样的最大间隙和最小间隙。因此，基准制的选择与使用要求无关。主要应从结构、工艺和经济性各方面综合考虑。 基孔制一般情况下，应优先选用基孔制。通常加工孔比加工轴要困难，所用的刀具、量具的尺寸规格也多些。采用基孔制可减少定值刀具、量具的规格数目，有利刀、量具的标准化、系列化，因而经济合理，使用方便。 基轴制在下列情况下采用基轴制则经济合理： 1) 当使用具有一定精度的冷拔圆钢，不对外径进行加工时，应采用基轴制。 2) 与标准件配合时，必须按标准件来选择基准制。如滚动轴承的外圈与壳体孔的配合必须采用基轴制。 3) —根轴和多个孔相配时，考虑结构需要，宜采用基轴制。 公差等级的选择 在满足使用要求的前提下应尽量把公差级别选低，以取得较好的经济效益。配合分间隙配合、过渡配合及盈配合三大类。 选择配合主要指在保证机器正常工作的情况，相互配合的孔与轴应该具有的相互关系。配合的性质主要取决于基本偏差，同时还与公差等级及基本尺寸有关，即配合种类的选择取决于使用要求。 配合类别的的选择 过盈配合具有一定过盈量，主要用于结合件间无相对运动、不需要拆卸的 静联接。当过盈量较小时，只作精确定心用，如需传递力矩需要加键、销等紧国件。过盈量较大时，可直接用于传递力矩。 过渡配合可能具有间隙，也可能具有过盈，因其过盈量小，主要用精确定 心，结合件间无相对运动、可拆卸的静联接。要传递力矩时则要加紧固件。 间隙配合具有一定的间隙，间隙小时主要用于精确定心又便于拆卸的静联 接，或结合件只有缓慢移动或转动的动联接。间隙较大时主要用于结合件间有转动，移动或复合运动的动联接。 孔、轴基本偏差的选择 配合类别确定后，非基准件偏差的选择有三种方法： 1) 计算法根据液体润滑和弹性理论计算出所需间隙或过盈的最佳值，而后选择接近 的配合种类。 2) 试验法针对产品性能影响重大的某些配合，往往需要用试验法来确定最佳间隙或 最佳过盈，因其成本高而不常用。 3) 经验法由平时实践积累的经验和通过类比法确定配合的间隙或过盈，这是最常用 的方法。
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