机械图样上的技术要求及其标注
第二节 公差与配合的基本概念及标注一、互换性
互换性，从日常生活中就可找到例证。例如，规格相同的任何一个灯头和灯泡，不论产自哪个厂家，都能装在一起。不用选配，零件有这种规格尺寸和功能上的一致性和替代性，就被认为这些零件具有互换性。
在现代化的大量或成批生产中，要求互相装配的零件或部件都要符合互换性原则。例如，从一批规格为φ10的油杯(图14－15)中任取一个装入尾架端盖的油杯孔中，都能使油杯顺利装入，并能使它们紧密结合，就两者的顺利结合而言，油杯和端盖都具有互换性。
图14－15 互换性基本概念图例
在机器制造业中，遵循互换性的原则，无论在设计、制造和维修等方面，都具有十分重要的技术和经济意义。在生产中由于机床精度、刀具磨损、测量误差、技术水平等因素的影响，即使同一个工人加工同一批零件，也难以要求都准确地制成相同的大小，尺寸之间总是存在着误差，为了保证互换性，就必须控制这种误差。也就是，在零件图上对某些重要尺寸给予一个允许的变动范围，就能保证加工后的零件具有互换性。这种允许尺寸的变动范围称为尺寸公差。
二、公差基本概念(GB/T1800.1－1997）
1．尺寸公差的有关术语和定义
（1）基本尺寸 通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸，如图14－15中的φ75，φ25等。
（2）实际尺寸 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。
（3）极限尺寸 一个孔或轴允许的尺寸的两个极端，如图14－16。实际尺寸位于其中，也可达到极限尺寸。孔或轴允许的最大尺寸，称为最大极限尺寸；孔或轴允许的最小尺寸，称为最小极限尺寸。如图14－15中，凸台尺寸φ75-0.040/-0.120该尺寸的最大极限尺寸大极限尺寸是φ74.96；最小极限尺寸是φ74.88。
图14－16 轴与孔配合示意图
（4）极限偏差 偏差是指某一尺寸(实际尺寸、极限尺寸等)减其基本尺寸所得的代数差。极限偏差包括上偏差和下偏差。
上偏差为最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差(孔用ES表示，轴用es表示)。
下偏差为最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差(孔用EI表示，轴用ei表示)。
（5）尺寸公差(简称公差) 最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减下偏差之差。它是允许尺寸的变动量。尺寸公差是一个没有符号的绝对值。例如，图14－15中凸台的尺寸为φ75-0.040/-0.120其公差为－0.040－(0.120)＝0.08。
2．公差带及公差带图
（1）零线 在极限与配合图解中(图14－16)，表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差。
（2）公差带 在公差带图解中(图14－17)，由代表上偏差和下偏差或最大极限尺寸和最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。它是由公差大小和其相对零线的位置如基本偏差来确定。
图14－17 公差带图
3．标准公差(IT)
标准公差是指在国家标准极限与配合制中，所规定的任一公差。
标准公差等级代号用符号lT和数字组成，例如：1T7。当其与代表基本偏差的字母一起组成公差带时，省略1T字母，如h7。极限与配合在基本尺寸至500 mm内规定了1T01、1T0、1T1至1T18共20级，在基本尺寸500—3150mm内规定了IT1至IT18共18个标准公差等级。标准公差数值（GB/T1800.3-1998）部分摘录见表14-5。
同一公差等级(例如IT7)对所有基本尺寸的一组公差被认为具有同等精确程度。
表14－5 标准公差带图
4．基本偏差
基本偏差是指在国家标准极限与配合制中，确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。它可以是上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差，如图14－17中孔的基本偏差为下偏差。图14－18为基本偏差系列示意图；基本偏差代号：对孔用大写字母A，……，ZC表示；对轴用小写字母a，……，zc表示，各28个。其中，基本偏差H代表基准孔；h代表基准轴。基本尺寸至1000mm的轴、孔的基本偏差数值见附表5-1和附表5-2。
图14－18 基本偏差系列
5．尺寸公差表查法介绍
根据孔和轴的基本尺寸、基本偏差代号及公差等级，可以从表中查得标准公差及基本偏差数值，从而计算出上、下偏差数值及极限尺寸。计算公式为：ES=EI+IT或EI=ES-IT；ei=es-IT或es=ei+IT。
【例1】 已知某轴φ50f7，查表计算其上、下偏差及极限尺寸。
从表14-5查得：标准公差IT7为0.025，从附表5-1查得上偏差es为-0.025，则下偏差ei=es-IT=-0.050。
依据查得的上、下偏差可计算其极限尺寸如下：
最大极限尺寸＝50-0.025＝49.975
最小极限尺寸＝50-0.050＝49.950
【例2】 已知某孔φ30K7，查表计算其上、下偏差及极限尺寸。
从表14-5查得：标准公差IT7为0.021，从附表5-2查得上偏差ES=(-2+△)μm，其中△=8μm，所以ES=0.006，则EI=ES-IT=-0.015。
计算其极限尺寸：最大极限尺寸=30+0.006=30.006
最小极限尺寸=30-0.015=29.985
如果是基准孔的情况，如Φ50H7,因为其下偏差EI为0，根据公式ES=EI+IT,从表14-5中查得IT=25μm,即得ES=0.025。若是基准轴如Φ50h6，因为其上偏差es为0，由公式ei=es-IT，从表14-5中查得IT=16μm，即得ei=-0.016。
三、配合
基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差之间的关系，称为配合。所以配合的前提必须是基本尺寸相同，二者公差带之间的关系确定了孔、轴装配后的配合性质。
在机器中，由于零件的作用和工作情况不同，故相结合两零件装配后的松紧程度要求也不一样，如图14－19表示三个滑动轴承，图14－19.a轴直接装入孔座中，要求自由转动且不打晃；图14－19.c所示，衬套装在座孔中要紧固，不得松动；图14－19.b所示，衬套装在座孔中，虽也要紧固，但要求容易装入，且要求比图14－19.c的配合要松一些。国家标准根据零件配合的松紧程度的不同要求，配合分为三类：
图14－19 配合种类
a）间隙配合 b）过渡配合 c）过盈配合
1．间隙配合
间隙是指孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正。
间隙配合是指具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上(见图14－20)。
图14－20 轴承座孔与轴间隙配合
2．过盈配合
过盈是指孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负。
过盈配合是指具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。此时孔的公差带在轴的公差带之下(见图14－21)。
图14－21 轴承座孔与衬套过盈配合
3．过渡配合：
可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠(见图14－22)。
图14－22 轴承座孔与衬套过渡配合
四、配合制(GB/T1800.1－1997)
同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。国家标准对配合制规定了两种形式：基孔制配合和基轴制配合。
1．基孔制配合
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各种配合的一种制度，称为基孔制。基孔制配合的孔为基准孔，代号为H，国际规定基准孔的下偏差为零(图14－23)。图14－24表示基孔制的几种配合示意图。
图14－23 基孔制
图14－23 基孔制的几种配合示意图
2．基轴制配合
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各种配合的一种制度，称为基轴制。基轴制配合的轴为基准轴，代号为h，国标规定基准轴的上偏差为零(图14－25)。图14－26表示基轴制的几种配合示意图。
图14－25 基轴制
图14－26 基轴制的几种配合示意图
在一般情况下，优先选用基孔制配合。如有特殊要求，允许将任一孔、轴公差带组成配合。
五、尺寸公差与配合代号的标注
在机械图样中，尺寸公差与配合的标注应遵守国家标准(GB4458.5－84)规定，现摘要叙述。
1．在零件图中的标注
在零件图中标注孔、轴的尺寸公差有下列三种形式：
（1）在孔或轴的基本尺寸的右边注出公差带代号(图14－27)。孔、轴公差带代号由基本偏差代号与公差等级代号组成(图14－28)。
图14－27 标注公差带代号 图14－28 公差带代号的型式
（2）在孔或轴的基本尺寸的右边注出该公差带的极限偏差数值(图14－29.b)，上、下偏差的小数点必须对齐，小数点后的位数必须相同。当上偏差或下偏差为零时，要注出数字“0”，并与另一个偏差值小数点前的一位数对齐(图14－29.a)。
若上、下偏差值相等，符号相反时，偏差数值只注写一次，并在偏差值与基本尺寸之间注写符号“±”，且两者数字高度相同(图14－29.c)。
图14－29 标注极限偏差数值
（3）在孔或轴的基本尺寸的右边同时注出公差带代号和相应的极限偏差数值，此时偏差数值应加上圆括号(图14－30)。
图14－30 标注公差带代号和极限偏差数值
2．装配图中的标注
装配图中一般标注配合代号，配合代号由二个相互结合的孔或轴的公差带代号组成，写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号(图14－31)。
图中Φ50H7/k6的含义为：基本尺寸Φ50，基孔制配合，基准孔的基本偏差为H，等级为7级；与其配合的轴基本偏差为k，公差等级为6级，图14-31中Ф50h8/h7是基轴制配合。
图14－31 装配图中一般标注方法
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