機(jī)械制圖教程(7.6)公差與配合

7.6 極限與配合

7.6.1極限與配合基本概念

1.零件的互換性

    現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)，要求零件具有互換性。即在同一規(guī)格的一批零件中任取一件，在裝配時(shí)不經(jīng)加工與修配，就能順利地將其裝配到機(jī)器上，并能夠保證機(jī)器的使用要求。零件在制造過(guò)程中，由于加工和測(cè)量等因素引起的誤差，使得零件的尺寸不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，為了使零件具有互換性，就必須限制零件尺寸的誤差范圍，并且在制造上又是經(jīng)濟(jì)合理的。零件具有互換性，不但給裝配、修理機(jī)器帶來(lái)方便，還可用專用設(shè)備生產(chǎn)，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，同時(shí)降低產(chǎn)品的成本。

2. 尺寸公差

    制造零件時(shí)，為了使零件具有互換性，就必須對(duì)零件的尺寸規(guī)定一個(gè)允許的變動(dòng)范圍。為此，國(guó)家制定了極限尺寸制度，即零件制成后的實(shí)際尺寸，限制在最大極限尺寸和最小極限尺寸的范圍內(nèi)。這種允許尺寸的變動(dòng)量，稱為尺寸公差。

    下面簡(jiǎn)要介紹關(guān)于尺寸公差中的一些名詞，如圖7-43所示。

 (a) 尺寸公差             (b) 公差帶圖

圖7-43 尺寸公差名詞

(1) 基本尺寸：根據(jù)零件強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和工藝性要求，設(shè)計(jì)給定的尺寸，如Φ50。

(2) 實(shí)際尺寸：通過(guò)測(cè)量所得到的尺寸。

(3) 極限尺寸：允許尺寸變化的兩個(gè)界限值。它以基本尺寸為基數(shù)來(lái)確定。兩個(gè)界限值中較大的一個(gè)稱為最大極限尺寸；較小的一個(gè)稱為最小極限尺寸。如最大極限尺寸為Φ50.007，最小極限尺寸為Φ47.982。

(4) 尺寸偏差（簡(jiǎn)稱偏差）：極限尺寸減去基本尺寸的代數(shù)差，分別為上偏差和下偏差。孔的上偏差用ES，下偏差用EI表示；軸的上偏差用es，下偏差用ei表示。

上偏差＝最大極限尺寸－基本尺寸

下偏差＝最小極限尺寸－基本尺寸

ES＝50.007－50＝＋0.007

EI＝47.982－50＝－0.018

上、下偏差統(tǒng)稱極限偏差。上、下偏差可以是正值、負(fù)值或零。

(5) 尺寸公差（簡(jiǎn)稱公差）：允許尺寸的變動(dòng)量。它等于最大極限尺寸與最小極限尺寸之代數(shù)差的絕對(duì)值。也等于上偏差與下偏差之代數(shù)差的絕對(duì)值。

尺寸公差＝最大極限尺寸－最小極限尺寸＝上偏差－下偏差

公差＝50.007－47.982＝0.025＝0.007－（－0.018）＝0.025

    因?yàn)樽畲髽O限尺寸總是大于最小極限尺寸，所以尺寸公差一定為正值。

(6) 零線：在公差帶圖中，確定偏差值的基準(zhǔn)線，也稱零偏差線。通常以零線表示基本尺寸。

(7) 尺寸公差帶（簡(jiǎn)稱公差帶）：在公差帶圖解中由代表最大極限尺寸和最小極限尺寸的兩條直線所限定的一個(gè)區(qū)域。為了便于分析，一般將尺寸公差與基本尺寸的關(guān)系，按放大比例畫成簡(jiǎn)圖，稱為公差帶圖，如圖7-43(b)。

2. 標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差

    公差帶是由標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差組成的。標(biāo)準(zhǔn)公差確定公差帶的大小，基本偏差確定公差帶的位置。

(1) 標(biāo)準(zhǔn)公差：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所列的，用以確定公差帶大小的任一公差。標(biāo)準(zhǔn)公差的數(shù)值由基本尺寸和公差等級(jí)來(lái)決定。公差等級(jí)確定尺寸的精確程度，分為20級(jí)，“IT”表示標(biāo)準(zhǔn)公差，公差等級(jí)的代號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。即IT01，IT0，IT1，…，IT18。其尺寸精確程度從IT01到IT18依次降低。對(duì)于一定的基本尺寸，公差等級(jí)越高，標(biāo)準(zhǔn)公差值越小，尺寸的精確程度越高。基本尺寸和公差等級(jí)相同的孔與軸，它們的標(biāo)準(zhǔn)公差值相等。標(biāo)準(zhǔn)公差的具體數(shù)值見書末的附表。

(2) 基本偏差：基本偏差是指在標(biāo)準(zhǔn)的極限與配合中，確定公差帶相對(duì)零線位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零線的那個(gè)偏差。當(dāng)公差帶在零線的上方時(shí)，基本偏差為下偏差；反之，則為上偏差。基本偏差共有28個(gè)，用拉丁字母表示，大寫字母代表孔，小寫字母代表軸，如圖7-44所示。

圖7-44 基本偏差系列示意圖

    從基本偏差系列圖中可以看出：孔的基本偏差A(yù)～H和軸的基本偏差k～zc為下偏差；孔的基本偏差K～ZC和軸的基本偏差a～h為上偏差，JS和js的公差帶對(duì)稱分布于零線兩邊，孔和軸的上、下偏差分別都是＋I(xiàn)T/2、－IT/2。基本偏差系列圖只表示公差帶的位置，不表示公差的大小，因此，公差帶一端是開口的，開口的另一端由標(biāo)準(zhǔn)公差限定，根據(jù)尺寸公差的定義有以下的計(jì)算式。

孔的另一偏差：

ES＝EI＋I(xiàn)T 或 EI＝ES－IT

軸的另一偏差：

ei＝es－IT或 es＝ei＋I(xiàn)T

(3) 孔、軸的公差帶代號(hào)

    對(duì)于某一基本尺寸，取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一種基本偏差，配上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差，就可以形成一種公差帶。我們用基本偏差代號(hào)的字母和標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)代號(hào)的數(shù)字即可組成一種公差帶代號(hào)，如：H9、h7、F8、f7等。

例如?50H8的含義是：

此公差帶的全稱是：基本尺寸為?50，公差等級(jí)為8級(jí)，基本偏差為H的孔的公差帶。

又如?50f7的含義是：

3. 配合

    基本尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系，稱為配合。配合分為三類：即間隙配合、過(guò)盈配合和過(guò)渡配合。

(1) 間隙配合：孔的公差帶完全在軸的公差帶之上，孔比軸大，任取其中一對(duì)軸和孔相配都成為具有間隙的配合（包括最小間隙為零），如圖7-45所示。當(dāng)互相配合的兩個(gè)零件需相對(duì)運(yùn)動(dòng)或要求拆卸很方便時(shí)，則需采用間隙配合。

圖7-45間隙配合

(2) 過(guò)盈配合：孔的公差帶完全在軸的公差帶之下，孔比軸小，任取其中一對(duì)軸和孔相配都成為具有過(guò)盈的配合（包括最小過(guò)盈為零），如圖7-46所示。當(dāng)互相配合的兩個(gè)零件需牢固連接、保證相對(duì)靜止或傳遞動(dòng)力時(shí)，則需采用過(guò)盈配合。

圖7-46  過(guò)盈配合

 (3) 過(guò)渡配合：孔和軸的公差帶相互交疊，孔可能比軸大，也可能比軸小，任取其中一對(duì)孔和軸相配合，可能具有間隙，也可能具有過(guò)盈的配合，如圖7-47所示。過(guò)渡配合常用于不允許有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸孔對(duì)中要求高，但又需拆卸的兩個(gè)零件間的配合。

7.47  過(guò)渡配合

4. 配合制度

    在制造相互配合的零件時(shí)，使其中一種零件作為基準(zhǔn)件，它的基本偏差一定，通過(guò)改變另一種非基準(zhǔn)件的基本偏差來(lái)獲得各種不同性質(zhì)配合的制度稱為基準(zhǔn)制。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基孔制和基軸制兩種基準(zhǔn)制度。

(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構(gòu)成各種配合的一種制度稱為基孔制。這種制度在同一基本尺寸的配合中，是將孔的公差帶位置固定，通過(guò)變動(dòng)軸的公差帶位置，得到各種不同的配合，如圖7-48所示。

基孔制的孔稱為基準(zhǔn)孔。國(guó)標(biāo)規(guī)定基準(zhǔn)孔的下偏差為零，“H”為基準(zhǔn)孔的基本偏差。

一般情況下應(yīng)優(yōu)先選用基孔制。

圖7-48 基孔制

  (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構(gòu)成各種配合的一種制度稱為基軸制。這種制度在同一基本尺寸的配合中，是將軸的公差帶位置固定，通過(guò)變動(dòng)孔的公差帶位置，得到各種不同的配合，如圖7-49所示。

    基軸制的軸稱為基準(zhǔn)軸。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基準(zhǔn)軸的上偏差為零，“h”為基軸制的基本偏差。

圖7-49 基軸制

    從基本偏差系列，如圖7-44中可以看出：

    在基孔制中，基準(zhǔn)孔H與軸配合，a～h（共11種）用于間隙配合；j～n（共5種）主要用于過(guò)渡配合；p～zc（共12種）主要用于過(guò)盈配合。

    在基軸制中，基準(zhǔn)軸h與孔配合，A～H（共11種）用于間隙配合；J～N（共5種）主要用于過(guò)渡配合；P～ZC（共12種）主要用于過(guò)盈配合。

5. 優(yōu)先配合和常用配合

    國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)使用的需要，考慮到定值刀具、量具的統(tǒng)一，規(guī)定了一般用途孔公差帶105種，軸公差帶119種以及優(yōu)先選用的孔、軸公差帶。國(guó)標(biāo)還規(guī)定軸、孔公差帶中組合成基孔制常用配合59種，優(yōu)先配合13種；基軸制常用配合47種，優(yōu)先配合13種。表7-6為基孔制常用、優(yōu)先配合系列，表7-7為基軸制常用、優(yōu)先配合系列。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)配合特性和使用功能，盡量選用優(yōu)先和常用配合。

表7-6 基孔制常用、優(yōu)先配合

注： 1. 、在≤3mm和≤100mm時(shí)為過(guò)渡配合。

2. 黑框中的配合符號(hào)為優(yōu)先配合。

表7-7 基軸制常用、優(yōu)先配合

注：黑框中的配合符號(hào)為優(yōu)先配合。