尺寸公差与配合的选用

第1章尺寸公差与配合1.3尺寸公差与配合的选用1.3.1配合制的选用1.3.2公差等级的选用1.3.3配合的选用第1章尺寸公差与配合1.3.1配合制的选用选用配合制时，应主要从零件的结构、工艺、经济等方面来综合考虑。1.基孔制配合——由于选择基孔制配合的零、部件生产成本低，经济(1）加工工艺方面：加工中等尺寸的孔，通常需要采用价格较贵的扩孔钻、铰刀、拉刀等定值刀具。而且，一种刀具只能加工一种尺寸的孔，而加工轴则不同，一把车刀或砂轮可加工不同尺寸的轴。第1章尺寸公差与配合(2）技术测量方面：一般中等精度孔的测量，必须使用内径百分表，由于调整和读数不易掌握，测量时需要一定水平的测试技术。而测量轴则不同，可以采用通用量具(卡尺或千分尺)，测量非常方便且读数也容易掌握。2.基轴制配合——在有些情况下，采用基轴制配合更为合理。第1章尺寸公差与配合(1）直接采用冷拉棒料做轴。其表面不需要再进行切削加工，同样可以获得明显的经济效益（由于这种原材料具有一定的尺寸、形位、表面粗糙度精度），在农业、建筑、纺织机械中常用。第1章尺寸公差与配合(2）有些零件由于结构上的需要，采用基轴制更合理。如图1-17(a)所示为活塞连杆机构，根据使用要求，活塞销轴与活塞孔采用过渡配合，而连杆衬套与活塞销轴则采用间隙配合。若采用基孔制,如图1-17(b)所示，活塞销轴将加工成台阶形状；而采用基轴制配合，如图1-17(c)所示，活塞销轴可制成光轴。这种选择不仅有利于轴的加工，并且能够保证合理的装配质量。第1章尺寸公差与配合图1-17基轴制配合选择示例第1章尺寸公差与配合3.当设计的零件需要与标准件配合时，应根据标准件来确定基准制配合。例如，与滚动轴承内圈配合的轴应该选用基孔制；而与滚动轴承外圈配合的孔则宜选用基轴制。4.非基准制配合——为了满足某些配合的特殊需要，国家标准允许采用任一孔、轴公差带组成的配合，如非基准件的相互配合。第1章尺寸公差与配合1.3.2公差等级的选用就是确定尺寸的制造精度与加工的难易程度。加工的成本和工件的工作质量有关，所以在选择公差等级时，要正确处理使用要求、加工工艺及生产成本之间的关系。其选择原则是：在满足使用要求的前提下，尽可能选择较低的公差等级。公差等级的选用通常采用的方法为类比法，即参考从生产实践中总结出来的经验汇编成资料，进行比较选择。公差等级的应用范围如表1-9所示。常用加工方法所能达到的公差等级见表1-10。第1章尺寸公差与配合表1-9第1章尺寸公差与配合表1-10第1章尺寸公差与配合公差等级的应用如表1-11所示。表1-11公差等级的主要应用范围公差等级主要应用实例IT01～IT1一般用于精密标准量块。IT1也用于检验IT6和IT7级轴用量规的校对量规IT2～IT7用于检验工件IT5～IT16的量规的尺寸公差IT3～IT5（孔为IT6）用于精度要求很高的重要配合，例如机床主轴与精密滚动轴承的配合、发动机活塞销与连杆孔和活塞孔的配合。配合公差很小，对加工要求很高，应用较少IT6（孔为IT7）用于机床、发动机和仪表中的重要配合。例如机床传动机构中的齿轮与轴的配合，轴与轴承的配合，发动机中活塞与汽缸、曲轴与轴承、气阀杆与导套的配合等。配合公差较小，一般精密加工能够实现，在精密机械中广泛应用IT7，IT8用于机床和发动机中不太重要的配合，也用于重型机械、农业机械、纺织机械、机车车辆等的重要配合。例如机床上操纵杆的支承配合、发动机活塞环与活塞环槽的配合、农业机械中齿轮与轴的配合等。配合公差中等，加工易于实现，在一般机械中广泛应用IT9，IT10用于一般要求，或长度精度要求较高的配合。某些非配合尺寸的特殊需要，例如飞机机身的外壳尺寸，由于质量限制，要求达到IT9或IT10IT11，IT12多用于各种没有严格要求，只要求便于连接的配合。例如螺栓和螺孔、铆钉和孔等的配合IT12～IT18用于非配合尺寸和粗加工的工序尺寸上。例如手柄的直径、壳体的外形和壁厚尺寸，以及端而之间的距离等第1章尺寸公差与配合用类比法选择公差等级时，除参考以上各表外，还应注意分析以下问题。（1）工艺等价性。是指孔和轴应有相同的加工难易程度。在公差等级小于或等于1T8时，中小尺寸的孔加工，比同尺寸、同等级的轴加工要困难，加工成本要高些，其工艺是不等价的。公差等级应按优先或常用配合选用，而且孔、轴相差一级。公差等级大于IT8时，孔、轴加工难易程度相当，是等价的，可以同级配合使用，如表1-12所示。第1章尺寸公差与配合(2)相配零、部件精度要匹配。例如，与滚动轴承相配合的外壳孔和轴径的公差等级取决于相配轴承的公差等级，与齿轮孔配合的轴的公差等级要与齿轮精度相适应。(3)在非基准制的混合配合中，有的零件精度要求不高，可与相配合零件的公差等级之差2～3级。第1章尺寸公差与配合1.3.3配合种类的选择就是在确定了基准制的基础上，根据使用中允许间隙或过盈的大小及变化范围，选定非基准件的基本偏差代号。有的配合同时确定基准件第1章尺寸公差与配合1.当孔、轴有相对运动要求时，选择间隙配合；当孔、轴无相对运动时，应根据具体工作条件的不同，确定过盈（用于传递扭矩）、过渡（主要用于精确定心）配合。配合类别适用的具体场合如下。（1）具有相对运动的场合。有时利用容易装卸的特点，用于各种静止连接，这时需要加紧固件。（2）过渡配合主要用于精确定心，配合件间无相对运动、可拆卸的静连接。要传递扭矩时，需要加紧固件。（3）过盈配合主要用于配合件间无相对运动、不可拆卸的静连接。当过盈量较小时，只作精确定心用，要传递扭矩时，须加紧固件；当过盈量较大时，可直接用于传递扭矩。确定配合类别后，首先应尽可能地选用优先配合，其次是常用配合，再次是一般配合，最后若仍不能满足要求，则可以选择其它任意的配合。第1章尺寸公差与配合2.确定非基准件的基本偏差(1）计算法：是根据配合的性能要求，由理论公式计算出所需的极限间隙或极限过盈。如滑动轴承需要根据机械零件中的液体润滑摩擦公式，计算出保证液体润滑摩擦的最大、最小间隙。过盈配合需按材料力学中的弹性变形、许用应力公式，计算出最大、最小过盈，使其既能传递所需力距，又不至于破坏材料。由于影响间隙和过盈的因素很多，理论计算也只是近似的，因此在实际应用中还需经过试验来确定，一般情况下，较少使用计算法。第1章尺寸公差与配合(2）试验法：用试验的方法来确定满足产品工作性能的间隙和过盈的范围，该方法主要用于特别重要的配合。试验法根据数据显示，使用比较可靠，但周期长、成本高，应用范围较小。(3）类比法：参照同类型机器或结构中经过长期生产实践验证的配合，再结合所设计产品的使用要求和应用条件来确定配合，该方法应用最为广泛。第1章尺寸公差与配合用类比法选择配合，要着重掌握各种配合的特征和应用场合，尤其是对国家标准所规定的常用与优先配合的特点要熟悉。表1-13所示为按基孔制配合的轴的基本偏差或按基轴制配合的孔的基本偏差的特性和应用。第1章尺寸公差与配合表1-13基本偏差的特性与应用配合基本偏差特点及应用实例间隙配合a(A)b(B)可得到特别大的间隙，应用很少，主要用于工作时温度高、热变形大的零件的配合，如发动机活塞与缸套的配合为H9/a9c(C)可得到很大的间隙，一般用于工作条件较差（如家业机械）、工作时受力变形大及装配工艺性不好的零件的配合，也适用于高温工作的间隙配合，如内燃机排气阀杆与导管的配合为H8/c7d(D)与IT7～IT11对应，适用于较松的间隙配合（如滑轮、空转的带轮与轴的配合），以及大尺寸滑动轴承与轴颈的配合（如涡轮机、球磨机等的滑动轴承）。活塞环与活塞槽的配合可用H9/d9e(E)与IT6～IT9对应，具有明显的间隙，用于大跨距及多支点的转轴与轴承的配合，以及高速、重载的大尺寸轴与轴承的配合，如大型电机、内燃机的主要轴承处的配合为H8/e7f(F)多与IT6～IT8对应，用于一般转动的配合，受温度影响不大，采用普通润滑油的轴与滑动轴承的配合，如齿轮箱、小电动机、泵等的转轴与滑动轴承的配合为H7/f6g(G)多与IT5、IT6、IT7对应，形成配合的间隙较小，用于轻载精密装置中的转动配合，用于插销的定位配合，滑阀、连杆销等处的配合，钻套孔多用Gh(H)多与IT4～IT11对应，广泛用于无相对转动的配合、一般的定位配合。若没有温度、变形的影响，也可用于精密滑动轴承，如车床尾座孔与滑动套筒的配合为H6/h5第1章尺寸公差与配合配合基本偏差特点及应用实例过渡配合js(JS)多用于IT4～IT7具有平均间隙的过渡配合，用于略有过盈的定位配合，如联轴节、齿圈与轮毂的配合，滚动轴承外圈与外壳孔的配合多用JS7。一般用于或木槌装配k（K）多用于IT4～IT7平均间隙接近零的配合，用于定位配合，如滚动轴承的内、外圈分别与轴颈、外壳孔的配合。用木槌装配m（M）多用于IT4～IT7平均过盈较小的配合，用于精密定位的配合，如蜗轮的青铜缘与轮毂的配合为H7/m6n（N）多用于IT4～IT7平均过盈较大的配合，很少形成间隙，用于加键传递较大扭矩的配合，如冲床上齿轮与轴的配合。用槌子或压力机装配过盈配合p（P）用于小过盈配合，与H6或H7的孔形成过盈配合，而与H8的孔形成过渡配合。碳钢和铸铁制零件形成的配合为标准压入配合，如绞车的绳轮与齿圈的配合为H7/p6。合金钢制零件的配合需要小过盈时，可用p或Pr（R）用于传递大扭矩或受冲击负荷而需要加键的配合，如蜗轮与轴的配合为H7/r6。H8/r8的配合在基本尺寸小于100mm时，为过渡配合第1章尺寸公差与配合配合基本偏差特点及应用实例过盈配合s（S）用于钢和铸件零件的永久性和半永久性结合，可产生相当大的结合力，如套环压在轴、阀座上用H7/s6配合t（T）用于钢和铸件零件的永久性结合，不用键可传递扭矩，须用热套法或冷轴法装配，如联轴节与轴的配合为H7/t6u（U）用于大过盈配合，最大过盈须验算。用热套法进行装配。如火车轮毂和轴的配合为H6/u5v（V）x（X）y（Y）z（Z）用于特大过盈配合，目前使用的经验和资料很少。须经试验后才能应用。一般不推荐第1章尺寸公差与配合表1-14优先配合选用说明第1章尺寸公差与配合第1章尺寸公差与配合第1章尺寸公差与配合3.若两工件结合面间的过盈或间隙量确定后，可以通过计算并查表选定其配合。根据极限间隙（或极限过盈）确定配合的步骤如下：(1)基准制的选择。首先确定基准制，并根据极限间隙（或极限过盈），计算配合公差；(2)公差等级的选择。根据配合公差，查表选取孔、轴的(3)按公式计算非基准件的基本偏差值，反查表确定基非(4)校核计算结果。与已知条件比较，不一致反至（3）、（4）步骤重新计算。第1章尺寸公差与配合例1-730的孔、轴配合，要求配合间隙为+0.02~+0.074，试确定其配合。解(1）一般情况下优选基孔制，确定代号H。(2）配合公差的计算：要求的配合公差Tf′=|Xmax－Xmin|=（0.074－0.020）=0.054mm。查表1-1，并根据工艺等价原则和配合公差的计算公式Tf=Th+Ts，确定孔、轴的公差等级IT8=0.033mm，IT7=0.021mm。若孔为IT8，轴为IT7，则Tf=(0.033+0.021)mm=0.054mm，等于给定的配合公差Tf′，故选择合适。若选择孔、轴的公差等级都为IT7，则Tf=2×0.021mm=0.042mm，小于给定的配合公差Tf′，但是孔加工难度加大，成本一定会提高，故最佳选择是孔为IT8，轴为IT7。因采用基孔制，故孔的公差带代号为30H8(+0)。020.0033.025第1章尺寸公差与配合(3）计算基本偏差值。因为Xmin=EI−es，又选择基孔制EI=0,es=−Xmin=−(+20)mm=−20mm，故轴的基本偏差值为es=−0.020mm。确定基本偏差代号。反查表1-4，轴的基本偏差为f，即上极限偏差es=−0.020mm，轴的下极限偏差ei=es−IT7=(−0.020－0.021)mm＝−0.041mm。则轴的公差带代号为φ30f7(-0.0