机械公差配合全解

机械零件的公差与配合一、公差与配合的基本概念1.有关“尺寸”的术语和意义（1）尺寸尺寸是用特定单位表示长度的数字。（2）基本尺寸基本尺寸是由设计者经过计算或按经验确定后，再按标准选取的标注在设计图上的尺寸。（3）实际尺寸实际尺寸是通过测量所得的尺寸。（4）极限尺寸极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。其中：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公差与配合示意图公差带图2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义（1）尺寸偏差尺寸偏差=某一尺寸-基本尺寸偏差包括：实际偏差=实际尺寸-基本尺寸极限偏差上偏差=最大极限尺寸—基本尺寸下偏差=最小极限尺寸—基本尺寸2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义（2）尺寸公差（公差）尺寸公差是指尺寸允许的变动量。尺寸公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸=上偏差-下偏差（3）零线零线是在公差带图中，确定偏差的一条基准直线，也叫零偏差线。2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义（4）公差带在公差带图中，由代表上、下偏差两条直线所限定的一个区域称为公差带。在国家标准中，公差带包括：公差带大小标准公差确定公差带位置由基本偏差确定上偏差下偏差零线基本尺寸下偏差上偏差2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义（5）标准公差标准公差就是国家标准所确定的公差。（6）基本偏差基本偏差就是用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义（7）误差误差是指零件的设计值X0与加工后的实测值Xi之差，用△Xi表示。即△Xi=Xi—X0式中，i=1、2、3、…、n，为测量次数。误差△Xi不恒为零！3.有关“配合”的术语和定义（1）配合配合就是基本尺寸相同的、相互结合的孔与轴公差带之间的相配关系。基孔制基轴制基孔制基孔制是基本偏差固定不变的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。基孔制的孔为基准孔，它的下偏差为零。基准孔的代号为“H”。ESEI=00基本尺寸H基轴制基轴制是基本偏差固定不变的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度。基轴制的轴为基准轴，它的上偏差为零。基准轴的代号为“h”。es=0ei0基本尺寸h基孔制配合与基轴制配合(2)配合类型间隙配合当孔的公差带在轴的公差带之上，形成具有间隙的配合（包括最小间隙等于零的配合）。过渡配合当孔的公差带在轴的公差带之下，形成具有过盈的配合（包括最小过盈等于零的配合）。过盈配合当孔与轴的公差带相互交迭，既可能形成间隙配合，也可能形成过盈配合。基孔制配合与基轴制配合基孔制配合与基轴制配合(3)配合公差允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。间隙配合：配合公差=最大间隙—最小间隙过盈配合：配合公差=最大过盈—最小过盈过渡配合：配合公差=最大间隙+最大过盈配合公差=轴公差+孔公差二、标准公差系列与基本偏差系列1.标准公差系列（1）公差等级标准公差共分20级:IT01、IT0、IT1、IT2、…到IT18。IT—国际标准公差（ISOTolerance）的缩写代号IT7表示标准公差7级。从IT01至IT18，公差等级依次降低，相应的标准公差数值依次增大。1.标准公差系列IT01=0.3+0.008DIT0=0.5+0.012DIT1=0.8+0.020DIT2=(IT1)(IT5/IT1)1/4IT3=(IT1)(IT5/IT1)2/4IT4=(IT1)(IT5/IT1)3/4IT5=7iIT6=10iIT7=16iIT8=25iIT9=40iIT10=64iIT11=100iIT12=160iIT13=250iIT14=400iIT15=640iIT16=1000iIT17=1600iIT18=2500i（2）标准公差的计算1.标准公差系列（3）公差单位（公差因子,单位μm）当尺寸≤500mm时，30.450.001()DDumi反映加工误差反映测量误差1.标准公差系列（4）基本尺寸分段例：基本尺寸φ45mm（在＞30mm～50mm尺寸段）的IT6与IT7的公差值。计算基本尺寸公差单位IT6=10i=10×1.56≈16(mm)IT7=16i=16×1.56≈24.97≈25(mm)305038.73()Dmm30.4538.730.00138.731.56()umi2.基本偏差系列基本偏差系列2.基本偏差系列（1）轴的基本偏差有了基本偏差和标准公差，就不难求出轴的另一个偏差（上偏差或下偏差）：es=ei+ITei=es–IT2.基本偏差系列（1）轴的基本偏差1）a、b、c三种用于大间隙或热动配合；2）d、e、f主要用于旋转运动；3）g主要用于滑动和半液体摩擦，或用于定位配合；4）cd、ef、fg适用于小尺寸的旋转运动件；5）j～h主要用于过渡配合，对中性好；6）p～zc主要用于过盈配合，保证轴和孔有足够的连接强度。2.基本偏差系列（2）孔的基本偏差当基本尺寸≤500mm时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得来的。孔与轴基本偏差换算的前提是：“基本偏差代号相当时，应保持配合相同”。三、公差与配合的基准制与公差等级尺寸≤500mm轴的（方框内的）一般常用和（圆圈内的）优先公差1.国家标准规定的公差与配合尺寸≤500mm孔的（方框内的）一般常用和（圆圈内的）优先公差1.国家标准规定的公差与配合基孔制优先配合公差带基轴制优先配合公差带1.国家标准规定的公差与配合2.公差与配合的选用选择公差与配合的原则：是在保证机械产品基本性能的前提下，充分考虑制造的可行性，并应使制造成本最低。选择公差与配合的主要内容有：1）确定基准制；一般情况下，应优先选用基孔制。2）确定公差等级；3）确定配合种类。应尽可能选用优先配合和常用配合。公差等级的选用选用的原则如下：(1)对于基本尺寸≤500mm的轴孔配合，当标准公差≤IT8时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合；但当标准公差＞IT8级或基本尺寸＞500mm的配合，推荐采用同级孔、轴配合。(2)选择公差等级，既要满足设计要求，又要考虑加工的可能性与经济性。公差等级的选用IT01、IT0、IT1级公差一般用于高精度量块和其它精密标准量块的尺寸。IT2～IT5级公差用于特别精密的零件尺寸。IT5（孔到IT6）级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸；IT6（孔到IT7）级公差用于零件较精密的配合尺寸；IT7～IT8级用于一般精度要求的配合尺寸；IT9～IT10级常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求较高的与键配合的槽宽尺寸。IT11～IT12级公差用于不重要的配合尺寸。IT12～IT18级公差用于未注公差的尺寸。四、形状公差与位置公差（一）形状公差和形状误差1.形状公差构成机械零件形状的几何要素所允许的变动量称为形状公差。2.形状误差：形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动量。（二）形状公差的项目直线度平面度圆度圆柱度线轮廓度面轮廓度直线度：实际被测要素对理想直线的允许变动量1）在给定平面内的直线度公差带给定平面内的直线度公差带直线度：实际被测要素对理想直线的允许变动量2）在给定一个方向上的直线度公差带给定一个方向上的直线度公差带直线度：实际被测要素对理想直线的允许变动量3）在给定相互垂直的两个方向上的直线度公差带给定两个方向上的直线度公差带2.平面度平面度公差是实际被测要素对理想平面的允许变动量，其公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。平面度公差带3.圆度实际被测要素对理想圆的允许变动量，其公差带是垂直于轴线的任一截面上半径差为公差值t的两个同心圆间的区域。圆度公差带4.圆柱度公差实际被测要素对理想圆柱的允许变动量，其公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。圆柱度公差带5.线轮廓度公差实际被测要素对理想轮廓线的允许变动量，其公差带是距离为公差值t，对理想轮廓线对称分布的两等距曲线之间的区域。线轮廓度公差带6.面轮廓度公差实际被测要素对理想轮廓面的允许变动量，其公差带是距离为公差值t，对理想轮廓面对称分布的两等距曲面之间的区域，理想轮廓面由理论正确尺寸标出。面轮廓度公差带（三）位置公差的概念位置公差是关联实际要素的位置对基准的变动全量。位置公差带是限制关联实际要素变动的区域，被测实际要素要在此区域内才合格（三）位置公差的种类定向位置公差定位位置公差跳动位置公差1.定向位置公差—平行度被测实际要素相对于基准要素的方向成0º的要求。以平面为基准的平行度公差带1.定向位置公差—垂直度被测实际要素相对于基准要素的方向成90º的要求。以轴线为基准的垂直度公差带1.定向位置公差—倾斜度被测实际要素相对于基准要素的方向成一定角度的要求。倾斜度公差带2.定位位置公差—同轴度要求被测实际要素与基准要素同轴。同轴度公差带2.定位位置公差—对称度要求被测实际要素与基准要素共面。对称度公差带2.定位位置公差—位置度要求被测实际要素与基准要素有一定的位置关系。孔轴线的位置度公差带3.跳动位置公差圆跳动全跳动3.跳动位置公差—圆跳动单个被测实际要素在任一截面上相对于基准要素的允许跳动量。根据允许变动的方向的不同，圆跳动可分为：径向圆跳动端面圆跳动径向圆跳动径向圆跳动用于控制圆柱表面任一横截面上的跳动量。径向圆跳动公差带端面圆跳动端面圆跳动用于控制端面任一测量直径处，在轴向方向的跳动量。端面圆跳动公差带3.跳动位置公差—全跳动整个被测实际要素相对于基准要素的允许跳动总量。根据允许变动的方向的不同，全跳动可分为:径向全跳动端面全跳动径向全跳动径向全跳动用于控制整个圆柱表面上的跳动总量。径向全跳动公差带端面全跳动端面圆跳动用于控制整个端面在轴向方向的跳动总量。端面全跳动公差带（四）形位公差的选用（1）形位公差应比尺寸公差小：例如：圆柱形零件的形状公差（轴线直线度除外），一般情况下应小于其尺寸公差值，平行度公差值应小于相应的距离尺寸公差值。圆度、圆柱度公差值约为同级的尺寸公差值的50%，故一般可按同级选取。比如，尺寸公差为IT6，则圆度、圆柱度公差也选6级。但并不是圆度、圆柱度公差必须按尺寸公差同级选取，也可根据零件的功能要求选取相邻级，必要时可按比尺寸公差等级高半级到2级。（四）形位公差的选用（2）一般形状公差应比位置公差小同一要素上给定的形状公差值应小于位置公差值。如同一平面上，平面度公差值应小于该平面对基准的平行度公差值。（3）表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系：通常，表面粗糙度的Ra值可取为形状公差值的(20%～25%)。（四）形位公差的选用（4）对于制造难度大的零件应该选取较大的形位公差对刚性较差的零件（如细长轴）和结构特殊的要素（如大跨距的孔或轴的同轴度公差），在保证零件功能的前提下，考虑到制造较困难，应适当降低1-2级形位公差值。（五）形位公差在图样上的表示方法一、被测要素的标注方法被测要素的形位公差采用框格的形式标注；该框格具有带箭头的指引线。从框格的左边起，第一格填写形位公差特征项目的符号，第二格填写形位公差值，第三格及往后填写基准的字母。被测要素为单一要素时，框格只有两格，只标注前两项内容。二、指引线表示法指引线的弯折点最多两个。靠近框格的那一段指引线一定要垂直于框格的一条边。指引线箭头的方向应是公差带变动的宽度方向或直径方向被测要素为轮廓要素时，指引线的箭头应与尺寸线明显错开(大于3mm)，表示方法为：指引线的箭头置于要素的轮廓线上或轮廓线的延长线上。被测要素为中心要素时，指引线的箭头应与尺寸线对齐。（五）形位公差在图样上的表示方法三、框格表示法框格应水平布置，内容按从左到右的顺序填写。被测要素为单一要素采用两格框格标注。被测要素为关联要素的框格有三格、四格和五格等几种形式。从第三格起填写基准的字母（五）形位公差在图样上的表示方法四、形位公差值形位公差值表示方法有三种：“t”、“φt”。当被测要素为轮廓要素或中心平面，或者被测要素的检测方向一定时，标注“t”，例如平面度、圆度、圆柱度、圆跳动和全跳动公差值的标注。当被测要