第1章4节孔及轴极限及配合(公差配合选择)-2

1.4国家标准规定的公差带与配合GB/T1801—1999做了进一步的限制，规定了基本尺寸≤500mm的一般用途孔的公差带105个和轴的公差带116个，再从中选出常用孔的公差带44个和轴的公差带59个，并进一步挑选出孔和轴的优先用途公差带各13个。图中方框中的为常用公差带，圆圈中的为优先公差带。选用时，以优先、常用、一般、任一孔、轴公差带为顺序，并以其公差带组成配合。基本尺寸≤500mm时，基本偏差和标准公差等级组成543种孔的公差带（J仅保留J6、J7、J8

），544种轴的公差带（j仅保留j5、j6、j7、j8

），在生产中公差带数量太多，标准、量具庞大，不利于生产。从经济性、渐少刀具、量具及工艺装备品种和规格出发GB对公差带选择作了进一步限制。GB/T1800.4—1999规定了基本尺寸≤500mm，孔有202种，轴有204种。但范围仍然大，1.一般、常用和优先的孔、轴公差带（GB/T1801—1999）表1-12基本尺寸≤500mm一般、常用和优先孔的公差带表1-13基本尺寸≤500mm一般、常用和优先轴的公差带

1.一般、常用和优先的孔、轴公差带（GB/T1801—1999）2.常用和优先配合表1-14基孔制常用和优先配合（摘自GB/T1801—1999）

表中当轴标准公差≤IT7级时，与低一级基准孔配合，≥IT8级与同级基准孔配合。表1-15基轴制常用和优先配合（摘自GB/T1801—1999）

表中当孔标准公差＜IT8级少数=级IT8时，与高一级基准轴配合，其余与同级基准轴配合。在精度设计时，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。如果一般仍不能满足要求，可以选择其他的配合。图1-12基孔制优先配合公差带图1-13基轴制优先配合公差带基本尺寸＞500~3150mm

，标准规定了常用轴公差带41种，孔公差带31种，没有推荐配合，规定一般采用基孔制的同级配合。根据零件制造特点和生产实际情况，可采用配制配合。先按互换性生产选取配合；再选取较难加工的那个零件作为先加工件（多数情况下是孔），给它一个容易达到的公差；最后再根据所选的配合公差确定配制件（多数情况下是轴）的公差。基本尺寸至18mm

，主要适用于仪器仪表和钟表工业，国标规定了163种轴公差带和145种孔公差带，标准未指明选用次序，也未推荐配合。由于小尺寸段轴比孔难加工，所以基轴制用的较多。配合公差等级也更为复杂。一、基准制的选用1.5公差与配合的选用合理的选用可促进互换性的生产，提高质量，降低成本。选择的原则，是应当保证产品性能优良，制造经济。选择的内容，基准制、公差等级、配合种类。1．一般情况下应优先选用基孔制因为加工孔比加工轴要困难些，而且所用的刀具、量具尺寸规格也多些。采用基孔制，孔的公差带数量将会减少，从而可大大缩减定值刀、量具的规格数量，这在制造上是经济的，因此应尽量采用基孔制配合。中等尺寸、高精度的孔，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。只有在具有明显经济效果的情况下，才使用基轴制：（1）冷拉圆形棒料，表面很光洁，其尺寸精度可达IT7~IT9级，不用加工即可满足农业机械和纺织机械上的轴颈精度要求（这种钢材是按基准轴的公差带制造），在这种情况下采用基轴制，可免去轴的加工，只需按照不同的配合性能加工孔，就能得到不同性质的配合。1．一般情况下应优先选用基孔制对于大尺寸、低精度的孔，一般不采用定尺寸刀具、量具来加工、检验，从工艺上将，采用基孔制、基轴制均一样，但为了统一起见和考虑习惯，一般也采用基孔制。（2）加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔要困难，因此在仪器制造、钟表生产、无线电工程中，常使用经过光轧成形的钢丝直接做轴，这时采用基轴制较经济。（3）根据结构上的需要，在同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时应采用基轴制。如下图所示。间隙配合过渡配合过渡配合连杆活塞销活塞g5H6m5m5+0fD_G6M6h5M6+0fD_销轴要做成有阶梯形的，加工和装配都比较困难。而采用基轴制，则活塞销可做成无阶梯的光滑轴，其加工和装配都比较方便如平键、半圆键等键联接，由于键是标准件，键与键槽的配合应采用基轴制；滚动轴承外圈与箱体孔的配合应采用基轴制，滚动轴承内圈与轴的配合应采用基孔制，如图所示选择箱体孔的公差带为J7，选择轴颈的公差带为k6。2.与标准件配合的基准制选择k6f50f110J7J7f110f9基准制选择示例3．非基准制配合的采用标准件通常由专门工厂大量生产，其尺寸已经标准化了，故与标准件配合时，基准制的选择应依标准件而定。为了满足配合的特殊需要，允许采用任一孔，轴公差带组成的配合。例如：Ф110J7/f9二、公差等级的选用选择公差等级，既要满足设计要求，又要考虑加工的可能性与经济性。在满足使用要求的前提下，尽可能选较低的公差等级或较大的公差值。(工艺等价)对于基本尺寸≤500mm有较高公差等级的配合，因孔比同级轴难加工，当标准公差≤IT8时，国标推荐孔比轴低一级相配合，使孔、轴的加工难易程度相同。但对＞IT8级或基本尺寸＞500mm的配合，因孔的测量精度比轴容易保证，推荐采用孔、轴同级配合。1.依据：Th＋Ts≤Tf2.选择原则: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例如：某配合的孔轴，基本尺寸为Φ80mm，要求配合的Xmax=0.135mm,Xmin=0.055mm,试确定孔、轴的公差等级。一批要求完全互换的零件，可根据配合要求的极限间隙或极限过盈量确定配合公差及相配合零件的公差等级。3.公差等级选用的方法1）计算—查表解：∵Tf=Th+Ts=Xmax-Xmin=0.135-0.055=0.08mm查表1-8知：IT8=0.046mmIT7=0.03mm取Th=IT8Ts=IT7则Tf=0.046+0.03=0.076<0.08mm∴合适2）类比法：（常用方法）多数情况下，主要采用类比法确定公差等级，即参照类似机构的经验资料与所设计机构的工作条件、使用要求进行比较，并进行适当调整，从而选择公差等级的方法。选择时应考虑：

工艺等价配合性质与标准件的精度相适应推荐选用的范围

IT01、IT0、IT1级用于高精度的量块和其它精密尺寸标准块。

IT1~IT7级用于极限量规

IT2~IT12级用于各种配合尺寸其中：IT2~IT5用于特别重要的精密配合

IT5~IT8用于精密配合（应用最广）

IT8~IT10用于中等精度配合

IT10~IT12用于低精度配合

IT12~IT18级用于非配合尺寸机械制造中，IT5~IT12级是常用的配合公差等级各种加工方法可达到的加工精度等级慎用高精度等级

表表1-204.

选用公差等级时应考虑以下问题（1）相配合的孔和轴的工艺等价性基本尺寸≤500mm：精度等级＞IT8——孔轴同级相配合精度等级＝IT8：孔轴同级——过盈配合或孔低一级——过渡或间隙配合精度等级＜IT8——推荐孔比轴低一级基本尺寸≥500mm，一般轴、孔同级基本尺寸≤3mm，有时轴比孔低一级（2）考虑配合（a）过渡、过盈配合，不允许间隙或过盈变动量过大，要求精度较高（b）间隙配合：间隙小时——较高精度；间隙大时——较低精度（3）考虑加工成本：

为了降低成本，对于一些精度要求不高的配合，孔、轴的公差等级可以相差2～3级，如图所示，轴承端盖凸缘于箱体孔的配合为φ100J7/e9，轴上隔套与轴的配合为φ55G9/j6，它们的公差等级相差分别为2级和3级。（4）考虑相配件的精度齿轮与轴的配合——取决于齿轮精度等级滚动轴承与轴、孔的配合——与轴承的精度等级有关三、配合的选用1．根据使用要求确定配合的类别

配合的选择首先要确定配合的类别。选择时，应根据具体的使用要求确定是间隙配合还是过渡或过盈配合。例如，孔、轴有相对运动(转动或移动)要求，必须选择间隙配合；若孔、轴间应无相对运动，应根据具体工作条件的不同，确定过盈、过渡甚至间隙配合。下表给出了配合类别选择的大体方向。无相对运动要传递转矩永久结合较大过盈的过盈配合可拆结合要精确同轴轻型过盈配合、过渡配合或基本偏差为H(h)

的间隙配合加紧固件不要精确同轴间隙配合加紧固件不需要传递转矩，要精确同轴过渡配合或轻的过盈配合有相对运动只有移动基本偏差为H(h)、G(g)

间隙配合转动或转动和移动的复合运动基本偏差A～F(a～f)

间隙配合表配合类别选择的大体方向

1）

计算法就是根据理论公式，计算出使用要求的间隙或过盈大小来选定配合的方法。对依靠过盈来传递运动和负载的过盈配合，可根据弹性变形理论公式，计算出能保证传递一定负载所需要的最小过盈和不使工件损坏的最大过盈。由于影响间隙和过盈的因素很多，理论的计算也是近似的，所以在实际应用中还需经过试验来确定，一般情况下，很少使用计算法。2）试验法就是用试验的方法确定满足产品工作性能的间隙或过盈范围。该方法主要用于对产品性能影响大而又缺乏经验的场合。试验法比较可靠，但周期长、成本高，应用也较少。3）类比法就是参照同类型机器或机构中经过生产实践验证的配合的实例，再结合所设计产品的使用要求和应用条件来确定配合。该方法应用最广。2．选用配合的方法尽量选用标准的常用、优先的公差带和配合。

3.用类比法选择配合时应考虑的因素

1)

相配件是否有相对运动：有相对运动——间隙配合(间隙配合传递载荷可加键、销等)无相对运动——常用过盈或过渡配合（小过盈和过渡配合传递载荷须加键、销等）2)

孔轴定心精度要求：孔轴定心精度要求高，且孔轴间无相对运动时——过渡配合，甚至小过盈配合孔轴有定心精度要求，且孔轴间有相对运动时——小间隙配合，一般H/h3)

过盈配合中的受载情况：载荷大或冲击载荷——过盈量大

4)

装拆要求：经常装拆——稍松的配合（间隙增大或过盈量减小）相对运动情况无定心要求的慢速转动高速转动中速转动精密低速转动或移动或手动移动选择基本偏差c(C)d(D)或e(E)f(F)g(G)h(H)各类基本偏差在形成基孔制（或基轴制）配合时的应用场合大致总结如下（参教材表1-22）：间隙配合按相对运动速度选择基本偏差4.配合时基本偏差的选择盈、隙情况过盈率很小稍有平均间隙过盈率中等平均过盈接近为零过盈率较大平均过盈较小过盈率大平均过盈稍大定心要求要求较好定心时要求定心精度较高时要求精密定心时要求更精密定心时装配与拆卸情况木锤装配拆卸方便木锤装配拆卸比较方便最大过盈时需相当的压入力，可以拆卸用锤或压力机装配拆卸较困难应选择的基本偏差js（JS）k（K）m（M）n（N）各种过渡配合基本偏差的比较与选择各种过盈配合基本偏差的比较与选择

过盈程度选择根据较小或小的过盈中等与大的过盈很大与特大的过盈传递扭矩的大小加紧固件传递一定的扭矩与轴向力，属轻型过盈配合。不加紧固件可用于准确定心仅传递小扭矩，需轴向定位（过盈配合时）不加紧固件可传递较小的扭矩与轴向力，属中型过盈配合不加紧固件可传递大的扭矩与轴向力、特大扭矩和动载荷，属重型、特重型过盈配合装卸情况用于需要拆卸时，装入时使用压入机用于很少拆卸时用于不拆卸时，一般不推荐使用。对于特重型过盈配合（后三种）需经试验才能应用应选择的基本偏差p（P）、r（R）s（S）、t（T）u（U）、v(V)、x（X）、y（Y）、z（Z）用类比法选择配合时还必须考虑如下一些因素：受载情况拆装情况配合件的结合长度和形位误差温度的影响

装配变形的影响

加工方式与尺寸分布特性的影响ThD

maxD

minTsd

maxdminf6f60H7f80H7u6受载情况的影响载荷过大，需要过盈配合的过盈量增大。对于间隙配合，要求减小间隙；对于过渡配合，要选用过盈概率大的过渡配合。若部位结合面较长时，由于受形位误差的影响，实际形成的配合比结合面短的配合要紧，因此在选择配合时应适当减小过盈或增大间隙。配合件长度的影响经常需要装拆的配合比不常拆装的配合要松，有时零件虽然不常装拆，但受结构限制、装配困难的配合，也要选择较松配合。拆装情况的影响热变形的影响GB规定的标准温度是20℃，其含义是图样上在20℃时标注的公差与配合，检验结果也应以20℃为准。式中，D为配合件的基本尺寸；αH、αS分别为孔、轴材料线膨胀系数；ΔtH、ΔtS分别为孔、轴实际工作温度与标准温度(20℃)的差值。实际工作温度低于或高于20℃时。由热变形引起的间隙或过盈变化量可估算为：装配变形的影响当配合件中有一件是铜或铝等塑性材料时，考虑到它们容易变形，选择配合时可适当增大过盈或减小间隙。0+30f6φ60+--49-30H70+30m6φ70+-+11+30H7间隙配合：Xmax=+79μmXmin=+30μm过渡配合：Xmax=+19μmYmax=-30μm加工方式与尺寸分布特性的影响一般成批大量生产时，多用“调整法”加工。尺寸分布接近正态分布，如图中实线分布；单件小批生产时，多用“试切法”加工，孔、轴尺寸分布中心多偏向其最大实体尺寸，即孔偏小、轴偏大，如图中虚线分布。既便选择相同的配合，用不同的生产方式，所得到的实际配合性质也是不同的，“试切法”往往比“调整法”来得紧。调整法它是一种加工前按规定的尺寸调整好刀具与工件相对位置及进给行程，从而保证在加工时自动获得所需距离尺寸精度的加工方法。这种加工方法在加工时不再试切。试切法

它是通过试切——测量加工尺寸——调整刀具位置——试切的反复过程来获得距离尺寸精度的。由于这种方法是在加工过程中，通过多次试切才能获得距离尺寸精度，所以加工前工件相对于刀具的位置可不必确定。P34

表1-21P35

表1-22P36

表1-235.已知配合的极限盈、隙时，基本偏差的确定方法间隙配合可按Xmin来选择基本偏差代号对基孔制间隙配合有es≤-Xmin对基轴制间隙配合有EI≥+Xmin过渡配合可按Xmax来选择基本偏差代号对基孔制过渡配合有Th-ei≤Xmax对基轴制过渡配合有ES-(-Ts)≤Xmax过盈配合可分别按Ymin来选择基本偏差代号对基孔制过渡配合有Th-ei≤Ymin对基轴制过渡配合有ES-(-Ts)≤Ymin计算—查表法确定基本偏差代号的计算公式例题

已知D(d)=φ40，要求X=+20~+90μm，若采用基孔制，试确定孔、轴公差带和配合代号，并画出尺寸公差带图。解：（2）定孔、轴公差等级Tf=查表1-8得Th=IT8=39μm，（3）确定轴的基本偏差代号

Xmax=ES-eiXmin=EI-esTs=es-ei=确定孔、轴的公差等级：（2）（1）（3）（1）确定基准制：由题意为基孔制，孔的基本偏差代号为H。|+90-(+20)|=70=Th+TsTs=IT7=25μm≤[Xmax]≥[Xmin]25=+90=+20即-26≤es≤

-20查表1-10轴的基本偏差数值，(4)确定孔、轴公差带和配合代号孔：公差带图由式（2）由式（1）和式（3）配合:解得es≤-20解得es≥-26得该轴的基本偏差代号为f,其基本偏差数值es=轴：-25μmH8,f7。φ40H8/f7Xmax=ES-eiXmin=EI-esTs=es-ei=（2）（1）（3）≤[Xmax]≥[Xmin]25=+90=+20

一般公差是指在车间一般加工条件下可以保证的公差。它是机床在正常维护和操作下，可达到的经济加工精度。国家标准GB/T1804—2000《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》等效地采用了国际标准中的有关部分，替代了GB/T1804—1992《一般公差线性尺寸的未注公差》。简单地说一般公差就是只标注基本尺寸，未标注公差。（如：Φ30、100）即通常所说的“自由尺寸”。一般公差正常情况下，一般不测量。1.6线性尺寸的未注公差1.定义:2.一般公差的规定

一般公差规定四个等级：f（精密级）、m（中等级）、c（粗糙级）、v（最粗级）。这4个公差等级相当于ITl2、ITl4、IT16和IT17。在基本尺寸0.5～4000mm范围内分为8个尺寸段。极限偏差均对称分布。具体值见教材表1-24、1-26。标准同时也对倒圆半径与倒角高度尺寸的极限偏差的数值作了规定，见教材表1-25。3.应用主要用于不重要的，较低精度的非配合尺寸及以工艺方法可保证的尺寸（铸、锻）。（简化制图，节约设计、检验时间，突出重要尺寸）4.标注当采用一般公差时，在图样上只注基本尺寸，不注极限偏差，但应在图样的技术要求或有关技术文件中，用标准号和公差等级代号作出总的说明。例如，当选用中等级m时，则表示为GB/T1804—m。如用比一般公差还大的公差，则应在尺寸后标注相应的极限偏差（如：盲孔深度尺寸）在图样标题栏附近或技术要求中注出标准号和公差等级。图样标注－例如图中Φ225加工后，应按Φ225±0.2验收。R3加工后，应3±0.2验收。如未注尺寸公差为f级时，标注见图。技术要求未注尺寸公差GB/T1804—f1.7极限与配合在设计中的应用1.根据极限间隙（或极限过盈）确定公差与配合（1）由极限间隙（或极限过盈）求配合公差（2）根据配合公差求孔、轴公差（3）确定基准制（4）由极限间隙（或极限过盈）确定非基准件的基本偏差代号（5）验算极限间隙或过盈2．根据配合代号确定孔、轴的公差和极限偏差（1）根据孔、轴公差等级查标准公差值。以ф30H7/t6为例，查得IT7=2lμm，IT6=13μm。（2）查非基准件的基本偏差值。本例题为非基准件的基本偏差（下偏差）代号，它的数值ei=+41μm。（3）计算另一极限偏差的数值。ES=+21μm，es=+54μm。（4）画公差带图并计算极限间隙或极限过盈和配合公差。小结

本次课讲授了国家标准规定的一般、常用和优先的公差带与配合、一般公差的规定以及公差与配合的选择，其中配合的选择包括基准制的选择，公差等级的选择，配合（即与基准件相配合的非基准件的基本偏差代号）的选择。选择方法主要是类比法。应优先选用基孔制。基准制的选择：一般应优选基孔制，以便减少定尺寸刀具与量具的制造和储备量；基轴制多用于冷拉标准轴或一轴多孔配合松紧程度要求不一的结构条件下；与标准件配合时，应以标准件的孔或轴作基准；多件配合时，要进行综合分析，必要时允许采用不同基准制的配合。确定公差等级的基本原则是，在满足使用要求的前提下，尽量选取较低的公差等级。确定方法主要是类比法。

配合的选择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。如果仍不能满足要求，可以选择其他的配合。选择方法主要是类比法。要非常熟悉各类基本偏差在形成基孔制（或基轴制）配合时的应用场合。应用示例:例一：有一基本尺寸为Φ40的孔轴配合，配合间隙为0.025—0.066mm，试确定孔轴的公差等级和配合种类。1、选用基准制：选基孔制2、公差等级的确定Tf=0.066-0.025=0.041,又因为Tf=TH+Ts=0.041反查表1-6，试取：IT6=0.016

IT7=0.0253、确定配合即确定非基准件（轴）的基本偏差代号由间隙配合知：Xmin=EI-eses=EI-Xmin=0-0.025=-0.025反查表1-8：知f为-0.025,则轴为Φ40f6ei=-0.025-0.016=-0.0414、校对：Xmax=0.025+0.041=0.066Xmin=0-(0.025)=+0.025结果：Φ40H7/f6解：例2-10图所示为钻模的一部分。钻模板4上装有固定衬套2，快换钻套1与固定衬套配合，在工作中要求快换钻套1能迅速更换。在压紧螺钉3松开（不必取下）的情况下，当快换钻套1以其铣成的缺边A对正压紧螺钉3时，可以直接进行装卸；当快换钻套1的台阶面B旋至螺钉3的下端面时，拧紧螺钉3，快换钻套1就被固定，防止了它的轴向窜动和周向转动。若用如图所示钻模来加工工件上的12mm孔，试选择固定衬套2与钻模板4、快换钻套1与固定衬套2以及快换钻套1的内孔与钻头之间的配合（基本尺寸见图）。3压紧螺钉41钻套2固定衬套f12f25f18A缺边B台阶面例2－10图钻模钻模板解（1）基准制的选择对固定衬套2与钻模板4的配合以及快换钻套1与固定衬套2的配合，因结构无特殊要求，按国标规定，应优先选用基孔制。对钻头与钻套1内孔的配合，因钻头属标准刀具，应采用基轴制配合。3压紧螺钉41钻套2固定衬套f12f25f18A缺边B台阶面例2－10图钻模钻模板3压紧螺钉41钻套2固定衬套f12f25f18A缺