制造工程基础：第4章 互换性原理 (2)

1、第四章 公差及互换性4.1互换性原理 1）互换性的概念实例 (1)互换性的含义 互换性是指按照同一规格制造的零件或部件，不经选择或辅助加工，任取其一，装配后就能满足预定的使用性能的性质。(2)互换性的种类 根据互换程度的不同，互换性可以分为以下两类。 完全互换又称绝对互换，即完全达到了上述互换性的要求。即当零、部件在装配或更换时，事先不必挑选，装配时也无须进行修配就能装配在机器上，并能完全满足预定的使用性要求。 不完全互换又称有限互换，即装配时需要选择、分组或调整。如，当对零件的精度要求很高时，为了便于制造，常在制造时把零件的公差适当放大，在装配前先根据零件的实际尺寸分组，然后按组进行装配，以

2、保证预先规定的使用性能要求。零件只能在本组内进行互换，这就属于不完全互换。不完全互换也是保证产品使用性能的重要手段，是完全互换的必要补充。 对标准的部件，互换性还可分为内互换与外互换：组成标准部件的零件的互换称内互换，标准部件与其他部件的互换称外互换。 2）互换性的作用 互换原则是现代化生产所必须遵循的基本原则之一。应用互换性原则已成为提高生产水平和促进技术进步的强有力的手段。 (1) 简化设计工作：在设计上，采用具有互换性的标准零件和标准部件，将简化设计工作量，缩短设计周期，且便于应用计算机进行辅助设计。 (2) 缩短装配周期：在生产上，按互换性原则进行加工，各个零件可以同时分别加工，便于实

3、现专业化、自动化生产。由于工件单一，易于保证加工质量。装配时，由于零、部件具有互换性，使装配过程能够连续而顺利地进行，从而大大缩短了装配周期。 (3) 缩短修理时间：在使用和修理上，具有互换性的备用零件和部件可以简单而迅速地替换磨损的或损坏的零、部件，这将缩短修理时间，节约修理费用，保证机器工作的连续性。这一点尤其对重要设备和军用品的修复更具有重大意义。 (4) 简化管理：在管理上，使管理更简化、更科学，产品质量也更容易保证。(5) 降低生产成本：在经济上，它缩小了生产规模，减少了不必要的厂房、设备、设施和相应的管理、技术、操作人员，这些都将大大降低生产的成本。 互换性对于产品的设计、制造、管

4、理、市场营销等过程无疑是十分重要的。具有高度互换性的产品是其具有较强市场竞争能力的必要条件之一。4.2 尺寸公差4.2.1 基本术语及定义结合公差与配合示意图(图4.1)，介绍相关的术语及定义。1） 孔和轴：(1) 孔：包容面，如圆孔、方孔、多边形孔、键槽等内表面；(2) 轴：被包容面，如圆轴、方轴、多边形轴、键等外表面。2） 尺寸：以特定单位表示线性尺寸值的数值。它由数字和长度单位组成，包括直径、半径、长度、宽度、高度、厚度及中心距等。机械工程应用时规定以毫米(mm)为单位。它不包括用角度单位表示的角度尺寸。3） 基本尺寸（名义尺寸）：根据强度、刚度或结构需要计算，并按标准选取的尺寸。它并不

5、是实际加工中所要求得到的尺寸。基本尺寸也可以是一个小数值。孔、轴的基本尺寸分别以D，d表示。4） 实际尺寸：通过测量获得的某一尺寸。由于存在器具、方法、人员和环境等因素所造成的测量误差，所以实际尺寸不一定是被测尺寸客观存在的真值。孔、轴的实际尺寸分别以Do、do表示。5） 极限尺寸：允许的尺寸的两个极端。实际尺寸应位于其间，也可达到极限尺寸。(1) 最大极限尺寸：孔或轴允许的最大尺寸，分别以Dmax、dmax表示；(2) 最小极限尺寸：孔或轴允许的最小尺寸，分别以Dmin、dmin表示。6） 最大实体状态(MMC)：孔、轴具有允许的材料量为最多时的状态。孔最小、轴最大。(1) 最大实体尺寸(M

6、MS)：孔、轴处于最大实体状态时的尺寸；(2) 最大实体极限(MML)：对应于孔或轴最大实体尺寸的极限尺寸，即轴的最大极限尺寸(dmax)和孔的最小极限尺寸(Dmin)。7） 最小实体状态(LMC)：孔、轴具有允许的材料量为最少时的状态。孔最大、轴最小。(1) 最小实体尺寸(LMS)：孔、轴处于最小实体状态时的尺寸；(2) 最小实体极限(LML)：对应于孔或轴最小实体尺寸的极限尺寸，即轴的最小极限尺寸(dmin)和孔的最大极限尺寸(Dmax)。8） 偏差：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。偏差可以是正值、负值或零。(1) 极限偏差：极限尺寸减基本尺寸所得代数差（有正负）(2) 上偏差：最大极限

7、尺寸减其基本尺寸所得的代数差。孔上偏差：ES=DmaxD轴上偏差：es=dmaxd(3) 下偏差：最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。孔下偏差：EI=DminD轴下偏差：ei=dmind9） 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，恒为正值。公差以T表示，有TD=DmaxDmin=ESEITd=dmaxdmin=esei 由此可知，公差用于限制尺寸误差，它是尺寸精度的一种度量。公差数值越小，零件的精度越高，实际尺寸的允许变动量也越小；反之，公差数值越大，尺寸的精度越低。10） 公差带图 表示极限与配合的图解 (见图4.2)。为了形象地

8、表示基本尺寸、偏差和公差的关系，常画出简图表示。简图不画出孔和轴，而只画出放大的孔和轴的公差带。(1) 零线：公差带图中表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差。正偏差位于其上，负偏差位于其下。(2) 公差带：在公差带图中，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(基本偏差)来确定的。确定公差带相对零线的位置的那个极限偏差称为基本偏差。 4.2.2配合与基准制1） 配合的概念(1) 配合：基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。由于孔和轴的实际尺寸不同，装配后可能获得不同的配合性质，产生“间隙”或“过盈”

9、。(2) 间隙：孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正。孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸之差为最大间隙，孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差为最小间隙，见图4.3。(3) 过盈：孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负。孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差为最大过盈，孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸之差为最小过盈，见图4.4。2） 配合的分类 根据孔、轴之间形成间隙或过盈的情况，可将配合分为三类： (1)间隙配合：总具有间隙的配合，孔的尺寸总是大于轴的尺寸， 轴能在孔内自由的转动或滑动。间隙的大小决定着配合的松紧程度。在公差带图中，孔的公差带在轴的公差带之上，如图4.3所示。在间隙配合中，间

10、隙的极限为最小间隙和最大间隙。间隙配合包括最小间隙等于零的配合。 (2)过盈配合：总具有过盈的配合，孔的尺寸总是小于轴的尺寸，当轴装入孔内后不能自由的活动，相对静止。过盈的大小决定着配合的紧固程度。只要过盈足够大，孔与轴之间不加销、键等连接件，也能传递运动和扭矩。在公差带图中，孔的公差带在轴的公差带之下，如图4.4所示。在过盈配合中，过盈的极限为最小过盈和最大过盈。过盈配合包括最小过盈等于零的配合。过盈配合拆装比较困难，一般要用压力机装配或采用加热孔件的“红套法”装配。 (3)过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合，孔的公差带与轴的公差带相互交叠，如图4.5所示。在过渡配合中，间隙或过盈的极限为最

11、大间隙和最大过盈。其配合究竟是出现间隙或过盈，只有通过孔、轴实际尺寸的比较才能决定。对于具体的一对装配结合件，仅具有间隙或过盈二者状态之一。过渡配合拆装方便，但想传递运动或扭矩需要辅助连接件的帮助。3） 间隙与过盈的计算 (1)一对配合件，其实际间隙Xo或过盈Yo：Xo(Yo)=Dodo 计算结果若为正值是间隙值，若为负值则是过盈值。 (2)一批配合件， 最大间隙：Xmax=Dmaxdmin=ESei最小间隙：Xmin=Dmindmax=EIes最大过盈：Ymax=Dmindmax=EIes最小过盈：Ymin=Dmaxdmin=ESei 对于过渡配合，只需按以上公式计算Xmax和Ymax。4）

12、 配合公差Tf：组成配合的孔、轴公差之和。是允许间隙或过盈的范围，是反映装配精度的特征值。 配合公差 Tf=TD +Td 可换算成 Tf=XmaxXmin(间隙配合) Tf=|YmaxYmin|(过盈配合) Tf=XmaxYmax(过渡配合) 配合公差说明了装配精度的高低。配合公差是设计时对机器配合部位使用性能的要求，而孔和轴的公差是制造时允许尺寸变动范围大小，也就是体现加工难易的程度。所以装配精度要求越高，孔和轴的加工越困难，其制造成本也越高。5） 基准制 国标对配合规定了两种基准制，即基孔制和基轴制。此外，也允许选用非基准制配合。(1)基孔制配合: 基本偏差一定的孔的公差带，与不同基本偏差

13、的轴的公差带形成各种配合的一种制度， 基准孔：在基孔制配合中选作基准的孔，代号为H。它的基本偏差为下偏差，其值为零，上偏差为正值。当轴的基本偏差为上偏差，且为负值或零值时，是间隙配合；当轴的基本偏差为下偏差，且为正值时，若孔与轴公差带相交叠为过渡配合；若轴的公差带完全位于基准孔的公差带之上，为过盈配合。由于孔的另一极限偏差的位置将随公差带大小而变化，这样，在过渡配合和过盈配合之间，出现了配合类别不确定的“过渡配合或过盈配合”区。基孔制配合见图4.6。 (2)基轴制配合：基本偏差一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。基准轴：在基轴制配合中选作基准的轴，代号为h。它的

14、基本偏差为上偏差，其值为零，下偏差为负值。与基孔制相似，随着基准轴与相配孔的公差带之间相互关系不同，可形成不同松紧程度的间隙配合、过渡配合和过盈配合。基轴制配合见图4.7。图4.6 基孔制配合 图4.7 基轴制配合为了满足配合的特殊需要，可采用既不含基准孔，又不含基准轴的公差带组成的配合，称作非基准制配合。4.2.3标准公差与基本偏差公差带由“公差带大小”和“公差带位置”这两个要素组成。公差带大小由标准公差确定，公差带位置由基本偏差确定，国家标准对二者都进行了标准化。1） 标准公差标准公差是国家标准规定的确定公差带大小的公差，代号“IT”。标准公差由公差等级、公差单位和尺寸分段组成，本课程只讲

15、公差等级。如表4.2所示规定标准公差的目的是将公差带的大小加以标准化。表4.2 标准公差数值(GB/T 1800.3-1998节选) (1)公差等级：标准公差确定尺寸精确程度的分级。 国家标准在尺寸至500 mm内规定了20个公差等级，即IT01、IT0、IT1、IT2IT18，公差等级依次降低，公差数值依次增大，即精度依次降低。由于IT01和IT0很少使用，GB/T 1800. 3-1998(标准公差数值)正文中未列出这两个公差等级。2） 基本偏差：确定公差带相对零线位置的那个极限偏差 可以是上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。国家标准规定孔、轴的基本偏差各为28个，用一个或两个字母表

16、示。孔、轴的基本偏差系列见图4.8。图中只画出公差带图的一端，此端即为基本偏差。开口的另一端表示公差带的延伸方向，它取决于相组合的标准公差等级。 (1)轴的基本偏差系列 系列中ah为上偏差，除h为零以外，其余全部是负值，对于同一基本尺寸，它的绝对值依次减小；jzc为下偏差，多数为正值，对于同一基本尺寸，它们的绝对值依次逐渐增大。基本偏差表中js的公差带对称地分布于零线两侧，表明其上、下偏差各为标准公差的一半，即es=+IT/2，ei=-IT/2。轴的基本偏差数值是以基孔制为基础的，根据各种配合要求，从生产实践经验和有关统计分析的结果中整理出一系列公式计算出来，轴的基本偏差数值可直接从表4.5中

17、查得。图4.8 基本偏差系列示意图表4.5 轴的基本偏差数值（GB/T 1800.3-1998） (2)孔的基本偏差系列 系列中从AH为下偏差，从JZC为上偏差。其正负号和绝对值的情况和轴的基本偏差情况基本相反。基本偏差表中JS的公差带对称地分布于零线两侧，表明其上、下偏差各为标准公差的一半，即ES=+IT/2,EI=-IT/2。孔的基本偏差数值是从轴的基本偏差数值按一定的规则换算而得来的。换算规则的确定是为了确保经换算后的配合(基轴制)与原配合(基孔制)具有相同的配合性质。即对间隙配合，其极限间隙的数值应相同，对于过盈配合，其极限过盈的数值应相同，对于过渡配合，其最大间隙与最大过盈的数值应相

18、同。4.2.4 公差带与配合的代号及标注1） 公差带的代号及标注 公差带代号由基本偏差代号和公差等级两部分组成。例如，H8、F8、K7、P7等为孔的公差带代号；h7、f8、k6、p6等为轴的公差带代号。根据产品设计与制造需要以及经济性要求和ISO的推荐，国标从由基本偏差和标准公差的不同组合所组成的大量公差带中，规定了一般用途的轴的公差带119种，孔的公差带105种，从中又规定了轴的常用公差带59种，孔的常用公差带44种，进而规定了轴、孔的优先选用的公差带各13种，分别参见表4.7和表4.8。表4.7 轴的一般、常用和优先公差带(尺寸500 mm,GB/T 1801-1999)表4.8 孔的一般

19、、常用和优先公差带(尺寸500 mm，GB/T 1801-1999 ) 基本偏差和公差一经确定，即可利用公式 公差=上偏差一下偏差的变换而求得另一极限偏差。 注有公差的尺寸用基本尺寸与公差带代号或(和)具体偏差值的组合表示。即可以用下列示例之一表示： 孔 、轴 、 其中第一种形式常用于装配图和零件设计图中的尺寸标注；第二种形式常用于零件生产图、工序图的具体尺寸标注；第三种形式常用于装配图和零件图以及工序图中重要尺寸的标注。2） 配合的代号及标注配合代号由孔、轴公差带的代号组成，写成分数的形式，分子为孔的代号，分母为轴的代号。例如，H8/f7或、H7/k6、K7/h6 国标规定了基孔制常用配合5

20、9种、基轴制常用配合47种，优先选用的配合各13种，分别见表4.9和表4.l0。表4.9 基孔制优先、常用配合(GB/T 1801-1999 )表4.10 基轴制优先、常用配合(GB/T 1801-1999 ) 标注配合尺寸时，用基本尺寸与配合代号的组合表示。例如，50H8/f7或50及lOP6/h5。 查表、确定另一极限偏差、画公差带图的例题如下。例1查出20H7/f6的孔与轴的极限偏差，画出公差带图，并说明配合性质。 解：(1)查标准公差表 IT6=0.013 IT7=0.021 (2)查基本偏差表 轴f的基本偏差es=-0.020 孔H的基本偏差EI=0 (3)确定另一偏差 轴的另一极限

21、偏差ei=es-IT6=-0.020-0.013=-0.033 孔的另一极限偏差ES=0+IT7=0+0.021=+0.021 (4)画公差带图(见图110)图4.10 20H7/f6的公差带图 (5)说明配合性质基孔制，间隙配合。 例2 查出20F7/h6的孔与轴的极限偏差，画出公差带图，并说明配合性质。 解：(1)查标准公差表(同例1) (2)查基本偏差表 轴h的基本偏差es=0 孔F的基本偏差EI=+0.020 (3)确定另一偏差 轴的另一极限偏差ei=-0.013 孔的另一极限偏差ES=0.020+0.021=+0.041 (4)画公差带图(见图4.11)图4.11 20F7/h6的公

22、差带图 (5)说明配合性质基轴制，间隙配合。不难看出，以上两个例题只是基准制不同，配合性质相同。081119结束 4.2.5 公差与配合的选择 公差与配合的选择包括公差等级的选择、基准制的选择与配合种类的选择三个方面。它们之间是相互联系的。这里所介绍的仅是选择时的一般规律与一些基本原则。1） 公差等级的选择 基本原则：在满足产品使用性能要求或后续工序要求的前提下，尽量选择较低的公差等级。选择公差等级时，除遵守以上原则外还应考虑生产类型、方式、工艺的可行性和生产的经济性等。公差等级的应用范围可参考表4.11。表4.11 公差等级的应用范围 现将表4.11所示的应用范围说明如下： IT01IT1这

23、三个等级可作为块规制造的公差等级，IT1也用于控制高精度的量规或高精度的通用量具的重要尺寸。 IT1IT7用于通用量具及专用量具的重要尺寸公差。较高精度通用量具的重要尺寸选用较高的公差等级，专用量具的重要尺寸的制造公差须与被测尺寸相对应。例如，工作量规要求比被测尺寸的公差等级高48级。 IT2IT12用于配合尺寸公差。其中IT3的轴与IT4的孔或IT4的轴与IT5的孔相配合时，用于特别精密的重要尺寸；IT5的轴与IT6的孔相配合，可称作精密级配合，用于精密机械和精密仪器等装置的重要配合尺寸。IT6的轴与IT7的孔是最常用的配合公差等级，对于有一定精度要求的机械设备，其重要的配合均选用此公差等级

24、。例如，机床中应用很广的传动轴与轴承的配合，齿轮或皮带轮孔与轴的配合等；IT7的轴和IT8的孔属于一般精度的配合公差等级，用于有一定精度要求的机械设备中的一般配合处，如速度不高的皮带轮孔与轴的配合，也广泛用于以传递动力为主的中、重型设备的重要配合处；IT8的轴与IT9的孔用于一般重型机械，农用机械，化工设备等的重要配合处(此类设备的主要特征之一是没有较高的传递运动精度的要求)。此外，IT7、IT8、IT9常用于某些运动精度要求较低的滑动配合，也是一般冲压等模具制造的常用公差等级；IT8IT11常用于间隙配合，随着间隙的增大，公差等级亦相应地降低。 IT12IT18用于一般制造业中的非配合尺寸的

25、公差或毛坯的公差，IT12属航空航天工业规定的未注公差的公差等级。2） .基准制的选择 选择基准制应根据生产条件、结构要求和经济性综合考虑。 (1)优先选用基孔制 在常用尺寸段(尺寸至500 mm)范围内的配合应优先选用基孔制，其原因是在常用尺寸段的孔一般较轴难加工，通常需使用定径刀具(钻头、铰刀、拉刀等)。选用基孔制有较高的经济性。 (2)特殊情况下选用基轴制 当选用基孔制不能满足使用性能和在装配过程中难以保证设计要求时，则应选用基轴制。如：在同一基本尺寸的轴上，同时有几个孔与之相配合，且要求具有不同种类的配合性质。例如，某活塞式发动机连杆活塞机构的活塞销与活塞孔之间无相对运动，采用M6/h

26、5配合，活塞销与连杆衬套之间有相对运动，采用了G6/h5配合，见图4.12。图4.12 活塞销与衬套及活塞孔的配合 此时，若选用基孔制，则活塞销必须加工成中凹的台阶轴以满足不同种类的配合要求，这不仅使活塞销加工困难，而且在装配过程中，活塞销的任一端均可能挤损衬套。孔件与标准件或标准规范尺寸的零件配合时，(如销子、定位螺栓、滚动轴承等)为满足各种不同种类的配合要求，只能选用基轴制配合，见图4.13。图4.13 轴承与端盖和安装孔的配合 用尺寸精确的冷拉钢棒料直接作轴(其精度达IT8IT12 )，无需进一步精加工，如某些仪器仪表、农机、化工机械行业以及其他某些设备的个别零件，这时只能选用基轴制。

27、孔加工容易，轴加工难时，如在尺寸至18 mm范围内，较小的配合尺寸，特别是浅孔与细长轴的配合，因小浅孔用研磨法精加工，精度相对容易控制，且生产率亦相对较高，此时应优先选用基轴制。在尺寸5003150 mm及315010000 mm范围内，因为处在该尺寸段的孔加工条件与轴相比已无明显差别，而内孔的测量却较外圆方便得多，所以较多地优先选用基轴制。 (3)必要时选用非基准制 在无法选用基孔制，又不能选用基轴制的情况下应用非基准制配合。如： 在大尺寸的单件生产时，为避免采用基孔制或基轴制时可能产生的超差或报废而选用非基准制。对于大件的单件生产，一般没有成批或大量生产小件所相适应的互换性要求。一个孔件与

28、两个轴件配合，且已采用基轴制时。如某滚动轴承与轴承座安装孔的配合采用J6/h5(基轴制)，而轴承端盖与该孔的配合，则只能选用非基准制配合(J6/f8 )，见图4.13。 此外，电镀、浸涂、喷涂等增积加工后有一定配合要求的零件，在此工艺前的加工有时也可按非基准制配合加工。3） 配合种类的选择选择配合种类的目的是确定孔、轴结合的相互关系，以保证机器满足设计的使用要求。首先是选择合理的配合类别及基本偏差，其次是尽量选用优先、常用配合。 (1)根据使用要求确定配合类别 在机械产品中，圆柱体结合应用最为广泛，按其使用要求不同可归纳为三类： 相对运动副采用基本偏差代号为ah(或AH)的间隙配合。主要用于具

29、有相对转动和移动的结构中。如轴径在滑动轴承中的转动；齿轮孔在轴上的移动。为保证定心精度和运动准确，以及在一定转速下维持正常工作，孔与轴之间必须留有适当的间隙。固定联结采用基本偏差代号为pzc(PZC)的过盈配合。主要用于将整体分为两部分加工，装配后一般不拆卸的结构。如有的齿轮轴可作成齿轮与轴的结合体；蜗轮可作成轮缘和轮毅的结合体。它们分别加工，装配之后形成一体。为保证传递足够的扭矩或轴向力，孔与轴之间必须给予足够的过盈。 定心可拆联结采用基本偏差代号为jn(或JN)的过渡配合。主要用于保证较高的同轴度和定期装拆的机构。如轴与滚动轴承内孔的结合、定位销与销孔的结合。为保证定心良好，易于装拆和工作

30、时不得相对运动，孔与轴之间必须保证较小的过盈或间隙(如传递扭矩需附加键、销等联结件)。 (2)确定基本偏差的方法 确定了配合类别也就确定了基本偏差的大致范围，确定具体的基本偏差代号可按以下三种方法进行。 计算法是根据一定的理论和公式，计算出所需间隙或过盈的大小，进而确定基本偏差的方法。对于间隙配合种类，主要是依据流体力学中的润滑理论;对于过盈配合种类，则是依据材料力学和工程材料的弹、塑性变形理论。当工作温度、测量温度或装配与标准温度(国标规定为20 oC)相差到不可忽略的程度时，还要用到物理学中的热胀冷缩理论。 由于计算法难以全面地考虑到工程应用中诸多复杂因素的影响，所以过去应用并不广泛。但随

31、着微型计算机的推广应用，为计算法选择公差与配合创造了有利条件。通过编制专用程序，输入必要参数，即可迅速准确地得出公差与配合的选择方案，并逐步实现配合选择最优化的目的。 试验法是根据模拟的或真实的情况，经过长时间和复杂的试验而得出最合理的间隙值或过盈值，这是一种最可靠的方法，但费用大，历时长，所以只适用于特别重要的配合。 类比法这种方法的主要依据是参照经过实践证明业已成功的同类配合，确定所选择的配合。它方便、实用、经济、相对可靠，所以应用最为广泛。 采用类比法时，必须了解原机器或机构的实用情况，分析现机器或机构的功用、工作条件和技术要求。 采用类比法需要一定的经验和类比资料。表4.12提供了基孔

32、制配合时轴的各种基本偏差的特征和应用说明，供设计时选用基本偏差参考。当采用基轴制时，将表中轴的基本偏差改为孔的即可。公差等级、基准制和配合种类都选定后，即可根据国标的“优先、常用配合”表确定合理的配合。表4.12 轴的基本偏差特征和应用说明 4.2.6 未注公差的线性尺寸 零件上要素的尺寸、形状或要素之间的位置等要求，决定于它们的功能。无功能要求的要素是不存在的。因此，零件在图样上表达的所有要素都有一定的公差要求。对功能上无特殊要求的要素可给出一般公差。一般公差系指在车间一般加工条件下可保证的公差。采用一般公差的要素在图样上不单独注出公差。GB/T 1804-2000规定，采用一般公差的尺寸，

33、在该尺寸后不注出极限偏差。线性尺寸的一般公差规定四个公差等级。未注公差尺寸的极限偏差数值见表4.13。表4.13 未注公差尺寸的极限偏差(GB/T 1804-2000 ) 应用一般公差可带来以下好处：简化制图，使图样清晰易读；节省图样设计时间。设计人员只要熟悉和应用一般公差的规定，可不必逐一考虑其公差值；明确了哪些要素可由一般工艺水平保证，可简化对这些要素的检验要求而有助于质量管理；突出了图样上注出公差的要素，这些要素大多是重要的且需要控制的，以便在加工和检验时引起重视。由于明确了图样上要素的一般公差要求，便于供需双方达成加工和销售合同协议，交货时也可避免不必要的争议。 线性尺寸的一般公差主要

34、用于较低精度的非配合尺寸。既适用于金属切削加工的尺寸，也适用于一般的冲压加工的尺寸。非金属材料和其他工艺方法加工的尺寸可参照采用。 现用以下两例，说明公差与配合的选择方法和过程。 例1 某机床某配合处的基本尺寸为40 mm，设计要求孔、轴间具有2468 m的间隙，试确定公差等级并选取合适的标准配合。 解：(1)确定基准制。若无特殊要求或限制，则优先选用基孔制。 (2)确定孔的公差带。由已知条件可知 Tf=XmaxXmin=0.0680.024=0.044(mm) 所选孔、轴公差之和应等于或接近(通常为小于)该配合公差值。 查标准公差表：基本尺寸3050 mm，IT7=0.025 mm，IT6=

35、0.016 mm，此两值之和与所要求的配合公差接近。所以可取孔的标准公差为7级，进而确定孔的公差带为H7。 (3)确定轴的公差带。由基孔制的间隙配合可知：轴的公差带位置在零线的下方，且有如下关系Xmin=|es| 已知Xmin=0.024 mm 查基本偏差表：f的基本偏差es=-0. 025 mm。两值极接近，可取f。轴的标准公差取IT6=0.016 mm，则另一偏差为ei=es-IT6=-0.025-0.016=-0.041 (mm)轴的公差带确定为f6。该配合确定为40H7/f6，如图4.14所示。图4.14 40H7/f6公差带图(4)校核。通常规定：选用的配合的极限间隙(或过盈)与原设

36、计要求之差的绝对值，与原设计要求的配合公差之比值应小于10%。如此规定是为了大批量生产条件下，既可以保证原设计要求的配合性能，又不过多增加生产成本。按上述规定校核|1|/Tf=|0.025-0.024|/0.044=1/4410%|2|/Tc=|0.066-0.068|/0.044=1/2210%所以，选用40H7/f6是合理的。例2图4.15是经过传动、强度、结构等设计，而绘制出的二级圆锥圆柱齿轮减速器装配图。要求给出主要配合部位的公差与配合。图4.15 二级回锥圆柱齿轮减速器 解：该减速器的作用是把机械传动中的动力部分与执行部分连接起来。并通过它实现减速的要求；其工作条件没有特殊要求，为一

37、般用途的减速器。减速器主要配合部位的公差与配合选择分析如下： 与轴承、齿轮相结合的零件部位属比较重要的配合，因此公差等级确定为：轴颈为IT6、轴为IT6、基座孔为IT7、齿轮孔为IT7。其余选用较低的公差等级。 滚动轴承外圈与基座孔的配合应采用基轴制、其余优先选用基孔制，但轴承盖与基座孔配合需要采用非基准制配合。 由于输人轴的转速较高，而中间轴与输出轴的转速依次降低，所以输入轴的轴颈与滚动轴承内圈应选紧一些的配合，而中间轴、输出轴轴颈与滚动轴承内圈的配合依次变松。据此确定三根轴的轴颈基本偏差分别为：n、m、k，则公差带为：n6、m6、k6。从图中结构可知，为保证轴伸长时有轴向游隙，轴承外圈设计

38、为游动套圈，通过调整轴承盖与基座孔间的垫片来控制。因此，轴承外圈与基座孔应选择最松的过渡配合，现确定所有基座孔的基本偏差为：J，公差带为：J7。 按使用要求，齿轮孔与轴的配合应为过渡配合(键连接)，两齿轮孔的公差带均选用：H7，与之配合的两根轴的公差带均选用：k6，组成的优先配合为H7/k6。 为方便加工与拆装，轴承盖与基座孔结合处外径公差带选f 9(间隙变动不影响使用要求，故选较低的公差IT9)，则轴承盖与基座孔的配合为：J7/f 9。这属于非基准制配合。 对定位档套，按其作用可选较低的公差等级和大间隙的配合，故选用档套孔的公差带为：Dll，与轴颈的配合分为：D11/n6， D11/m6，D

39、11/k6。输人轴的另一个定位挡套在密封圈处，其定心精度对密封性能有一定的影响，故选用孔公差带为：H9，与已确定的轴颈公差带n6构成过渡配合：H9/n6。为保证锥齿轮传动的精度，且易于拆装，输人端轴承套杯与基座孔配合选用：H7/n6。输人轴与联轴器的结合，按联轴器标准推荐配合为H7/r6。输出轴与链轮孔之间的配合，可选用优先配合：H7/k6。4.3形状和位置公差在生产过程中，经过加工的零件，不但会产生尺寸误差，而且会产生形状和位置误差。如图4.16(a)所示的一要求严格的平板，加工后实际的上板面呈波浪状，且上板面相对于下板面倾斜了(图4.16(b)。图4.16 形状和位置误差 零件存在的形状和

40、位置误差，将使机器装配产生困难，影响机器的质量。因此，对于精度要求较高的零件，除给出尺寸公差外，还应根据设计要求，合理地确定形状误差和位置误差的最大允许值，将其误差控制在一个合理的范围内。为此，我国以国际标准为依据，制定了我国的形位公差国家标准。4.3.1 基本术语和定义1） 要素：构成零件几何特征的点、线、面，是形位公差研究的对象。2） 理想要素：理论正确的要素。该要素不存在任何误差。3） 实际要素：零件上实际存在的要素。测量时由测得要素来替代。由于存在测量误差及测试手段的限制，因此，它并非该要素的真实情况。4） 被测要素：在图样上给出形状或(和)位置公差的要素。被测要素又可分为单一要素和关

41、联要素两类。5） 单一要素：仅对其本身给出形状公差要求的要素。6） 关联要素：对其他要素有功能关系的要素，或在图样上给出位置公差的要素。7） 基准要素：用以确定理想被测要素方向或(和)位置的要素。理想基准要素简称基准。8） 轮廓要素：构成零件轮廓的点、线、面。9） 中心要素：从一个或多个轮廓要素上获取的中心点、中心线或中心面。10） 形状公差：单一实际被测要素对其理想要素的允许变动量。11） 位置公差：关联实际被测要素对具有确定方向或位置的理想要素的允许变动量。位置公差又分成定向公差、定位公差和跳动公差三类。 (1)定向公差：关联实际被测要素对具有确定方向的理想被测要素的允许变动量。理想被测要

42、素的方向由基准和理论正确角度确定。对于平行度和垂直度，其理论正确角度分别为和。 (2)定位公差：关联实际被测要素对具有确定位置的理想被测要素的允许变动量。理想被测要素的位置由基准和理论正确尺寸确定。对于同轴(心)度和对称度，其理论正确尺寸为0。 (3)跳动公差：关联实际被测要素围绕基准轴线做无轴向运动时回转一周(圆跳动)或关联实际被测要素围绕基准轴线连续回转(全跳动)时，沿给定方向所允许的最大示值变动量。12） 理论正确尺寸：确定被测要素的理想形状、方向、位置的尺寸。该尺寸不附带公差，在图样上用细实线方框围之，如、等。13） 基准目标：由图样上指明的点、线或限定的区域作为基准的要素。基准目标主

43、要用在基准要素的面积较大、形位精度较低的情况，如铸造表面。因为在这种情况下，以整个要素作为基准会带来很大的误差。4.3.2 形位公差的项目与公差带1） 形位公差的项目 国标规定有14种形位公差项目，分为形状公差、位置公差和形状或位置公差三类。线或面轮廓度，既可能是形状公差，也可能是位置公差，视其对基准有无要求而定。形位公差的特征项目分类及符号见表4.14。表4.14 形位公差项目、分类及符号2） 形位公差带形位公差带限制实际形状要素或实际位置要素变动的区域。构成实际要素的点、线、面必须在此区域内，公差带是误差的最大允许值，它由大小、形状、方向和位置四个因素决定。这四个因素是由零件的功能和要素的特征确定的。新颁GB/T 11