公差与配合设计教程

1、课前热身 有一名教授带了两名学生小明和小强，两人都想给教授庆祝生日，但两人都只知道教授的生日是下列10组日期中的某一天，并不清楚具体是M月N日。于是教授把M值告诉了小明，把N值告诉了小强。 3月4日 3月5日 3月8日 6月4日 6月7日 9月1日 9月5日 12月1日 12月2日 12月8日 小明说：如果我不知道的话，小强肯定也不知道 。 小强说：本来我也不知道，但是现在我知道了 小明说：哦，那我也知道了 请根据以上对话推断出教授的生日。主讲：全竹青课前练习 1.公差值可是正的也可以是负的。 （ ） 2.配合公差越大，则配合越松。 （ ） 3.实际尺寸等于基本尺寸的零件就是合格品。 （ ）

2、7.圆柱度公差可以控制圆度误差。 （ ） 6.孔轴配合为50H9/n9,肯定就是过渡配合。 （ ） 5.公差值越大，说明该尺寸与基本尺寸相差越大。（ ） 4. 10f6与10f7的上偏差是相等的，只是下偏差各不相等。 （ ） 8.基轴制时过渡配合的孔，其下偏差必小于零。 （ ）主要内容基本概念尺寸公差（公差）与配合的设计1. 配合制的选用2.公差的选用3.配合的选用 4.综合应用实例设计几何公差的概述一、基本概念一、基本概念基本概念广义公差定义及意义公差由零件互换性的观念衍生，用以规范零件制造的尺寸变异范围。组装后的成品必须满足功能上的需求，亦即零件的功能配合应该在制造组装过程中列入考虑，因此

3、在工作图上标示公差之后才具有意义。公差是零件几何参数允许的变化范围。公差是产品设计时给定的。基本概念公差分类公差可分为三种： 尺寸公差（size tolerance) 形状公差（form tolerance) 位置公差（position or location tolerance ） 一般所称的公差常指尺寸公差，而形状公差与位置公差则合称为几何公差。基本概念公差优点使用公差的三大优点：1.确保零组件互换性，维持技术水准2.缩短加工时间，简化检验工程3.易于分工合作，提高产品的质量与寿命，降低生产成本基本概念国际公差制极限与配合标准公差系列（公差带大小）基本偏差系列（公差带位置）测量与检测大量孔

4、轴公差带常用与优先公差带工件极限偏差组成与关系基本概念基本定义公称尺寸由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。极限偏差极限尺寸减其公称尺寸所得代数差代数差。极限偏差有两个： 上偏差 下偏差极限偏差可以为正、负或者零。尺寸公差允许尺寸的变动量，简称公差。尺寸公差等于上偏差与下偏差的代数差代数差。公差是一个绝对值，没有正负之分，也不能为零。基本概念基本偏差基本偏差指用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般是指靠近零线的那个偏差。在国标中，根据实际需要，国家标准规定了孔轴各有28个不同的基本偏差，用拉丁字母表示，单写字母21个双写字母7个。其中去掉了I、L 、O 、Q 、W (i、l、o、q、

5、w）等5个易混淆的字母。大写字母代表孔，小写字母代表轴。当公差带在零线上方时，基本偏差为下偏差；当公差带在零线下方时，基本偏差为上偏差。通常基本偏差与公差等级无关。基本概念（PS：各级的”cd”、”ef”、”fg”主要用于精密机械以及钟表制造业。）基本概念（PS：各级的”CD”、”EF”、”FG”主要用于精密机械以及钟表制造业。）基本概念公差标注样式 公差用代号的标注样式一般情况下是根据生产的规模来确定用什么来标注的。 1.直接用代号。图纸上一般若用代号来标，那么生产出来的产品精度要求相对就比较高。检验的时候，需要直接用量具（塞规、止规）校验。2.直接标上下偏差。一般用于单件小批量生产，检验的

6、时候，质检员用游标卡尺等来校验。 3.标注代号的同时后面括弧里面加上上下偏差。二、公差与配合的设计二、公差与配合的设计公差与配合的设计 公差与配合的设计是机械设计与制造中至关重要的一环，公差与配合的选用是否恰当，对机械的使用性能和制造成本有着很大的影响。基本尺寸、极限偏差、尺寸公差三者之间的关系孔、轴公差带示意图公差与配合的设计一、配合制的选用配合制用标准化的孔、轴公差带（即同一极限制的孔和轴）组成各种配合的制度。GB/T 1800.1-1997规定了两种基准制（基孔制和基轴制）来获得各种配合。公差与配合的设计（1）基孔制基孔制基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合

7、的一种制度。基孔制的孔为基准。公差带位于零线上方，基准孔下偏差等于零。公差与配合的设计（2）基轴制基轴制基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。基轴制的轴为基准。公差带位于零线下方，基准轴上偏差等于零。公差与配合的设计基孔制和基轴制是两种平行的配合制。基孔制配合能满足要求的，用同一偏差代号按基轴制形成的配合，也能满足使用要求。如： H7/k6与K7/h6 的配合性质基本相同，称为“同名配合”。所以，配合制的选择与功能要求无关，主要考虑加工的经济性和工艺以及结构的合理性。公差与配合的设计从制造加工方面考虑，两种基准制适用的场合不同。从加工工艺的角度来看，对应

8、用最广泛的中小直径尺寸的孔，通常采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）加工和定尺寸量具（如塞规、心轴等）检验。而一种规格的定尺寸刀具和量具，只能满足一种孔公差带的需要。（如图）对于轴的加工和检验，一种通用的外尺寸量具，也能方便地对多种轴的公差带进行检验。由此可见：对于中小尺寸的配合，应尽量采用基孔制配合。公差与配合的设计基孔与基轴加工工艺方面比较图公差与配合的设计配合制的选用原则1.一般无特殊情况下，优先选用基孔制；2.有明显经济效益或一轴多配时才采用基轴制；3.与标准件相配，应以标准件为基准件选用配合制；4.特殊情况下，可选择任意孔、轴公差带配合。公差与配合的设计基轴制的应用用冷拉圆型钢材（

9、公差可达IT9IT11,表面不需经过加工）直接做轴时,只需按照不同的配合性能要求加工孔，就能得到不同性质的配合。 采用标准件如滚动轴承时，它外圈与外壳孔的配合应是基轴制。同一基本尺寸的轴与多孔相配合，且配合性质要求不同时。（如图）公差与配合的设计 图示活塞部件中，活塞销和活塞与连杆的配合，根据功能要求，活塞销和活塞的配合应为过渡配合，而活塞销与连杆的配合则应为间隙配合。（右上为基孔，右下为基轴）公差与配合的设计非基准制的应用 在实际生产中，由于结构或某些特殊的需要，允许采用非配合制配合。即非基准孔和非基准轴配合。（如图） 当机构中出现一个非基准孔（轴）和两个以上的轴（孔）配合时，其中肯定会有一

10、个非配合制配合。如图所示，箱体孔与滚动轴承和轴承端盖的配合。由于滚动轴承是标准件，它与箱体孔的配合选用基轴制配合，箱体孔的公差带代号为J7，箱体孔与端盖的配合可选低精度的间隙配合J7/f9 ，既便于拆卸又能保证轴承的轴向定位，还有利于降低成本。 公差与配合的设计二、公差等级的选用公差等级的选择的实质就是尺寸制造精度的确定。而尺寸的精度与加工的难易程度、加工的成本和零件的工作质量有关，公差等级越高，合格尺寸的大小越趋一致，配合精度就越高，但加工的成本也越高。合理选择公差等级的目的是为了解决机器零部件的使用要求与制造工艺之间的矛盾。因此，公差等级选择的基本原则是：在满足使在满足使用性能的前提下，尽

11、量选择较低的精度等级用性能的前提下，尽量选择较低的精度等级。公差与配合的设计公差与配合的设计2. 类比法参考从生产实践中总结出来的经验资料进行比较，选用 。 类比法是公差等级选用时一般所用的方法。 使用时可参考各种加工方法所能达到的公差等级表、公差等级应用范围表以及配合IT5至IT13级应用表等。 如图所示 。 公差与配合的设计各种加工方法所能达到的公差等级表 公差与配合的设计公差等级应用范围表公差与配合的设计配合IT5至IT13级应用表公差与配合的设计采用类比法选择公差等级时应考虑的问题1.应遵循工艺等价的原则，即相互结合的零件，其加工的难易程度应基本相当。2.相配合的零、部件的精度应相匹配

12、。如：与齿轮孔相配合的轴的精度就受齿轮精度的制约；与滚动轴承相配合的外壳孔和轴的精度应当与滚动轴承的精度相匹配。3.过渡配合与过盈配合的公差等级不能太低。一般孔的公差等级应不低于IT8级，轴的不低于IT7级（原因?)4.产品精度越高，加工工艺越复杂，生产成本越高。 公差与配合的设计三、配合的选用 配合的种类：间隙配合、过渡配合、过盈配合. 选用目的为了解决配合零件（孔和轴）在工作时的相互关系，保证机器工作时各个零件之间的协调，以实现预定的工作性质。选用任务当孔轴公差等级确定的情况下： 对基孔制配合，主要是确定轴的基本偏差代号； 对基轴制配合，主要是确定孔的基本偏差代号；公差与配合的设计配合的选

13、用方法1.计算法：理论计算把条件理想化和简单化，结果不完全符合实际，也比较麻烦，目前不常用。2.试验法：方法可靠，但成本较高，一般用于大批量产品的关键配合。3.类比法：根据各种配合类型的特征来选用。是目前选择配合的主要方法。公差与配合的设计各种配合的特征及选定 （1）间隙配合。间隙配合有AH（ah）共十一种，其特点是利用间隙贮存润滑油及补偿温度变形、安装误差、弹性变形等所引起的误差。 主要用于孔轴间有相对运动（转动和轴向移动）的动联接以及精确定位又便于拆卸的静联接。应用广泛，加紧固件后也可用于传递力矩。 主要依据变形、误差需要补偿间隙的大小、相对运动速度、是否要求定心或拆卸来选定。公差与配合的

14、设计各种配合的特征及选定 （2）过渡配合。过渡配合有JSN(jsn)共四种，其特点是定心精度高且可拆卸。 主要用于精确定位、结合件有相对运动或需方便装拆的场合。在加键、销等紧固件后用于传递力矩。 主要根据机构受力情况、定心精度和要求装拆次数来考虑选定。一般情况下定心要求高、受冲击负荷、不常拆卸的，可选较紧的基本偏差，如N（n），反之应选较松的配合，如：K（k）或JS（js）。公差与配合的设计各种配合的特征及选定 （3）过盈配合。过盈配合有PZC(pzc)共十二种。其特点是由于有过盈，装配后孔的尺寸被胀大而轴的尺寸被压小，产生弹性变形，在结合面上产生一定的正压力和摩擦力，用以传递力矩和紧固零件。

15、 主要用于结合件间无相对运动且又不要求拆卸的静联接。 用于精确定位时，可选择较小的过盈量。如还需传递扭矩或轴向力，则要加键、销等联接件。 直接用于传递扭矩和承受载荷时，应选用较大的过盈量。公差与配合的设计四、综合应用实例设计 图示中，齿轮轴上所需的配合如何设计？公差与配合的设计轴承内圈与轴之间的配合 首先，轴承是标准件，故选用基孔制。为了保证轴承内圈随传动轴一起转动，且不允许轴孔之间有相对运动，所以轴承内圈与轴的配合应具有一定的过盈。但又由于轴承内圈是薄壁零件，又常需要维修拆换，故过盈量不能太大,所以根据滚动轴承的配合特点，此处轴径的公差带取为k6（实为过盈配合）。（如图） （滚动轴承内圈与轴

16、配合情况比较特殊：间隙变过渡，过渡变过盈。选择时：动圈过盈，静圈间隙）公差与配合的设计60k6公差与配合的设计轴承外圈与箱体孔之间的配合 首先，由于轴承是标准件，因而在此选用基轴制。 其次为了保证该齿轮轴在受热伸长时有轴向游隙，采用轴承外圈为游动套圈并且通过调整轴承盖与箱体连接处的垫片来实现。因此轴承外圈与箱体孔之间采用最松的过渡配合，查表可知此处箱体孔的公差带取为J7（也可取为H7）。（如图） 公差与配合的设计95J7公差与配合的设计轴承盖与箱体孔之间的配合 为了保证轴承盖装拆方便，加之定心精度又不高，应采用间隙配合（间隙稍大一些）。 考虑到为使箱体孔制造方便，箱体孔应为光孔，因其公差带为保

17、证与滚动轴承外圈相配而选定配合代号为95J7，故轴承盖所选定的公差带为95f9（因为此处间隙的变动不影响其使用要求，选择较低的公差等级给加工制造带来方便，符合经济性要求）。在装配图上轴承盖与箱体孔之间的配合代号为95J7/ f9（该配合代号属于根据使用要求选定的非基准制任意配合类型）（如图）。 公差与配合的设计95J7/f9公差与配合的设计套筒与轴之间的配合 该套筒的作用是将轴上零件隔开以防止轴上零件发生轴向移动。 为使套筒装拆便利，一般采用较低的公差等级和较大的最小间隙。因该处轴颈与滚动轴承内圈相配，配合代号已确定为60k6，考虑到加工方便，套筒孔的公差带按非基准制任意配合类型选取为D11。

18、即它与轴的配合代号为60D11/k6。（如图）。 公差与配合的设计60D11/k6公差与配合的设计齿轮与齿轮轴之间的配合 由于该齿轮与齿轮轴之间由键来传递运动和动。但是，为了保证连接可靠和较好的定心精度，应选用70H7/r6小过盈配合或较紧的过渡配合70H7/n6。（如图）公差与配合的设计70h7/n6公差与配合的设计半联轴器与轴之间的配合 由于该半联轴器与齿轮轴之间由键来传递运动和动力。但是，为了保证连接可靠和较好的定心精度，所选配合应该偏紧一些，过盈量应该适当增大。按联轴器标准推荐选用60H7/r6 。（如图）公差与配合的设计50h7/r6公差与配合的设计综合以上分析，该齿轮轴处的配合代号

19、如图所示：95J795J750h7/r670h7/n660D11/k695J7/f960k660k6三、几何公差概述三、几何公差概述几何公差概述基本概念 零件在加工过程中受各种因素的影响，其实际几何要素与理想的几何要素不可避免地的存在差异，这种形状和位置差异统称为形位误差。为了满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造的经济性，设计时必须合理控制零件的形位误差，即对零件规定形状和位置公差，简称形位公差（几何公差）。几何公差由形状公差、方向公差、位置公差、跳动公差组成。几何公差概述几何公差的特征项目共计14种，如下图所示：几几何何公公差差形形状状公公差差方方向向公公差差跳跳动动公公差差直直线线度

20、度平平面面度度圆圆度度位位置置公公差差平平行行度度垂垂直直度度倾倾斜斜度度同同轴轴度度对对称称度度位位置置度度圆圆跳跳动动全全跳跳动动圆圆柱柱度度线线轮轮廓廓度度面面轮轮廓廓度度几何公差概述几何公差的特征项目和符号(一)几何公差概述几何公差的特征项目和符号(二)几何公差概述几何公差的特征项目和符号(三)几何公差概述几何公差的特征项目和符号(四)几何公差概述几何公差的特征项目和符号(五)几何公差概述几何公差的特征项目和符号(六)几何公差概述圆柱度 圆柱度公差带是半径为值t的两同轴圆柱面之间的区域。如右图所示，实际圆柱表面必须位于半径差为公差值0.05mm的两同轴圆柱面之间。 简单的说，圆柱度是两

21、个同心圆柱面，是圆度与直线度的组合。几何公差概述圆跳动 圆跳动是指被测提取要素在某个测量截面内相对于基准轴线的变动量。 圆跳动分径向圆跳动、端面圆跳动、斜向圆跳动三种。全跳动 全跳动是指整个被测提取要素相对于基准轴线的变动量。 全跳动分径向全跳动、端面全跳动两种。几何公差概述径向圆跳动 径向圆跳动公差带是在垂直于基准轴线的任一测量平面内半径为公差值t，且圆心在基准轴线上的两同心圆。 如图所示，d圆柱面绕基准线作无轴向移动的回转时，在任一测量平面内的径向跳动量都不得大于公差值0.05mm。几何公差概述端面圆跳动 端面圆跳动公差带是在与基准线同轴的任一直径的测量圆柱面上，沿母线方向为公差值t的圆柱面区域。 如图所示，当零件绕基准轴作无轴向移动的回转时，左端面上任一测量直径处的轴向跳动量都不得大于公差值0.05mm。几何公差概述径向全跳动 径向全跳动公差带是半径差为公差值t，且与基准轴线同轴的两圆柱面之间的区域。 如图