《互换性与技术测量基础》课件01尺寸公差、配合及检测

项目一

尺寸公差、配合及检测

通过本项目的学习，需要掌握有关尺寸公差、极限偏差等术语的定义及有关计算方法。理解配合制的概念及尺寸公差等级的选用、配合类型的选择。教学导读1能够正确读出零件图纸上的尺寸公差，理解其符号的含义；正确选择量具、并使用量具对给定的孔、轴进行精度评价。配合类型的选择，外圆面和内孔配合的误差检测。学生需掌握知识点2重点和难点3第一部分

理论基础知识1.1概述

尺寸公差和配合是机械工程专业方面重要的基础标准，它不仅用于圆柱内、外表面的结合，也用于其它结合中由单一尺寸确定的部分，例如：键结合中的键宽与槽宽，花键结合中的外径、内径，以及键齿宽与键槽宽等。

新修订的尺寸公差与配合标准由以下标准组成：《产品几何技术规范（GPS）极限与配合第1部分：公差、偏差和配合的基础》（GB/T1800.1—2009）；《产品几何技术规范（GPS）极限与配合第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差表》；（GB/T1800.2—2009）；《产品几何技术规范（GPS）极限与配合公差带和配合的选择》（GB/T1801—2009）；《公差与配合

尺寸至18mm孔、轴公差带》（GB/T1803—2003）；《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》（GB/T1804—2000）。1.1概述1.1.1孔、轴的概念

孔是工件的圆柱内表面，也包括非圆柱内表面（由两平行平面或切面形成的包容面），如图1-1所示。孔的直径尺寸用D表示。图1-1孔与轴（a）

（b）

（c）孔11.1.1孔、轴的概念轴是指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由两平行平面或切面形成的被包容面）如图1-1所示。轴的直径尺寸用d表示。图1-1孔与轴（a）

（b）

（c）轴21.1.2有关尺寸的术语及定义

尺寸是指用特定单位表示线性尺寸值的数值。长度值包括:直径、半径、宽度、深度、高度和中心距等。在机械工程图样中，常用毫米（mm）作为尺寸的特定单位。

公称尺寸是设计给定的尺寸，孔的公称尺寸用D表示，轴的公称尺寸用d表示。通过公称尺寸，再结合上、下偏差便可算出极限尺寸。尺寸（线性尺寸或长度尺寸）1公称尺寸（基本尺寸D，d）21.1.2有关尺寸的术语及定义

实际尺寸是指“通过测量”所得的尺寸。孔的实际尺寸用Da

表示，轴的实际尺寸用da

表示。由于存在测量误差，实际尺寸并非是被测尺寸的真值。又由于存在形状误差，工件上各处的实际尺寸往往是不同的值。实际尺寸（Da，da）31.1.2有关尺寸的术语及定义

极限尺寸是指“允许尺寸变化”的两个界限值，如图1-2所示。极限尺寸是以公称尺寸为基数来确定的。图1-2孔、轴的极限尺寸极限尺寸（Dmax

，dmax

和Dmin

，dmin）41.1.3有关偏差、公差的术语及定义

某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为尺寸偏差，简称偏差。实际尺寸减去其公称尺寸所得的代数差称为实际偏差。孔的实际偏差：轴的实际偏差：偏差（尺寸偏差）1实际偏差（Ea，ea）21.1.3有关偏差、公差的术语及定义

极限尺寸减去其公称尺寸所得的代数差，称为极限偏差。（1）上偏差（上极限偏差）

最大极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为上偏差。孔的上偏差用ES表示，轴的上偏差用es表示。极限偏差（ES，es；EI，ei）31.1.3有关偏差、公差的术语及定义（2）下偏差（下极限偏差）

最小极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为下偏差。孔的下偏差用EI表示，轴的下偏差用ei表示。孔的极限偏差：轴的极限偏差：极限偏差（ES，es；EI，ei）31.1.3有关偏差、公差的术语及定义

允许尺寸的变动量称为尺寸公差，简称“公差”。公差是用以限制误差的，工件的误差在公差范围内即为合格；反之，则不合格。公差（尺寸公差，Th，Ts）4（a）公差与配合（b）公差带图1.1.3有关偏差、公差的术语及定义图1-3孔、轴的公称尺寸、极限偏差、尺寸公差及公差带之间的关系公差（尺寸公差，Th，Ts）4孔的公差：轴的公差：1.1.3有关偏差、公差的术语及定义公差（尺寸公差，Th，Ts）4表1-1尺寸公差与尺寸极限偏差的区别和联系1.1.3有关偏差、公差的术语及定义1.1.3有关偏差、公差的术语及定义（1）公差带

由代表上偏差和下偏差（或由最大极限尺寸和最小极限尺寸）的两条平行直线所限定的区域，称为尺寸公差带，简称公差带。公差带是代表公差大小的区域，可以用公差带图来表示，如图1-3（b）所示。公差带（尺寸公差带）及公差带图51.1.3有关偏差、公差的术语及定义（2）零线

为了确定极限偏差的基准线，用一条水平线表示极限偏差的起始线，极限偏差的这条基准线即为“零线”。（3）公差带图

公差带图是用来表示公差大小和公差带相对于零线位置的图形。公差带图可以直观、形象地表示公称尺寸、极限偏差或极限尺寸和尺寸公差之间的关系。公差带（尺寸公差带）及公差带图51.1.3有关偏差、公差的术语及定义（4）标准公差

极限与配合标准中，用来确定公差带大小的任一公差称为标准公差。（5）基本偏差

用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差称为基本偏差。一般以公差带靠近零线的那一个极限偏差作为基本偏差。公差带（尺寸公差带）及公差带图5例1-1：写出孔的极限偏差、公差值，并画出公差带图。图1-4例1-1的公差带图1.1.3有关偏差、公差的术语及定义（1）轴（2）孔（3）轴例1-2：指出下列尺寸的公差和基本偏差。1.1.3有关偏差、公差的术语及定义图1-5例1-2的公差带图1.1.4有关配合的术语及定义

配合是指公称尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。

在孔与轴的配合中，孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差，当差值为正时称为间隙，用X表示；当差值为负时称为过盈，用Y表示。配合1间隙或过盈21.1.4有关配合的术语及定义

国家标准规定配合分为“间隙配合、过盈配合和过渡配合”三种类型。（1）间隙配合（2）过盈配合（3）过渡配合配合种类3

具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合称为间隙配合。在间隙配合中，孔的公差带在轴的公差带之上，如图1-6所示。1.1.4有关配合的术语及定义（1）间隙配合图1-6间隙配合公差带图（2）过盈配合1.1.4有关配合的术语及定义

具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。在过盈配合中，孔的公差带在轴的公差带之下，如图1-7所示。图1-7过盈配合公差带图1.1.4有关配合的术语及定义（3）过渡配合

可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合。此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠，过渡配合是介于间隙配合与过盈配合之间的一种配合，但其间隙量或过盈量都较小，如图1-8所示。图1-8过渡配合公差带图1.1.4有关配合的术语及定义

允许间隙或过盈的变动量称为配合公差Tf，是一个绝对值。配合公差的大小表明配合松紧程度的变化范围，配合公差越大，孔、轴的配合精度越低；反之，配合精度越高。配合公差：配合公差（Tf）4（a）孔和轴配合；（a）孔和轴配合；（a）孔和轴配合。

例1-3：求下列孔、轴配合的（1）公称尺寸；（2）上、下偏差；（3）尺寸公差；（4）配合公差；（5）画公差带图，并判断配合类型；（6）极限间隙或极限过盈,平均间隙或平均过盈。1.1.4有关配合的术语及定义配合公差（Tf）4图1-9例1-3的公差带图1.1.4有关配合的术语及定义配合公差（Tf）41.2尺寸公差与配合标准的主要内容1.2.1配合制及标准公差等级

配合制是以两个相配合的零件中的其中一个零件为基准件，并对其选定标准公差带，将其公差带位置固定，而改变另一个零件的公差带位置，从而形成各种配合的一种制度。国家标准规定了两种配合制，即基孔制和基轴制。1.2.1配合制及标准公差等级

基孔制是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的一种制度。如图1-10（a）所示。

基轴制是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。如图1-10（b）所示。基孔制1基轴制2图1-10基准制1.2.1配合制及标准公差等级1.2.1配合制及标准公差等级

确定尺寸精确程度的等级称为公差等级。不同零件和零件上不同部位的尺寸，对精确程度的要求往往不同，为满足生产的需要，国家标准设置了20个尺寸公差等级（简称公差等级），它们分别是：01级、0级、1级、2级…18级；各级标准公差的代号分别为IT01、IT0、IT1、IT2…IT18。在这20个标准尺寸公差等级中，01级精度最高，其余等级对应的精度依次降低、标准公差值也依次增大。公差等级3表1-2标准公差数值（摘自GB/T1800.1—2009）1.2.1配合制及标准公差等级1.2.2基本偏差系列

基本偏差是用来确定公差带相对于零线位置的偏差，是对公差带位置的标准化，其数量将决定配合种类的数量。为了满足机器中各种不同性质和不同松紧程度的配合需要，国家标准对孔和轴分别规定了28个公差带位置，分别由28个基本偏差来确定。1.2.2基本偏差系列

基本偏差代号用拉丁字母表示，孔用大写字母表示，轴用小写字母表示。28种基本偏差代号由26个拉丁字母中除去5个容易与其它参数混淆的字母I、L、O、Q、W、（i、l、o、q、w），剩下的21个字母加上7个双写的字母CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC（cd、ef、fg、js、za、zb、zc）组成。这28种基本偏差构成了基本偏差系列。基本偏差代号11.2.2基本偏差系列图1-11基本偏差系列图基本偏差系列图及其特征21.2.2基本偏差系列（1）轴的基本偏差数值

轴的基本偏差数值是以基孔制配合为基础，按照各种配合要求，再根据生产实践经验和统计分析结果得出的一系列公式，经计算后圆整尾数而得出。公称尺寸d≤500mm的轴的基本偏差数值参考表1-3。基本偏差数值3（2）孔的基本偏差数值1.2.2基本偏差系列

孔的基本偏差数值是由同名的轴的基本偏差换算得到的。孔的基本偏差按以下两种规则换算：①通用规则：用同一字母表示的孔、轴的基本偏差的绝对值相等，符号相反。孔的基本偏差是轴的基本偏差相对于零线的倒影。②特殊规则：用同一字母表示的孔、轴的基本偏差的符号相反，而绝对值相差一个Δ值。基本偏差数值3当孔与轴组成配合时配合代号写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号，如H7/g6或

。若公称尺寸为φ50的孔、轴配合，则表示为如φ50H7/g6或。1.2.3极限与配合在图样上的标注

孔、轴的公差带代号由基本偏差代号和公差等级数字共同组成，例如H7、F7、K7等为孔的公差带代号，h7、g6、m6等为轴的公差带代号。公差带代号与配合代号11.2.3极限与配合在图样上的标注

零件图中尺寸公差的标注形式如图1-12所示。在装配图上，主要标注公称尺寸和配合代号，即标注孔、轴的公称尺寸、基本偏差代号及公差等级。如图1-13所示。图1-12尺寸公差在零件图上的标注尺寸公差与配合在图样中的标注形式2图1-13配合尺寸在装配图上的标注1.2.3极限与配合在图样上的标注尺寸公差与配合在图样中的标注形式2

国家标准规定了一般、常用和优先轴用公差带共116种，如图1-14所示。图中方框内的59种为常用公差带，圆圈内的13种为优先公差带。1.2.3极限与配合在图样上的标注

国家标准规定了一般、常用和优先孔用公差带共105种，如图1-15所示。图中方框内的44种为常用公差带，圆圈内的13种为优先公差带。常用和优先的公差带31.2.3极限与配合在图样上的标注图1-14一般、常用和优先的轴公差带图1-15一般、常用和优先的孔公差带1.2.3极限与配合在图样上的标注1.2.3极限与配合在图样上的标注

国家标准规定了基孔制常用配合59种、优先配合13种；基轴制常用配合47种，优先配合13种。常用和优先的配合41.2.3极限与配合在图样上的标注

按照“工艺等价性原则”，对于孔、轴之间的配合，若分别采用基孔制与基轴制时，且使得两种配合制的孔、轴公差等级对应相等、两种配合所产生的极限盈隙（极限间隙量或极限过盈量）对应相等，则认为这两种配合的配合性质相同，称它们为“同名配合”。例如，φ25H7/f6与φ25F7/h6为同名配合。孔、轴的同名配合51.2.4一般公差

——线性尺寸的未注公差、角度尺寸的未注公差（GB/T1804—2000）

在车间普通工艺条件下，机床设备一般加工能力可保证的公差称为一般公差。

在正常维护和操作情况下，一般公差代表生产车间的一般经济加工精度。GB/T1804—2000《一般公差

线性尺寸的未注公差的和角度尺寸的未注公差》采用了国际标准中的有关部分，代替了GB1804—1992《一般公差

线性尺寸的未注公差》。表1-7线性尺寸的未注极限偏差数值（摘自GB/T1804—2000）单位：mm1.2.4一般公差

——线性尺寸的未注公差、角度尺寸的未注公差（GB/T1804—2000）1.3尺寸公差与配合的选用1.3.1配合制的选择

基孔制和基轴制是两种平行的配合制度，在进行配合制的选择时，应从零件的结构、工艺性和经济性等方面综合分析，合理确定配合制，使得所选择的基准制应有利于零件的加工、装配和降低制造成本。1.3尺寸公差与配合的选用1.3.1配合制的选择

因为在加工孔时，当孔的公称尺寸、公差等级相同而基本偏差改变时，就需要更换刀具、量具。而在加工轴时，用一种规格的磨砂轮或车刀，可以加工不同基本偏差的轴，并且可以用通用量具对轴进行测量。一般情况下优先选用基孔制11.3.1配合制的选择（1）当在机械制造中采用具有一定公差等级的冷拉钢材，其外径不经切削加工即能满足使用要求时，就应选择基轴制。（2）由于零件结构上的特点，宜采用基轴制。（a）活塞组件的配合

（b）基孔制

（c）基轴制图1-19基准制选择示例Ⅰ——活塞销轴与连杆铜套孔、活塞孔之间的配合在下列情况下，应选用基轴制21.3.1配合制的选择（a）滚动轴承的内、外圈与轴颈及轴承孔之间的配合

（b）滚动轴承外圈和轴承座孔的公差带图图1-20基准制选择示例Ⅱ——滚动轴承与轴颈、轴承座孔之间的配合与标准件配合时，应以标准件为基准件来确定配合制31.3.1配合制的选择

非配合制配合是指由不包含基本偏差H和h的任一孔、轴公差带组成的配合。

如图1-20所示，轴承座孔同时与滚动轴承外圈和端盖配合。在特殊需要时可采用非配合制配合41.3.2公差等级的选择

选择公差等级的基本原则是：在满足零件使用要求的前提下，尽量选取较低的公差等级。

公差等级的选择常采用类比法，即参考从生产实践中总结出来的经验资料，联系待定零件的工艺、配合和结构等特点，经分析后再确定公差等级。1.3.2公差等级的选择

生产中一般要求孔和轴的工艺等价性相同，即加工孔和轴的难易程度应相当。

对过渡配合和过盈配合，一般不允许其配合的间隙或过盈变动太大，因此公差等级不能太低，孔可选标准公差ITn≤IT8，轴可选标准公差ITn≤IT7。间隙配合可不受此限制，但间隙小的其配合公差等级应较高，间隙大的配合公差等级可以低些。

用类比法选择公差等级时，应熟悉各个公差等级的应用范围和各种加工方法所能达到的公差等级。联系工艺1联系工艺2联系零部件的相关精度要求31.3.3配合种类的选择

在进行配合的选择时，应尽可能地选用国家标准推荐的优先和常用配合。

如果优先和常用配合不能满足要求时，可选择标准中推荐的一般用途的孔、轴公差带，并按需要组成配合。选择配合的方法一般有三种：1.计算法2.试验法3.类比法1.3.4各种配合的特征及应用示例

选择配合种类的主要依据是零部件的使用要求和工作条件。首先要确定配合的类别，选定是间隙配合、过渡配合，还是过盈配合。1.3.5选择配合种类时应考虑的主要因素

相互配合的孔与轴的定心精度要求高时，不易选用间隙配合，多选用过渡配合或过盈配合。其中过盈配合能保证较高的定心精度。

若载荷较大，对过盈配合的过盈量应增大；对过渡配合要选用产生过盈量概率较大的过渡配合。孔和轴的定心精度1

受

载

情

况21.3.5选择配合种类时应考虑的主要因素

经常拆装的孔、轴比不经常拆装的孔、轴的配合要松些。有些场合中，相互配合的零件之间虽然不经常拆装，但受结构限制而装配困难，这时应该选择松一些的配合。

由于塑性材料在外力或受热等情况下容易变形，因此当配合件中的其中一零件为塑性材料时，选择配合时可适当增大过盈量或减小间隙量。拆

装

情

况3配合件的材料41.3.5选择配合种类时应考虑的主要因素

零部件之间配合时产生的装配变形量应给予考虑，如图1-21所示。图1-21考虑装配变形的结构及配合装配变形51.3.5选择配合种类时应考虑的主要因素

当工作温度与装配温度相差较大时