第二章極限與配合基礎(chǔ)第一節(jié)概述第二節(jié)基本術(shù)語與定義第三節(jié)極限與配合的標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)線性尺寸的未注公差第五節(jié)公差與配合在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用返回第一節(jié)概述機(jī)械行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，而孔、軸配合是機(jī)械制造中最廣泛的一種配合，它對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的使用性能和壽命有很大的影響，所以說孔、軸配合是機(jī)械工程當(dāng)中重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，它不僅適用于圓柱形孔、軸的配合，也適用于由單一尺寸確定的配合表面的配合。為了保證互換性，統(tǒng)一設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、使用和維修，特制定孔、軸的極限與配合的國家標(biāo)準(zhǔn)?？?、軸的極限與配合的標(biāo)準(zhǔn)化是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)基礎(chǔ)工作，是推行科學(xué)管理、推動(dòng)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步和提高企業(yè)管理水平的重要手段。它不僅可防止產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)中的混亂，有利于工藝過程、產(chǎn)品使用和維修的經(jīng)濟(jì)性，還利于刀具、量具等的標(biāo)準(zhǔn)化。下一頁返回第一節(jié)概述機(jī)械產(chǎn)品的各種零部件在進(jìn)行機(jī)械的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)后計(jì)算出了基本尺寸，接下來就要進(jìn)行尺寸的精度設(shè)計(jì)。為了使零件具有互換性，必須保證零件的尺寸、幾何形狀和相互位置以及表面特征技術(shù)要求的一致性。就尺寸而言，互換性要求尺寸的一致性，但并不是要求零件都準(zhǔn)確地制成一個(gè)指定的尺寸，而只要求尺寸在某一合理的范圍內(nèi)。對(duì)于相互結(jié)合的零件，這個(gè)范圍既要保證相互結(jié)合的尺寸之間形成一定的關(guān)系，以滿足不同的使用要求，又要在制造上經(jīng)濟(jì)合理，這樣就形成了“極限與配合”的概念?！皹O限”用于協(xié)調(diào)機(jī)器零件使用要求與制造經(jīng)濟(jì)性之間的矛盾，“配合”則反映零件組合時(shí)相互之間的關(guān)系。上一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義一、要素方面的術(shù)語和定義１.尺寸要素尺寸要素是指由一定大小的線性尺寸或角度尺寸確定的幾何形狀。尺寸要素可以是圓柱形、球形、兩平行對(duì)應(yīng)面、圓錐形或楔形。２.公稱（組成）要素由一個(gè)或幾個(gè)公稱組成要素導(dǎo)出的中心點(diǎn)、軸線或中心平面，如圖２－１（ａ）所示。３.實(shí)際（組成）要素由接近實(shí)際（組成）要素所限定的工件實(shí)際表面的組成要素部分，如圖２－１（b）所示。下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義４.提取組成要素按規(guī)定方法，由實(shí)際（組成）要素提取有限數(shù)目的點(diǎn)所形成的實(shí)際（組成）要素的近似替代，如圖２－１（c）所示。５.提取導(dǎo)出要素由一個(gè)或幾個(gè)提取組成要素得到的中心點(diǎn)、中心線或中心面［見圖２－１（c）］。提取圓柱面的導(dǎo)出中心線稱為提取中心線；兩相對(duì)提取平面的導(dǎo)出中心面稱為提取中心面。６.擬合組成要素按規(guī)定方法，由提取組成要素形成的并具有理想形狀的組成要素，如圖２－１（d）所示。上一頁下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義７.擬合導(dǎo)出要素由一個(gè)或幾個(gè)擬合組成要素導(dǎo)出的中心點(diǎn)、軸線或中心平面，如圖２－１（d）所示。二、尺寸方面的術(shù)語及定義１.尺寸以特定單位表示線性尺寸值的數(shù)值，如長度、寬度、高度、半徑、直徑及中心距等。在機(jī)械工程圖中，通常以毫米（ｍｍ）為單位。上一頁下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義２.公稱尺寸（Ｄ、ｄ）由圖樣規(guī)范確定的理想形狀要素的尺寸，如圖２－２所示。公稱尺寸可以是一個(gè)整數(shù)或一個(gè)小數(shù)值，例如３２，１５，８.７５，０.５，…?？椎幕境叽缬么髮懽帜浮埃摹眮肀硎?，軸的基本尺寸用小寫字母“ｄ”來表示。３.實(shí)際尺寸（Ｄａ、ｄａ）通過測量獲得的尺寸。由于存在測量誤差，實(shí)際尺寸處處不等且并非是尺寸的真值。４.極限尺寸尺寸要素允許的尺寸的兩個(gè)極端。提取組成要素的實(shí)際尺寸應(yīng)位于其中，也可達(dá)到極限尺寸。上一頁下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義１）上極限尺寸（Ｄｍａｘ、ｄｍａｘ）尺寸要素允許的最大尺寸，如圖２－２所示。２）下極限尺寸（Ｄｍｉｎ、ｄｍｉｎ）尺寸要素允許的最小尺寸，如圖２－２所示。三、偏差、公差方面的術(shù)語及定義１.極限制經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的公差與偏差制度。２.偏差某一尺寸減其公稱尺寸所得的代數(shù)差。上一頁下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義１）上極限偏差（ＥＳ，ｅｓ）上極限尺寸減其公稱尺寸所得的代數(shù)差，如圖２－２所示。２）下極限偏差（ＥＩ，ｅｉ）下極限尺寸減其公稱尺寸所得的代數(shù)差，如圖２－２所示。３.實(shí)際偏差（Ｅａ，ｅａ）實(shí)際尺寸減其公稱尺寸所得的代數(shù)差?？椎膶?shí)際偏差Ｅａ＝Ｄａ－Ｄ軸的實(shí)際偏差ｅａ＝ｄａ－ｄ上一頁下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義４.零線表示公稱尺寸的一條直線，以其為基準(zhǔn)確定偏差和公差，如圖２－２所示。５.基本偏差在極限與配合制中，確定公差帶相對(duì)零線位置的那個(gè)極限偏差。它可以是上極限偏差或下極限偏差，一般為靠近零線的那個(gè)偏差，圖２－２所示為下極限偏差。６.公差１）尺寸公差（簡稱公差）上極限尺寸減下極限尺寸之差，或上極限偏差減下極限偏差之差。它是允許尺寸的變動(dòng)量，如圖２－２所示。上一頁下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義２）標(biāo)準(zhǔn)公差（ＩＴ）極限與配合制中，所規(guī)定的任一公差。７.公差帶圖為了能更直觀地分析說明公稱尺寸、極限偏差和公差三者之間的關(guān)系，提出了公差帶圖。公差帶圖由零線和尺寸公差帶組成，如圖２－３所示。四、配合方面的術(shù)語及定義１.孔孔通常指工件的圓柱形內(nèi)尺寸要素，也包括非圓柱形的內(nèi)尺寸要素（由兩平行平面或切面形成的包容面）。上一頁下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義孔的內(nèi)部沒有材料，從裝配關(guān)系上看孔是包容面?？椎闹睆接么髮懽帜浮埃摹北硎荆鐖D２－４所示，Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４各尺寸都為孔尺寸。２.軸軸通常指工件的圓柱形外尺寸要素，也包括非圓柱形的外尺寸要素（由兩平行平面或切面形成的被包容面）。軸的內(nèi)部有材料，從裝配關(guān)系上看軸是被包容面。軸的直徑用小寫字母“ｄ”表示，如圖２－４所示，ｄ１、ｄ２、ｄ３各尺寸都為軸尺寸。極限與配合標(biāo)準(zhǔn)中的孔、軸都是由單一的主要尺寸構(gòu)成的，例如圓柱體的直徑、鍵與鍵槽的寬度等。上一頁下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義孔和軸的區(qū)別：從裝配關(guān)系上看，孔是包容面，軸是被包容面；從加工過程上看，隨著切削余量的減少，孔的尺寸是由小變大，軸的尺寸是由大變??；此外，孔、軸在測量上也有所不同，例如測孔用內(nèi)卡尺，測軸用外卡尺。３.配合公稱尺寸相同并且相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系，稱為配合。４.間隙孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸之差為正。間隙用大寫字母“Ｘ”表示，如圖２－５（ａ）所示。上一頁下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義５.過盈孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸之差為負(fù)。過盈用大寫字母“Ｙ”表示，如圖２－５（ｂ）所示。６.配合種類國家標(biāo)準(zhǔn)把配合種類分為三類：間隙配合、過盈配合、過渡配合。７.配合公差配合公差是組成配合的孔與軸的公差之和。它是允許間隙或過盈的變動(dòng)量，用Ｔｆ表示。配合公差是設(shè)計(jì)人員根據(jù)零件的使用要求所確定的。配合公差越大，配合精度越低；配合公差越小，配合精度越高。上一頁下一頁返回第二節(jié)基本術(shù)語與定義五、配合制１.配合制配合制為同一極限制的孔和軸組成的一種配合制度，即兩個(gè)相配合的零件中的一個(gè)零件為基準(zhǔn)件，并對(duì)其選定標(biāo)準(zhǔn)公差帶，將其公差帶位置固定，然后改變另一個(gè)零件的公差帶位置，從而形成各種配合的制度。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種配合制，即基孔制和基軸制。上一頁返回第三節(jié)極限與配合的標(biāo)準(zhǔn)公差與配合國家標(biāo)準(zhǔn)是用于尺寸精度設(shè)計(jì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，它是按照標(biāo)準(zhǔn)公差系列標(biāo)準(zhǔn)化和基本偏差系列標(biāo)準(zhǔn)化的原則制定的。最新的公差與配合的國家標(biāo)準(zhǔn)包括：ＧＢ／Ｔ１８００.１—２００９《公差、偏差和配合的基礎(chǔ)》、ＧＢ／Ｔ１８００.２—２００９《標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)和孔、軸的極限偏差表》、ＧＢ／Ｔ１８０１—２００９《極限與配合公差帶和配合的選擇》、ＧＢ／Ｔ１８０４—２０００《一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差》幾部分。下一頁返回第三節(jié)極限與配合的標(biāo)準(zhǔn)一、標(biāo)準(zhǔn)公差系列標(biāo)準(zhǔn)公差系列是以國家標(biāo)準(zhǔn)制定的一系列由不同的基本尺寸和不同的公差等級(jí)組成的標(biāo)準(zhǔn)公差值。標(biāo)準(zhǔn)公差值用來確定任一標(biāo)準(zhǔn)公差值的大小，也就是確定公差帶的大?。▽挾龋?。二、基本偏差系列１.基本偏差及其作用基本偏差是指兩個(gè)極限偏差當(dāng)中靠近零線或位于零線的那個(gè)偏差，它是用來確定公差帶位置的參數(shù)。上一頁下一頁返回第三節(jié)極限與配合的標(biāo)準(zhǔn)為了滿足各種不同配合的需要，國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)孔和軸分別規(guī)定了２８種基本偏差（見圖２－１４）和（見表２－４），它們用拉丁字母表示，其中孔用大寫拉丁字母表示，軸用小寫拉丁字母表示。在２６個(gè)字母中除去５個(gè)容易和其他參數(shù)混淆的字母“Ｉ（ｉ）、Ｌ（ｌ）、Ｏ（ｏ）、Ｑ（ｑ）、Ｗ（ｗ）”外，其余２１個(gè)字母再加上７個(gè)雙寫字母“ＣＤ（ｃｄ）、ＥＦ（ｅｆ）、ＦＧ（ｆｇ）、ＪＳ（ｊｓ）、ＺＡ（ｚａ）、ＺＢ（ｚｂ）、ＺＣ（ｚｃ）”共計(jì)２８個(gè)字母或字母組合作為２８種基本偏差的代號(hào)，基本偏差代號(hào)見表２－４。在２８個(gè)基本偏差代號(hào)中，其中ＪＳ和ｊｓ的公差帶是關(guān)于零線對(duì)稱的，并且逐漸代替近似對(duì)稱的基本偏差Ｊ和ｊ，它的基本偏差和公差等級(jí)有關(guān)，而其他基本偏差和公差等級(jí)沒有關(guān)系。上一頁下一頁返回第三節(jié)極限與配合的標(biāo)準(zhǔn)２.基本偏差的構(gòu)成規(guī)律１）軸的基本偏差在基孔制的基礎(chǔ)上，根據(jù)大量科學(xué)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出了軸的基本偏差的計(jì)算公式，見表２－５。ａ～ｈ的基本偏差是上偏差，與基準(zhǔn)孔配合是間隙配合，最小間隙正好等于基本偏差的絕對(duì)值；ｊ、ｋ、ｍ、ｎ與基準(zhǔn)孔配合是過渡配合；ｐ～ｚｃ的基本偏差是下偏差，與基準(zhǔn)孔配合是過盈配合。基本尺寸≤５００ｍｍ軸的基本偏差數(shù)值表，而軸的另一個(gè)偏差是根據(jù)基本偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差的關(guān)系，按照ｅｓ＝ｅｉ＋ＩＴ或ｅｉ＝ｅｓ－ＩＴ計(jì)算得出的。上一頁下一頁返回第三節(jié)極限與配合的標(biāo)準(zhǔn)２）孔的基本偏差對(duì)于基本尺寸≤５００ｍｍ的孔的基本偏差是根據(jù)軸的基本偏差換算得出的。換算原則是：在孔、軸同級(jí)配合或孔比軸低一級(jí)的配合中，基軸制配合中孔的基本偏差代號(hào)與基孔制配合中軸的基本偏差代號(hào)相當(dāng)時(shí)（例如φ４０Ｇ７／ｈ６中孔的基本偏差Ｇ對(duì)應(yīng)于φ４０Ｈ６／ｇ７中軸的基本偏差ｇ），應(yīng)該保證基軸制和基孔制的配合性質(zhì)相同（極限間隙或極限過盈相同）。上一頁下一頁返回第三節(jié)極限與配合的標(biāo)準(zhǔn)三、公差帶與配合在圖樣上的標(biāo)注在零件圖上只標(biāo)注極限偏差數(shù)值圖２－１５所示。四、常用公差帶與配合由前所知，ＧＢ／Ｔ１８００.１—２００９《極限與配合第１部分：公差、偏差和配合的基礎(chǔ)》中規(guī)定了２０種公差等級(jí)及孔、軸２８種基本偏差，這樣，孔可組成５４３種公差帶，軸可組成５４４種公差帶，由這些公差帶可組成近３０萬種的配合。如果不加以限制，任意選用這些種公差帶配合，將不利于生產(chǎn)與管理。為了減少零件、刀具、量具和工藝裝備的品種及規(guī)格，國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所選用的公差帶與配合做出了必要的限制。上一頁下一頁返回第三節(jié)極限與配合的標(biāo)準(zhǔn)在常用尺寸段，ＧＢ／Ｔ１８０１—２００９《極限與配合公差帶和配合的選擇》根據(jù)我國工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要，考慮今后的發(fā)展，規(guī)定了一般、常用和優(yōu)先孔公差帶１０５種，其中帶方框的４４種為常用公差帶，帶圓圈的１３種為優(yōu)先公差帶，如圖２－２１所示。一般、常用和優(yōu)先軸公差帶１１９種，其中帶方框的５９種為常用公差帶，帶圓圈的１３種為優(yōu)先公差帶，如圖２－２２所示。國家標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了基孔制常用配合５９種，其中優(yōu)先配合１３種，見表２－８?；S制常用配合４７種，其中優(yōu)先配合１３種，見表２－９。上一頁返回第四節(jié)線性尺寸的未注公差一、未注公差的概念未注公差（也叫一般公差）是指在普通工藝條件下，普通機(jī)床設(shè)備一般加工能力就可達(dá)到的公差，它包括線性和角度的尺寸公差。在正常維護(hù)和操作情況下，它代表車間一般加工精度。未注公差可簡化制圖，使圖樣清晰易讀；節(jié)省圖樣設(shè)計(jì)的時(shí)間，設(shè)計(jì)人員只要熟悉未注公差的有關(guān)規(guī)定并加以應(yīng)用，可不必考慮其公差值；未注公差在保證車間的正常精度下，一般不用檢驗(yàn)；未注公差可突出圖樣上標(biāo)注的公差，使其在加工和檢驗(yàn)時(shí)可以引起足夠的重視。下一頁返回第四節(jié)線性尺寸的未注公差二、未注公差的國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)把未注公差規(guī)定了４個(gè)等級(jí)。這４個(gè)公差等級(jí)分別為：精密級(jí)（ｆ）、中等級(jí)（ｍ）、粗糙級(jí)（ｃ）和最粗級(jí)（ｖ）。線性尺寸的一般公差等級(jí)及其極限偏差數(shù)值見表２－１０，倒圓半徑和倒角高度尺寸的一般公差及其極限偏差數(shù)值見表２－１１，角度尺寸的一般公差等級(jí)及其極限偏差數(shù)值見表２－１２。上一頁下一頁返回第四節(jié)線性尺寸的未注公差三、未注公差的表示方法未注公差在圖樣上只標(biāo)注基本尺寸，不標(biāo)注基本偏差，但是應(yīng)該在圖樣上的技術(shù)要求中的有關(guān)技術(shù)文件或標(biāo)準(zhǔn)中，用本標(biāo)準(zhǔn)號(hào)和公差等級(jí)代號(hào)表示。例如，選用中等級(jí)時(shí)，則表示為ＧＢ／Ｔ１８０４—ｍ。上一頁返回第五節(jié)公差與配合在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用一、基準(zhǔn)制的選擇基孔制和基軸制是兩種平行的配合制度，在一定條件下，同名配合的配合性質(zhì)相同，（如φ３０Ｈ７／ｒ６和φ３０Ｒ７／ｈ６，φ３０Ｈ８／ｆ８和φ３０Ｆ７／ｈ８，這樣兩種基準(zhǔn)制的配合稱為“同名配合”。）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基準(zhǔn)制的目的是獲得一系列不同配合性質(zhì)的配合，以滿足零件配合需要，又不致使實(shí)際選用的零件極限尺寸數(shù)目繁雜，以便于制造，從而獲得良好的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益，因此，基準(zhǔn)制的選擇主要考慮零件結(jié)構(gòu)、加工工藝、裝配工藝以及經(jīng)濟(jì)性。也就是說，所選擇的基準(zhǔn)制應(yīng)當(dāng)有利于零件加工、裝配和降低制造成本。下一頁返回第五節(jié)公差與配合在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，為了減少定值刀具和量具的規(guī)格和種類，應(yīng)該優(yōu)先選用基孔制。但是有些情況下采用基軸制比較經(jīng)濟(jì)合理。二、公差等級(jí)的選擇選用公差等級(jí)是為了解決使用要求與制造經(jīng)濟(jì)性之間的矛盾。公差等級(jí)選用的基本原則是