為什么會(huì)有公差與配合的概念？

這個(gè)得從互換性說(shuō)起！什么是互換性？在機(jī)械和儀器制造工業(yè)中，零、部件的互換性是指在同一規(guī)格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑選或附加修配（如鉗工修理）就能裝在機(jī)器上，達(dá)到規(guī)定的性能要求。

為滿足機(jī)械制造中零件所具有的互換性，要求生產(chǎn)零件尺寸應(yīng)在允許的公差范圍之內(nèi)。這就必須對(duì)一種零件的形式、尺寸、精度、性能等規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。同類產(chǎn)品還需按尺寸大小合理分檔，以減少產(chǎn)品的系列，這就是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。

1）從使用方面看，如人們經(jīng)常使用的自行車和手表的零件，生產(chǎn)中使用的各種設(shè)備的零件等，當(dāng)它們損壞以后，修理人員很快就可以用同樣規(guī)格的零件換上，恢復(fù)自行車、手表和設(shè)備的功能。而在某些情況下，互換性所起的作用還很難用價(jià)值來(lái)衡量。例如在戰(zhàn)場(chǎng)上，要立即排除武器裝備的故障，繼續(xù)戰(zhàn)斗，這時(shí)做主零、部件的互換性是絕對(duì)必要的。

2）從制造方面來(lái)看，互換性是提高生產(chǎn)水平和進(jìn)行文明生產(chǎn)的有力手段。裝配時(shí)，不需輔助加工和修配，故能減輕裝配工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短裝配周期，并且可使裝配工人按流水作業(yè)方式進(jìn)行工作，以致進(jìn)行自動(dòng)裝配，從而大大提高生產(chǎn)效率。加工時(shí)，由于規(guī)定有公差，同一部機(jī)器上的各種零可以同時(shí)加工。用量大的標(biāo)準(zhǔn)件還可以由專門工廠單獨(dú)生產(chǎn)。這樣就可以采用高效率的專用設(shè)備，乃致采用計(jì)算機(jī)輔助加工。這樣產(chǎn)量和質(zhì)量必然會(huì)得到提高，成本也會(huì)顯著降低。

3）從設(shè)計(jì)方面看，由于采用互換原則設(shè)計(jì)和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)零碎、部件，可以簡(jiǎn)化繪圖、計(jì)算等工作，縮短設(shè)計(jì)周期，并便于用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

公差與配合的概念

一、公差的有關(guān)術(shù)語(yǔ)

零件在加工過(guò)程中，由于機(jī)床精度、刀具磨損、測(cè)量誤差等的影響，不可能把零件的尺寸加工得絕對(duì)準(zhǔn)確。為了保證互換性，必須將零件尺寸的加工誤差限制在一定范圍內(nèi)，規(guī)定出尺寸的變動(dòng)量。

1、基本尺寸

根據(jù)零件的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計(jì)時(shí)確定的尺寸。

 

2、實(shí)際尺寸

通過(guò)測(cè)量所得到的尺寸。

3、極限尺寸

允許尺寸變動(dòng)的兩個(gè)界限值。它是以基本尺寸為基數(shù)來(lái)確定的。兩個(gè)界限值中較大的一個(gè)稱為最大極限尺寸；較小的一個(gè)稱為最小極限尺寸。

4、尺寸偏差（簡(jiǎn)稱偏差）

某一尺寸減去其基本尺寸所得的代數(shù)差。尺寸偏差有：

上偏差=最大極限尺寸-基本尺寸

下偏差=最小極限尺寸-基本尺寸

上、下偏差統(tǒng)稱為極限偏差，上、下偏差可以是正值、負(fù)值或零。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：孔的上偏差代號(hào)為ES，孔的下偏差代號(hào)為EI；軸的上偏差代號(hào)為es，軸的下偏差代號(hào)為ei.

 

公差帶圖

5、尺寸公差（簡(jiǎn)稱公差）

允許尺寸的變動(dòng)量。

尺寸公差=最大極限尺寸-最小極限尺寸

=上偏差-下偏差

因?yàn)樽畲髽O限尺寸總是大于最小極限尺寸，亦即上偏差總是大于下偏差，所以尺寸公差一定為正值。

6、零線、公關(guān)帶和公差帶圖

零線是在公差帶圖中用以確定偏差的一條基準(zhǔn)線，即零偏差線。通常零線表示基本尺寸。在零線左端標(biāo)上“0”“+”、“-”號(hào)，零線上方偏差為正；零線下方偏差為負(fù)。公差帶是由代表上、下偏差的兩條直線所限定的一個(gè)區(qū)域，公差帶的區(qū)域?qū)挾群臀恢檬菢?gòu)成公差帶的兩個(gè)要素。

7、標(biāo)準(zhǔn)公差與標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)

標(biāo)準(zhǔn)公差是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所列的以確定公差帶大小的任一公差。標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)是確定尺寸精確程度的等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)公差分20個(gè)等級(jí)，即IT01、IT0、IT1~IT18，表示標(biāo)準(zhǔn)公差，阿拉伯?dāng)?shù)字表示標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)，其中IT01級(jí)最高，等級(jí)依次降低，IT18級(jí)最低。對(duì)于一定的基本尺寸，標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)愈高，標(biāo)準(zhǔn)公差值愈小，尺寸的精確程度愈高。

8、基本偏差

用以確定公差帶相對(duì)于零線位置的上偏差或下偏差。一般是指靠近零線的那個(gè)偏差，當(dāng)公差帶位于零線上方時(shí)，其基本偏差為下偏差，當(dāng)公差帶位于零線下方時(shí)，其基本偏差為上偏差。

根據(jù)實(shí)際需要，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)孔和軸各規(guī)定了28個(gè)不同的基本偏差，如下圖所示。孔、軸的基本偏差數(shù)值可從有關(guān)表中查出。

 

基本偏差系列

從上圖中可知：

1）基本偏差代號(hào)用拉丁字母表示，大寫字母表示的基本偏差代號(hào)，小寫字母表示軸的基本偏差代號(hào)。由于圖中用基本偏差只表示公差帶大小，故公差帶一端畫成開口。

2）本偏差從A~H為下偏差，J~ZC為上偏差，JS的上下偏差分別為+IT/2和-IT/2。

3）軸的基本偏差從a~h為上偏差，j~zc為下偏差，js的上下偏差分別為+IT/2T和-IT/2。孔和軸的另一偏差可由基本偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差算出。

二、配合的有關(guān)術(shù)語(yǔ)

在機(jī)器裝配中，基本尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸的公差帶之間的關(guān)系，稱為配合。由于孔和軸的實(shí)際尺寸不同，裝配后可以產(chǎn)生“間隙”或“過(guò)盈”。在孔與軸的配合中，孔的尺寸減去軸的尺寸所得的代數(shù)差為正值時(shí)是間隙，為負(fù)值時(shí)是過(guò)盈。

1.配合的種類

配合按其出現(xiàn)間隙或過(guò)盈的不同，分為三類:

  

1）間隙配合孔的公差帶在軸的公關(guān)帶之上，任取其中一對(duì)孔和軸相配都成為具有間隙（包括最小間隙為零）的配合，如上圖a所示。

2）過(guò)盈配合孔的公差帶在軸的公差帶之下，任取其中一對(duì)孔和軸相配都為為具有過(guò)盈（包括最小間隙為零）的配合，如上圖b所示。

3）過(guò)度配合孔的公差帶在軸的公差帶相互交疊，任取其中一對(duì)孔和軸相配，可能是具有間隙，也可能具有過(guò)盈的配合，如上圖c所示。

2、配合的基準(zhǔn)制

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種基準(zhǔn)制，如下圖所示。

  

兩種基準(zhǔn)制

1）基孔制基本偏差為一定的孔的公差帶與基本偏差的軸的公差帶構(gòu)成種配合的一種制度，如圖a所示。也就是在基本尺寸相同的配合中將孔的公差帶位置固定，通過(guò)變換軸的公差帶位置得到不同的配合。基孔制的孔稱為基準(zhǔn)孔，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定基準(zhǔn)孔的下偏差為零，“H”為基準(zhǔn)孔的基本偏差代號(hào)。

2）基軸制基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差的孔的公差帶構(gòu)成各種配合的一種制度，如圖b所示。也就是在基本尺寸相同的配合中將軸的公差帶位置固定，通過(guò)變換的孔的公差帶位置得到不同的配合。基軸心制的孔稱為基準(zhǔn)軸套，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定基準(zhǔn)軸的上偏差為零，“h”為基準(zhǔn)軸的基本偏差代號(hào)。

從基本偏差系列圖中可以看出：

在基孔制中，基準(zhǔn)孔H與軸配合，a~h（共11種）用于間隙配合；j~n（共5種）主要用于過(guò)度配合；（n、p、r可能為過(guò)度配合或過(guò)盈配合）；p~zc（共12種）主要用于過(guò)盈配合。

在基軸制中，基準(zhǔn)軸h與孔配合，A~H（共11種）用于間隙配合；J~N（共5種）主要用于過(guò)度配合；（N、P、R可能為過(guò)度配合或過(guò)盈配合）；P~ZC（共12種）主要用于過(guò)盈配合。

形狀公差

形狀公差是指單一實(shí)際要素的形狀所允許的變動(dòng)全量。形狀公差用形狀公差帶表達(dá)。形狀公差帶包括公差帶形狀、方向、位置和大小等四要素。形狀公差項(xiàng)目有：直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度、面輪廓度等6項(xiàng)。

（1）直線度

直線度是表示零件上的直線要素實(shí)際形狀保持理想直線的狀況。也就是通常所說(shuō)的平直程度。直線度公差是實(shí)際線對(duì)理想直線所允許的最大變動(dòng)量。也就是在圖樣上所給定的，用以限制實(shí)際線加工誤差所允許的變動(dòng)范圍。

（2）平面度

平面度是表示零件的平面要素實(shí)際形狀，保持理想平面的狀況。也就是通常所說(shuō)的平整程度。平面度公差是實(shí)際表面對(duì)平面所允許的最大變動(dòng)量。也就是在圖樣上給定的，用以限制實(shí)際表面加工誤差所允許的變動(dòng)范圍。

（3）圓度

圓度是表示零件上圓的要素實(shí)際形狀，與其中心保持等距的情況。即通常所說(shuō)的圓整程度。圓度公差是在同一截面上，實(shí)際圓對(duì)理想圓所允許的最大變動(dòng)量。也就是圖樣上給定的，用以限制實(shí)際圓的加工誤差所允許的變動(dòng)范圍。

（4）圓柱度

圓柱度是表示零件上圓柱面外形輪廓上的各點(diǎn)，對(duì)其軸線保持等距狀況。圓柱度公差是實(shí)際圓柱面對(duì)理想圓柱面所允許的最大變動(dòng)量。也就是圖樣上給定的，用以限制實(shí)際圓柱面加工誤差所允許的變動(dòng)范圍。

（5）線輪廓度

線輪廓度是表示在零件的給定平面上，任意形狀的曲線，保持其理想形狀的狀況。線輪廓度公差是指非圓曲線的實(shí)際輪廓線的允許變動(dòng)量。也就是圖樣上給定的，用以限制實(shí)際曲線加工誤差所允許的變動(dòng)范圍。

（6）面輪廓度

面輪廓度是表示零件上的任意形狀的曲面，保持其理想形狀的狀況。面輪廓度公差是指非圓曲面的實(shí)際輪廓線，對(duì)理想輪廓面的允許變動(dòng)量。也就是圖樣上給定的，用以限制實(shí)際曲面加工誤差的變動(dòng)范圍。

位置公差

位置公差是指關(guān)聯(lián)實(shí)際要素的位置對(duì)基準(zhǔn)所允許的變動(dòng)全量。

(1)定向公差

定向公差是指關(guān)聯(lián)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在方向上允許的變動(dòng)全量。這類公差包括平行度、垂直度、傾斜度3項(xiàng)。

(2)定位公差

定位公差是關(guān)聯(lián)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在位置上允許的變動(dòng)全量。這類公差包括同軸度、對(duì)稱度、位置度3項(xiàng)。

(3)跳動(dòng)公差

跳動(dòng)公差是以特定的檢測(cè)方式為依據(jù)而給定的公差項(xiàng)目。跳動(dòng)公差可分為圓跳動(dòng)與全跳動(dòng)。