二、极限与配合
1．互换性和公差
所谓零件的互换性，就是从一批相同的零件中任取一件，不经修配就能装配使用，并能保证使用性能要求，零部件的这种性质称为互换性。零、部件具有互换性，不但给装配、修理机器带来方便，还可用专用设备生产，提高产品数量和质量，同时降低产品的成本。要满足零件的互换性，就要求有配合关系的尺寸在一个允许的范围内变动，并且在制造上又是经济合理的。公差配合制度是实现互换性的重要基础。
2．基本术语
在加工过程中，不可能把零件的尺寸做得绝对准确。为了保证互换性，必须将零件尺寸的加工误差限制在一定的范围内，规定出加工尺寸的可变动量，这种规定的实际尺寸允许的变动量称为公差。
有关公差的一些常用术语见图8-32所示。
图8-32 尺寸公差术语图解
（1）基本尺寸：根据零件强度、结构和工艺性要求，设计确定的尺寸。
（2）实际尺寸：通过测量所得到的尺寸。
（3）极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值。它以基本尺寸为基数来确定。两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸；较小的一个称为最小极限尺寸。
（4）尺寸偏差（简称偏差）：某一尺寸减其相应的基本尺寸所得的代数差。尺寸偏差有：
上偏差＝最大极限尺寸－基本尺寸
下偏差＝最小极限尺寸－基本尺寸
上、下偏差统称极限偏差。上、下偏差可以是正值、负值或零。
国家标准规定：孔的上偏差代号为ES，孔的下偏差代号为EI；轴的上偏差代号为es，轴的下偏差代号为ei。
（5）尺寸公差（简称公差）：允许实际尺寸的变动量。
尺寸公差＝最大极限尺寸－最小极限尺寸＝上偏差-下偏差
因为最大极限尺寸总是大于最小极限尺寸，所以尺寸公差一定为正值。
（6）公差带和零线：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域称为公差带。为了便于分析，一般将尺寸公差与基本尺寸的关系，按放大比例画成简图，称为公差带图。在公差带图中，确定偏差的一条基准直线，称为零偏差线，简称零线，通常零线表示基本尺寸，如图8-33所示。
图8-33 公差带图
（7）标准公差：用以确定公差带大小的任一公差。国家标准将公差等级分为20级：IT01、IT0、IT1～IT18。“IT”表示标准公差，公差等级的代号用阿拉伯数字表示。IT01～IT18，精度等级依次降低。标准公差等级数值可查有关技术标准。
（8）基本偏差：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。
根据实际需要，国家标准分别对孔和轴各规定了28个不同的基本偏差，基本偏差系列如图8-34所示。轴和孔的基本偏差数值见附表。
图8-34 基本偏差系列图
从图8-34可知：
基本偏差用拉丁字母表示，大写字母代表孔，小写字母代表轴。
公差带位于零线之上，基本偏差为下偏差；
公差带位于零线之下，基本偏差为上偏差。
（9）孔、轴的公差带代号 由基本偏差与公差等级代号组成，并且要用同一号字母和数字书写。例如Φ50H8的含义是：
此公差带的全称是：基本尺寸为Φ50，公差等级为8级，基本偏差为H的孔的公差带。又如Φ50f7的含义是：
此公差带的全称是：基本尺寸为Φ50，公差等级为8级，基本偏差为f的轴的公差带。
3．配合：基本尺寸相同，相互结合的孔和轴公差带之间的关系称为配合。
（1）配合的种类
根据机器的设计要求和生产实际的需要，国家标准将配合分为三类：
① 间隙配合：孔的公差带完全在轴的公差带之上，任取其中一对轴和孔相配都成为具有间隙的配合（包括最小间隙为零），如图8-35所示。
图8-35 间隙配合
② 过盈配合：孔的公差带完全在轴的公差带之下，任取其中一对轴和孔相配都成为具有过盈的配合（包括最小过盈为零），如图8-36所示。
图8-36 过盈配合
③ 过渡配合：孔和轴的公差带相互交叠，任取其中一对孔和轴相配合，可能具有间隙，也可能具有过盈的配合，如图8-37所示。
图8-37 过渡配合
（2）配合的基准制
国家标准规定了两种基准制：
① 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构成各种配合的一种制度称为基孔制。这种制度在同一基本尺寸的配合中，是将孔的公差带位置固定，通过变动轴的公差带位置，得到各种不同的配合，如图8-38所示。
基孔制的孔称为基准孔。国标规定基准孔的下偏差为零，“H”为基准孔的基本偏差。
图8-38 基孔制配合
② 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构成各种配合的一种制度称为基轴制。这种制度在同一基本尺寸的配合中，是将轴的公差带位置固定，通过变动孔的公差带位置，得到各种不同的配合，如图8-39所示。
基轴制的轴称为基准轴。国家标准规定基准轴的上偏差为零，“h”为基轴制的基本偏差。
图8-39 基轴制配合
4．公差与配合的标注
（1）在装配图中的标注方法
配合的代号由两个相互结合的孔和轴的公差带的代号组成，用分数形式表示，分子为孔的公差带代号，分母与轴的公差带代号，标注的通用形式如图8-40所示。
图8-40 装配图中尺寸公差的标注方法
（2）在零件图中的标注方法
如图8-41所示，图（a）标注公差带的代号；图（b）标注偏差数值；（c）公差带代号和偏差数值一起标注。
图8-41 零件图中尺寸公差的标注方法
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