8．4．2 极限与配合
在成批或大量生产中，要求零件具有互换性。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，还可用于专用设备生产，提高产品数量和质量，同时降低产品的成本，保证产品质量的稳定性。
1）极限与配合的概念
（1）公差的有关术语和定义 以图8－26销轴为例。
图8－26 尺寸公差术语
①基本尺寸 设计零件时，根据性能和工艺要求，设计确定的尺寸。
②实际尺寸 实际测量获得的尺寸。
③极限尺寸 允许零件实际尺寸变化的两个极限值。实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。两个极限值中，大的一个称为最大极限尺寸，小的一个称为最小极限尺寸。
④偏差和极限偏差 某一尺寸（实际尺寸、极限尺寸等）减去基本尺寸所得的代数差。其中上偏差和下偏差称极限偏差。
最大极限尺寸－基本尺寸＝上偏差。
最小极限尺寸－基本尺寸＝下偏差。
孔和轴的上偏差分别以ES和es表示；孔和轴的下偏差分别以EI和ei表示。需要指出：偏差可能是正的，也可能是负的，甚至可能是零。
⑤尺寸公差（简称公差）允许尺寸的变动量，可用下式表示：
尺寸最小极限尺寸。
尺寸对值。
公差。
（2）公差带 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8－27所示。
图8－27 公差带示意图
（3）标准公差（IT）和基本偏差
①标准公差 标准公差是国标规定的用来确定公差带大小的标准化数值，见表8－8。
表8－8 标准公差数值
表中由IT和数字组成的代号为标准公差等级代号，如IT7。标准公差按基本尺寸范围和标准公差等级确定，分20个级别，即IT01、IT0、IT1、…、IT18。随着公差等级的增大，尺寸的精确程度依次降低，公差数值依次增大，其中IT01级精度最高，IT18级最低。
对一定的基本尺寸而言，公差等级越大，公差数值越大，尺寸精度越低。属于同一公差等级的公差数值，基本尺寸越大，对应的公差数值越大，但被认为具有同等的精确程度。
②基本偏差 基本偏差是确定公差带相对零线位置的那个极限偏差，它可以是上偏差或下偏差。一般指靠近零线的那个偏差。当公差带在零线上方时，其基本偏差为下偏差；反之，则为上偏差。
国标规定了孔、轴基本偏差代号各有28个。大写字母代表孔的基本偏差代号，A－H为下偏差，J－ZC为上偏差，JS对称于零线，其基本偏差为＋IT／2或－IT／2；小写字母代表轴的基本偏差代号，a－h为上偏差，j－zc为下偏差，js对称于零线，其基本偏差为＋IT／2或－IT／2，如图8－28所示。
图8－28 基本偏差系列
图中每个公差带都没有封口，是由于基本偏差仅确定了公差带相对零线的位置，而一个基本尺寸的某种基本偏差还对应着20种（公差等级）公差带的大小。其中，基本偏差代号为H和h时，它们的基本偏差均为零。
（4）公差带代号 公差带代号由基本偏差代号和公差等级数字组成。
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。
2）配合与配合制
（1）配合
配合是指基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系。根据使用要求的不同，孔和轴的装配可能出现不同的松紧程度。
国家标准将配合分为三类：
①间隙配合 指任取一对基本尺寸相同的轴和孔相配，孔的尺寸减轴的尺寸为正或零时的配合。此时孔的公差带在轴的公差带之上，如图8－29所示。
图8－29 间隙配合
②过盈配合 指任取一对基本尺寸相同的轴和孔相配，孔的尺寸减轴的尺寸为负或零时的配合。此时轴的公差带在孔的公差带之上，如图8－30所示。
图8－30 过盈配合
③过渡配合 指任取一对基本尺寸相同的轴和孔相配，孔的尺寸减轴的尺寸可能为正也可能为负时的配合。此时孔的公差带和轴的公差带相互重叠，如图8－31所示。
图8－31 过渡配合
（2）配合制
在制造配合的零件时，如果孔和轴两者都可以任意变动，则情况变化极多，不便于零件的设计和制造。使其中一种零件基本偏差固定，通过改变另一种零件的基本偏差来获得各种不同性质配合的制度称为配合制。
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8－32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8－32 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8－33所示。
图8－33 基轴制配合
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。
（3）配合代号 配合代号用孔、轴公差带代号组成的分数式表示，分子表示孔的公差带代号，分母表示轴的公差带代号。
如：
等，也可写成：H8／f7、H9／h9、P7／h6的形式。
显而易见，在配合代号中有“H”者为基孔制配合；有“h”者为基轴制配合。
【例1】 基本尺寸为φ50的基孔制配合，孔的公差等级为8级，轴的基本偏差为f级，公差等级为7级，试写出它们的基本尺寸和配合代号。
【解】 根据配合代号的组成写为
φ50
或φ50H8/f7
进一步，由基本偏差系列图或查出孔、轴极限偏差值，可知此配合为间隙配合。
【例2】 已知配合代号为：φ40K7／h6，试说明配合代号含义。
【解】 根据公差带代号及配合代号的组成，可知：φ40K7／h6表示基本尺寸为40，公差等级为6级的基准轴与基本偏差为K，公差等级为7级的孔形成的基轴制过渡配合。
3）公差与配合的选用
为了提高生产效率，减少生产中刀具、量具的种类，即减少实际使用的配合种类，规定了基本尺寸至500mm的优先和常用配合，见表8－9、表8－10。在设计中尽量采用表中带“▲”标记的优先配合。
表8－9 基孔制优先、常用配合
表８－10 基轴制优先、常用配合
4）公差配合注法
（1）装配图中注法 在装配图中标注配合时，基本尺寸后面注一分式，分子写孔的基本偏差配合代号（大写字母）和公差等级，分母写轴的基本偏差配合代号（小写字母）和公差等级，标注形式为：①基孔制配合的标注方法 如图8－34。
②基轴制配合的标注方法 如图8－35。
当遇到特殊情况时，如标准的滚动轴承与零件的孔、轴装配在一起，由于滚动轴承的内孔与外径是标准的，不必注出公差，其配合注法如图8－36所示。
图8－34 基孔制配合的标注
图8－35 基轴制配合的标注
图8－36 滚动轴承配合的标注
（2）零件图上注法
在零件图上标注公差，实际上就是把装配图上所标注的分式中的分子部分注在孔的基本尺寸之后，而把分母部分注在轴的基本尺寸之后。
在零件图上标注公差时，可以在基本尺寸后面注出基本偏差代号和公差等级，也可以在基本尺寸后面注出极限偏差数值，或两者同时注出。如图8－37所示。
图8－37 零件图中公差的标注
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