公差配合与形位公差

20.5　公差配合与形位公差

20.5.1　公差的概念

1.互换性与公差

从一批相同的零件中，任取其中的一个，不经修整或补充加工就能装到机器上，而且能满足质量要求，这样的性质就是互换性。互换性在机器制造中的使用，使得零件生产过程简化、周期缩短、成本降低、便于维修同时质量稳定。

任何加工方法都不可能绝对准确地使零件达到指定的某一尺寸，加工误差总是存在的，因此要保证零件具有互换性，该零件以及与其配合的零件的尺寸就必须控制在一个允许的范围内，这种允许尺寸的变动量就称为尺寸公差，简称公差。

2.公差的相关术语

关于公差的术语较多，现以孔的公差（见图20-14）为例作简要说明。

图20-14　尺寸公差

(1)基本尺寸　设计给定的尺寸，如图中的φ40。

(2)实际尺寸　零件制成后，实际量得的尺寸。

(3)最大极限尺寸　允许制造时达到的最大尺寸，如图中的φ40.012。

(4)最小极限尺寸　允许制造时达到的最小尺寸，如图中的φ39.988。它与最大极限尺寸都称为极限尺寸，即允许尺寸变化的两个极限值。

(5)上偏差　最大极限尺寸与基本尺寸的代数差。上偏差＝最大极限尺寸－基本尺寸。图中上偏差为＋0.012。

(6)下偏差　最小极限尺寸与基本尺寸的代数差。下偏差＝最小极限尺寸－基本尺寸。图中下偏差为－0.012。

(7)公差　公差＝最大极限尺寸－最小极限尺寸＝｜上偏差－下偏差｜，公差不可能为零，且均为正值。如图20-14所示，公差＝40.012－39.988＝0.024，公差＝0.012－（－0.012）＝0.024。

(8)零线　在公差带图中确定偏差的一条基准直线，常用来表示基本尺寸。

(9)公差带　公差带是表示上、下偏差的两条直线所限制的区域，如图20-14所示。用来表示公差大小及其相对于零线的位置。组成公差带的两个要素为公差带的大小、位置。这就涉及后面的两个概念：标准公差、基本偏差。

3.标准公差

标准公差(IT)是标准所列的，用以确定公差带大小的任一公差。标准公差分为20级：IT01，IT0，IT1，…，IT18。IT01精度最高，公差值最小；IT18精度最低，公差值最大。各级标准公差的具体数值可查阅附表。

4.基本偏差

基本偏差是标准所列的，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或者下偏差，如图20-15所示。一般特指靠近零线的那个偏差。基本偏差共有28个，其代号用拉丁字母表示，大写表示孔，小写表示轴。当公差带在零线上方时，基本偏差为下偏差；当公差带在零线下方时，基本偏差为上偏差。

图20-15　基本偏差系列

20.5.2　配合

1.概念

基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系称为配合。根据使用要求不同，孔轴的配合有松有紧。所以国标规定，配合可分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三种。

(1)间隙配合　轴与孔装配时，轴的实际尺寸总小于孔的实际尺寸，配合时产生间隙，轴与孔能相对运动的配合，称为间隙配合。

(2)过盈配合　轴的实际尺寸总大于孔的实际尺寸，装配时产生过盈，轴与孔间不能相对运动的配合，称为过盈配合。

(3)过渡配合　轴的实际尺寸可能大于、小于或等于孔的实际尺寸，装配时可能产生过盈或间隙的配合，称为过渡配合。

2.基准制

GB/T1800—1997《极限与配合基础》规定了基孔制配合和基轴制配合两种配合制。在一般情况下优先选用基孔制配合，如图20-16所示。

图20-16　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形成各种配合的制度称为基孔制。基准孔的下偏差为零，并用代号H表示。

(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形成各种配合的制度称为基轴制。基准轴的上偏差为零，并用代号h表示。

20.5.3　公差与配合的标注

1.零件图上极限与配合的标注

孔的公差带用大写拉丁字母加公差等级表示。轴的公差带用小写拉丁字母加公差等级表示。零件图上线性尺寸公差可注公差带代号(见图20-17(a))，或注写极限偏差数值(见图20-17(b))，或注出公差带代号和极限偏差数值(见图20-17(c))。

2.装配图上极限与配合的标注

在装配图上可注写线性尺寸的配合代号，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号(见图20-17(d))。

图20-17　尺寸公差的标注

20.5.4　形状和位置公差简介

零件的实际形状和实际位置对理想形状和理想位置的允许变动量称为形状和位置公差，简称为形位公差。在机器中某些精度要求较高的零件，不仅对其提出了尺寸公差的要求，还会有形位公差的要求。

在通常情况下，零件的误差可以由尺寸公差、加工零件的机床精度和加工工艺来限制，从而获得质量保证。对于零件上某些有较高要求的部分，还要在零件图上注出相关的形位公差。GB1182—1980、GB1183—1980规定用代号来标注形位公差(见表20-4)。

表20-4　形状位置公差项目和符号(摘自GB1182—1980)

续表

形位公差代号包括：形位公差各项目的符号，形位公差框格及指引线，形位公差数值和其他有关符号以及基准代号等。如图20-18所示，框格内字体的高度h与图样中的尺寸数字相同。

图20-18　形位公差代号及基准代号

图20-19所示为零件图上标注形位公差的示例。当被测要素为线或表面时，指引线应指在该要素的轮廓线或其延长线上。当被测要素为轴线时，指引线应与尺寸线对齐。当基准为轴线时，应将基准符号与该要素的尺寸线对齐。

图20-19　形位公差标注示例