极限与配合的基本知识及举例

1 互换性　　
互换性是指按同一零件图生产出来的零件，不经任何选择或修配，就能顺利地同与其相配的零部件装配成符合要求的成品的性质。
零件具有互换性，既便于装配和维修，也有利于组织生产协作，提高生产率。
2 尺寸公差的概念
在实际生产中，受各种因素的影响，零件的尺寸不可能做得绝对精确。为了使零件具有互换性，设计零件时，根据零件的使用要求和加工条件，对某些尺寸规定一个允许的变动量，这个变动量称为尺寸公差，简称公差。如图1所示。孔的公差为0.025，轴的公差为0.016。

(a) 孔、轴的配合尺寸　　(b) 孔径的允许变动范围　　(c) 轴径的允许变动范围

　　　　　　　　　　　　　　　　图1
　3 有关尺寸公差的术语和定义：
3.1.零线：

在极限与配合的图解（简称公差带图）中，如图1所示，确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。通常零线表示基本尺寸。零线之上的偏差为正，零线之下的偏差为负。  

图2

3.2.尺寸公差带（简称公差带）：

　在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。如图3所示。
标准公差与基本偏差

图3
标准公差：国家标准表列的，用来确定公差带大小的任一公差。
基本偏差：国家标准表列的，用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差，如图3所示。国家标准规定由标准公差和基本偏差来确定公差带。标准公差确定公差带的大小，基本偏差确定公差带相对于零线的位置。
　4 公差等级与标准公差系列

　公差等级是用来确定尺寸的精确程度的。国家标准将公差等级分为20级，即IT01、IT1、IT2……IT18。
　   IT表示标准公差，数字表示公差等级。IT01级的精确度最高，以下逐级降低。标准公差的数值取决于公差等级和基本尺寸，其选取请参考有关国家标准。
　5 基本偏差系列

　　　基本偏差一般是指上、下偏差中靠近零线的那个偏差。国家标准规定了基本偏差系列，如图4所示。
　根据不同的基本尺寸和基本偏差代号可以确定轴与孔的基本偏差数值（见有关国家标准）。

　6. 孔、轴公差带的确定
根据公差带的定义，只要知道孔、轴的基本偏差和标准公差，就可算出孔轴的另一个偏差。如图4所示。计算公式如下：
　　　　　　　　孔的公差：　　　IT=ES-EI
　　　　　　　　孔的上偏差：　　ES=IT+EI
　　　　　　　　孔的下偏差：　　EI=ES-IT
　　　　　　　　轴的公差：　　　IT=es-ei
　　　　　　　　轴的上偏差：　　es=IT+ei
　　　　　　　　轴的下偏差：　　ei=es-IT

图4
7 配合
　　　　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p合。

7.1． 间隙和过盈

　　　孔和轴配合时，由于它们的实际尺寸不同，将产生"过盈"或"间隙"。
　　　间隙：孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸，代p差为正。
　　　过盈：孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸，代数差为负。
7. 2． 配合的分类
配合分为三类
（1） 间隙配合：只能具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上，如图5所示。
最小间隙=孔的最小极限尺寸-轴的最大极限尺寸
最大间隙=孔的最大极限尺寸-轴的最小极限尺寸

图5
（2） 过盈配合：只能具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下，如图6所示。　　　　　　　　　　
　最小过盈=孔的最大极限尺寸-轴的最小极限尺寸
　最大过盈=孔的最小极限尺寸-轴的最大极限尺寸

图6
（3） 过渡配合：可能具有过盈，也可能具有间隙的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠，如图7所示。
　最大过盈=孔的最小极限尺寸-轴的最大极限尺寸
　最大间隙=孔的最大极限尺寸-轴的最小极限尺寸

图7
8． 基孔制配合和基轴制配合
把基本尺寸相同的孔与轴装配起来，可以形成不同松紧程度的配合，但为了便于设计制造，实现配合标准化，国家标准对配合规定了基孔制与基轴制。
　（1） 基5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一种制度，如图8所示。

　　　　　　　　　　　　　　　图8

　　　基孔制的孔为基准孔，基准孔的基本偏差代号为H，其下偏差为零。
　（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 种配合的一种制度，如图9所示。

　　　　　　　　　　　图9
基轴制的轴为基准轴，基准轴的基本偏差代号为h，其上偏差为零。基孔制和基轴制配合的应用，如图10所示
 

图10
9． 常用和优先选用配合

　　　过多的配合既不能发挥标准的作用，也不利于生产，为此国家标准规定了优先和常用配合
10 极限与配合尺寸在图样上的标注
10.1． 在零件图中的注法（线性尺寸的公差有三种注法），如图11所示。

图11(a)
（1）在孔或轴的基本尺寸右边，只标注公差带代号，如图11（a）所示。
　　　公差带代号由基本偏差代号和公差等级代号组成。基本偏差代号用拉丁字母表示，大写为孔，小写为轴；公差等级代号用阿拉伯数字示；如H7为孔的公差带代号，k6为轴的公差代号。
（2）在孔或轴的基本尺寸右边，标注上、偏差，如图11（b）所示。
　　　上偏差写在基本尺寸的右上方，下偏差应与基本尺寸注在同一底线上，偏差数字应比基本尺寸数字小一号。
　注意：①上、下偏差前面必须标出正、负号。
　　　　②上、下偏差的小数点必须对齐，小数点后的位数也必须相同。
　　　　③当上偏差或下偏差为"零"时，用数字"0"标出，并与另一偏差的小数点前的个位数对齐。
　　　　④当上、下偏差数值相同时，偏差只需注写一个数字，并应在偏差与基本尺寸之间注出符号"±"，且两者字高相同。

图11 (b)
（3）在孔或轴的基本尺寸后面，同时标注公差带代号和上、下偏差，这时上、下偏差必须加上括号，如图11（c）所示。

图11（c）
　10.2． 在装配中的注法

　　（1）在基本尺寸右边，用分数的形式注出配合代号，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号，通常注法如图12（a）所示。必要时允许按图12（b）、（c）的形式标注。

　　图12
　　（2）需要标注相配零件的极限偏差时，可按图12所示方法标注。

图13

（3）孔、轴，是一个广义的概念，除指圆柱形的内、外表面外，　还包括如图14所示的表面。
 

图14
11 举例
例：识别和分析图15中衬套孔与销轴，以及支架孔与销轴的配合标注。

图15
解：Φ20 ; 表示基本尺寸为Φ20的基轴制过盈配合。
　　　　　孔的公差带代号N6，基本偏差代号N，标准公差等级为IT6。查极限偏差表，可得：
　　　　　ES=-0.011、EI=-0.024
　　　　　轴公差带代号h5，基本偏差代号h，标准公差等级为IT5。查极限偏差表，可得：
　　　　　es=0、ei=-0.009
　　　　　经计算，最大过盈为：
　　　　　　　　　　　　-0.024-0=-0.024；
　　　　　　　　　最小过盈：
　　　　　　　　　　　-0.011-（-0.009）=-0.002，

　　　　　销轴与支架孔在工作中不能相对运动。
　　　　　公差带示意图如图16

图16
(2)Φ20 表示基本尺寸为Φ20、基孔制或基轴制（分子H可视为基孔制，分母h又可视为基轴制）的间隙配合。
　　　　孔的公差带 号H6，基本偏差代号H，标准公差等级为IT6。查极限偏差表，可得：
　　　　es=+0.013、ei=0

　　　　轴的公差带代号h5，分析如前。
　　　　经计算，最大间隙为：
　　　　　　　　　　-0.013-（-0.009）=-0.022；
　　　　　　　　最小间隙为：0，
　　　　连杆中的衬套孔与销轴在工作中可相对运动。公差带示意图如图17所示。
　　　　
图17