5.2 公差与配合
5.2.1 互换性概念
互换性定义
互换性是指从一批相同的零件中任取一件，不经修配就能装配到机器或部件中，并满足产品的性能要求。
互换性意义
零件具有互换性有利于组织协作和专业化生产，对保证产品质量，降低成本及方便装配，维修有重要意义。
5.2.2 尺寸公差
（1）尺寸公差概述
由于零件在实际生产过程中受到加工、测量等诸多因素的影响，加工完一批零件的实际尺寸总存在一定的误差，为保证零件的互换性，必须将零件尺寸控制在允许的变动范围内，这个允许的尺寸变动量称为尺寸公差，简称公差。
（2）尺寸公差的术语和定义
1）基本尺寸——设计给定的尺寸。如图a中的ø30mm。
2）实际尺寸——零件制成后，通过测量所得的尺寸。
3）极限尺寸——允许零件实际尺寸变化的两个界限值，其中较大的一个尺寸称为最大极限尺寸，较小的一个尺寸称为最小极限尺寸。
如图b示出了轴ø30mm的最大极限尺寸为ø29.993mm，最小极限尺寸为ø29.980mm。实际尺寸只要在这两个极限尺寸之间均为合格。
4）尺寸偏差（简称偏差）——某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。尺寸偏差有上偏差、下偏差（统称极限偏差）和实际偏差。
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
如上图所示的轴:
上偏差＝(29.993-30)mm＝-0.007mm
下偏差＝(29.980-30)mm＝-0.020mm
国家标准规定：用代号ES和es分别表示孔和轴的上偏差；用代号EI和ei分别表示孔和轴的下偏差。偏差可以为正，负或零值。
实际尺寸减去基本尺寸的代数差称为实际偏差。零件尺寸的实际偏差在上、下偏差之间均为合格。
5）尺寸公差（简称公差）——允许尺寸变动的量。
即：公差＝最大极限尺寸-最小极限尺寸
或：公差＝上偏差-下偏差
如上图所示的轴
公差＝(29.993-29.980) mm＝0.013mm
或：公差＝[-0.007-(-0.020)] mm＝0.013mm
由于最大极限尺寸总是大于最小极限尺寸，所以公差总是正值，且不能为零。
在零件图上，凡有公差要求的尺寸，通常不是标注两个极限尺寸，而是标注出基本尺寸和上、下偏差，见上图a。
6）尺寸公差带（简称公差带）——公差带是表示公差大小和相对于零线位置的一个区域。
上图a表示了一对互相结合的孔与轴的基本尺寸、极限尺寸、偏差、公差的相互关系。为简化起见，一般只画出孔和轴的上、下偏差围成的方框简图，称为公差带图，见上图b。
在公差带图中，零线是表示基本尺寸的一条直线。当零线画成水平线时，正偏差位于零线的上
方，负偏差位于零线的下方，偏差值的单位为微米。
（3）标准公差和基本偏差
国家标准《公差与配合》规定了公差带由标准公差和基本偏差两个要素组成。
标准公差确定公差带的大小，
而基本偏差确定公差带的位置，见下图。
1）标准公差（IT）
标准公差的数值由基本尺寸和公差等级来决定。其中公差等级是确定尺寸精确程度的等级。标准公
差分为20级，即IT01，IT0，IT1，…，ITI8。其尺寸精确程度从IT01到ITI8依次降低。标准公差的具体数值可查表得到。
2）基本偏差
基本偏差一般是指上下两个偏差中靠近零线的那个偏差。即当公差带位于零线上方时，基本偏差为下偏差；当公差带位于零线下方时，基本偏差为上偏差，见上图。
国家标准对孔和轴均规定了28个不同的基本偏差。基本偏差代号用拉丁字母表示，大写字母表示孔，小写字母表示轴。下图是孔和轴的28个基本偏差系列图。
从基本偏差系列图可知，轴的基本偏差从a到h为上偏差（es），且是负值，其绝对值依次减小；从j到2c为下偏差（ei），且是正值，其绝对值依次增大。
孔的基本偏差从A到H为下偏差（E1），且是正值，其绝对值依次减小，从J到ZC为上偏差（Es），且是负值，其绝对值依次增大；其中H和h的基本偏差为零。JS和js对称于零线，没有基本偏差，其上，下偏差分别为+IT/2和-IT/2。
基本偏差系列图只表示了公差带的各种位置，所以只画出属于基本偏差的一端，另一端
则是开口的，即公差带的另一端取决于标准公差（IT）的大小。
（4）公差带代号
孔、轴的公差带代号由基本偏差代号和公差等级代号组成。
例：试说明ø50H8、ø50f7的含意。
5.2.3 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，称为配合。根据使用的要求不同，孔和轴之间的配合有松有紧，因而国标规定：配合分三类，即间隙配合、过盈配合、过渡配合（见下图）。
（1）间隙配合
孔与轴装配时，有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。如下图所示，孔的公差带在轴的公差带之上。
（2）过渡配合
孔与轴装配时，可能有间隙或过缀的配合。如下图所示，孔的公差带与铀的公差带互相交叠。
（2）过盈配合
孔与轴装配时有过盈（包括最小过盈等于零川勺配合。如图814c所示，孔的公差带在轴的公差带之下。
5.2.4 配合制度
国标对配合规定了基孔制和基轴制两种基准制。
（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形成各种配合的一种制度（下图a）。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一种制度（下图b）。基准轴的上偏差为零，并用代号h表示。
5.2.5 配合代号
配合代号由孔和轴的公差带代号组成，写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。凡是分子中含H的为基孔制配合，凡是分母中含h的为基轴制配合。
例 试说明
的含意。
该配合的基本尺寸为ø25mm、基孔制的间隙配合，基准孔的公差带为H7，（基本偏差为H公差等级为7级），轴的公差带为g6 （基本偏差为g，公差等级为6级）。
5.2.6 公差与配合的标注
（1）零件图上的标注方法
零件图上的尺寸公差可按下面三种形式之一标：
1）在基本尺寸右边注出公差带代号，见下图a。
2）在基本尺寸右边注出极限偏差，见上图b。
3）在基本尺寸右边注出公差带代号和相应的极限偏差。但极限偏差应加上括号，见上图c。
当标注极限偏差时，上、下偏差的小数点必须对齐，小数点后的位数也必须相同；当上偏差或下偏差为“零”时用数字“0”标出（不加正、负号），并与上偏差或下偏差的小数点前的个位数对齐；当公差带相对于基本尺寸对称配置，即两个偏差绝对值相同时，偏差只需注写一次，并应在偏差与基本尺寸之间注出符号“士”，且两者数字高度相同。
（2）装配图上的标注方法
装配图上两结合零件有配合要求时，应在基本尺寸右边注出相应的配合代号，其注写形式为下图中的三种形式之一。
5.3 形状和位置公差
5.3.1 形状和位置公差的基本概念
零件经加工后，不仅会存在尺寸的误差，而且会产生几何形状及相互位置的误差。如下图所示的圆柱体，即使在尺寸合格时，也有可能出现一端大、另一端小或中间细两端粗等情况，其截面也有可能不圆，这属于形状方面的误差；
再如下图所示的阶梯轴、加工后可能出现各轴段不同轴线的情况，这属于位置方面的误差。
5.3.2 形位公差各项目的名称和符号
5.3.3 形位公差代号
（1）代号的组成
形位公差代号见下图，它由如下内容组成：
（2）代号的画法
公差框格用细实线绘制，并根据需要分为两格或多格，框格中的数字和字母的高度应与图样中尺寸数字的高度相同，指引线和基准符号连线用细实线绘制，基准符号用加粗（2b）的短画表示，框格长度可按需要确定，见下图。
5.3.4 形位公差的标注
（1）代号中的指引线前头与被测要素的连接方法当被测要素为线或表面时，指引线的箭头应指在该要素的轮廓线或其延长线上，并应明显地与尺寸线错开，见下图a。
当被测要素为轴线或中心平面时，指引线的箭头应与该要素的尺寸线对齐，见右图b；
当被测要素为各要素的公共轴线、公共中心平面时，指引线的前头可以直接指在轴线或中心线上，见右图c。
（2）对于位置公差还需要用基准符号及连线表明被测要素的基准要素，此时基准符号与基准要素连接的方法：
当基准要素为素线及表面时，基准符号应靠近该要素的轮廓线或其引出线标注，并应明显地与尺寸线错开，见下图a。
当基准要素为轴线或中心平面时，基准符号应与该尺寸线对齐，见上图b。
当基准要素为各要素的公共轴线、公共中心平面时，基准符号可以直接靠近公共轴线或中心线标注，见上图c。
（3）当基准符号不便直接与框格相连时，则采用基准代号 (点击此处查看画法)标注，其标注方法与采用基准符号时基本相同，只是此时公差框格应为三格或多格，以填写基准代号的字母，见下图。
（4）当位置公差的两要素，被测要素和基准要素允许互换时，即为任选基准时，就不再画基准符号，两边都用箭头表示，见下图。
（5）当同一个被测要素有多项形位公差要求，其标注方法又是一致时，可以将这些框格画在一起，共用一根指引线箭头，见下图。
（6）若多个被测要素有相同的形位公差（单项或多项）要求时，可以在从框格引出的指引线上绘制多个箭头并分别与各被测要素相连，见下图。
（7）如需给出被测要素任一长度（或范围）的公差值时，其标注方法见图a。如不仅给出被测要素汪一长度（或范围）的公差值，还需给出被测要素全长（或整个要素）内的公差值，其标注方法见下图b。
未完，待续。
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