机械设计尺寸公差详解

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线性尺寸的未注公差——国家标准GB/T1804-2000制定了 线性尺寸的一般公差和极限尺寸。 一般公差：车间普通工艺条件下，机床设备一般加工能力可 保证的公差。 主要用于较低精度的非配合尺寸。 线性尺寸的未注公差规定四个等级： f — 精密级；
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过渡配合（transition fit）——可能具有间隙，可能具有 过盈 ( 针对大批零件而言 ) 的配合称为过渡配合。当配合 为过渡配合时，孔的公差带和轴的公差带相互交叉。
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配合公差带图
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4. 公差等级 标准公差系列（ standard tolerance ） —— 是以国家标准 制定的一系列由不同的基本尺寸和不同的公差等级组成 的标准公差值。标准公差值是用来确定任一标准公差值 的大小，也就是确定公差带的大小(宽度)。 由公差等级（ IT01—IT18 共 20 级）、公差单位和基本尺 寸分段三项内容组成。
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基轴制配合（shaft-basis system of fit）——是指基本偏差为一 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。轴的公差带在零线下方，轴的最大极限尺寸等于基 本尺寸，轴的上偏差es 为零，轴称为基准轴，其代号为“h”。
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3. 零件的配合制 配合制（fit system）——把公差和基本偏差标准化的制度称 为极限制。配合制是同一极限制的孔和轴组成配合的一种制 度，也叫基准制。 国标规定了两种平行的配合制：基孔制配合和基轴制配合。
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基孔制配合（hole-basis system of fit）——是指基本偏差为一 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。孔的公差带在零线上方，孔的最小极限尺寸等于基 本尺寸，孔的下偏差 EI为零，孔称为基准孔，其代号为“ H” 。
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2. 公差等级的选用
公差等级选择的基本原则，就是在能够满足使用要求的前 提下，应尽量选择低的公差等级。
选用公差等级时，应从工艺、配合及有关零件、部件或机 构的特点，并参考已被实践证明合理的实例来考虑。 选用方法：类比法、计算查表法
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5)作用尺寸 孔的作用尺寸Dfe：在配合面全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸； 轴的作用尺寸dfe：在配合面全长上，与实际轴外接的最大理想孔的尺寸;
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6)实体尺寸
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●偏差与公差 1)偏差：某一尺寸减去公称尺寸所得的代数差。包括实际偏差和极限偏差。 极限偏差又分上极限偏差，简称上偏差（孔ES、轴es）和下极限偏差， 简称下偏差（孔EI、轴ei）。
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5.3.1 Contact Types of Elements and Using Demand 零件的结合类型及使用要求
1. 零件结合的类型
(1) 用作相对运动副—— 这类结合必须保证有适当的间隙。
(2) 用作固定连接——
这类结合必须保证有一定的过盈。 (3) 用作定位可拆连接—— 这类结合必须保证有较小的间隙或过盈。
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极限与配合示意图
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2. 零件配合的种类 间隙配合（ clearance fit ） ——具有间隙的配合 ( 包括间 隙为零)称为间隙配合。当配合为间隙配合时，孔的公差 带在轴的公差带上方。
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过盈配合（ interference fit ） —— 具有过盈的配合 (包括过 盈为零)称为过盈配合。当配合为过盈配合时，孔的公差带 在轴的公差带下方。
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各公差等级的应用范围
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3. 配合种类的选用
配合种类的选择主要是根据零件的功能要求，确定配合的 类型及配合种类。当相配合的孔、轴间有相对运动时，选 择间隙配合；当相配合的孔、轴间无相对运动时，不经常 拆卸，而需要传递一定的扭矩，选择过盈配合；当相配合 的孔、轴间无相对运动，而需要经常拆卸时，选择过渡配 合。 配合代号的选择：尽量选择国家标准中规定的公差带和配 合。当优先配合不能满足要求时，再从常用配合中选择， 常用配合不能满足要求时，再选择一般的配合。
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一般、常用和优先孔公差带： 总105种，方框常用44种，圆圈优先13种
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一般、常用和优先轴公差带： 总116种，方框常用59种，圆圈优先13种
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基孔制优先、常用配合：总59种，优先13种
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有关几何量精度的基本术语和定义
孔和轴 尺寸：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸、 实体尺寸
偏差与公差
尺寸公差带图 加工误差与公差的关系 合格性判定原则
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孔和轴
孔 通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行面 或切面形成的包容面）。 轴 通常指圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行面或切面 形成的包容面）。
2)基本尺寸 设计给定的尺寸。
孔和轴的基本尺寸分别用D和d表示。
3)实际尺寸 通过测量而获得的尺寸（Da, da）。
4)极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值。
孔或轴允许的最大尺寸为最大极限尺寸（Dmax、dmax）; 孔或轴允许的最小尺寸为最小极限尺寸（Dmin、dmin）;
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公差与极限偏差：
●
区别
※
数值上：极限偏差是代数值，可+、-或0； 公差是非0的绝对值（零意味着加工误差不存在）。 作用上：极限偏差控制合格零件实际偏差；
※
公差控制合格零件实际尺寸允许变动的范围（精度）；
极限偏差表示公差带的位置，影响配合的松紧（种类）； 公差表示公差带的宽度，影响配合的精度（Tf=Th+Ts）;
5.3 Size Precision Design of Elements 零件的尺寸精度设计
在学过《机械制图》课程相关内容的基础上，阅读尺寸精度 设计教材内容，在设计大作业实践中学会应用：
1、极限与配合的基本术语和定义；
2、公差与配合标准；
3、配合制的选用；
4、公差等级的选用； 5、配合种类的选用。
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合格性判定原则 工件除线性尺寸外，还存在形状误差，为正确地判断工件 尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断原则，即泰勒原则。其 内容为： 孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸， 任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。
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根据使用要求，活塞销与活塞孔的配合为过渡配合，活塞销 与连杆套筒的配合为间隙配合（转动处）。
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• 如果选用基孔制配合，三处配合分别为 H7/m6 、 H7/g6 和 H7/m6 ，图 (b) ，必须把轴做成中间小、两头大的台阶形式才能满足各部分的配合 要求，而且不利于加工和装配； • 如果选用基轴制配合，三处配合分别为M7/h6、G7/h6 和M7/h6，图 (c) ， 就可把轴做成光轴，这样有利于加工和装配。
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1. 配合制的选用
基孔制和基轴制是两种平行的配合制。基孔制配合能满足 要求的，用同一偏差代号按基轴制形成的配合，也能满足 使用要求。如：H7/k6与K7/h6的配合性质基本相同，称为 “同名配合”。所以，配合制的选择与功能要求无关，主 要考虑加工的经济性和结构的合理性。
由尺寸D1、D2、D3、D4和
D5等所确定的内表面都视作
孔，由尺寸d1、d2、d3、d4 等所确定的外表面都视作轴。
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尺寸：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸、 实体尺寸
1)尺寸是指用特定单位表示长度值的数字。国家标准规定在技术图样上所标 注的长度尺寸均以毫米为单位。
一般优先选用基孔制——孔通常采用定尺寸刀具（如钻头、 铰刀、拉刀等）加工和定尺寸量具（如塞规、心轴等）检 验，而一种规格的定尺寸刀具和量具，只能满足一种孔公 差带的需要；孔比轴难加工。基孔制可以减少定值刀、量 具的规格与数量。
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基轴制的应用场合——按基轴制直接成形的轴（后续不加 工）；同一基本尺寸的轴上装配几个零件而且配合性质不 同时；与标准件或标准部件配合的孔或轴。
+ 0 -
+25 -25 -41
φ49.975mm 、
下极限尺寸为φ49.959mm的轴的公
差
带图。
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加工误差与公差的关系
工件在加工过程中，由于工艺系统误差的影响，使加工后的零件的几 何参数与理想值不相符合，其差别称为加工误差。其中有：尺寸误差； 几何形状误差和位置误差。 加工误差是无法避免的，其误差值在 一定范围内变化是允许的，加工后的零 件的误差只要不超过零件的公差，零件 是合格的。所以公差是设计给定的，用 于限制加工误差的；误差则是加工过程 中产生的。
ES=Dmax-D
EI=Dmin-D
es=dmax-D
ei=dmin-D
2)尺寸公差（简称公差）：允许尺寸的变动量。等于上极限尺寸减去下极 限尺寸所得的差值。 孔公差Th = Dmax- Dmin = ES-EI 轴公差Ts = dmax- dmin = es-ei
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在公差带图中，代表基本尺寸的一条直线，称为零线。零线以上的偏差 为正偏差，零线以下的偏差为负偏差。公差带图中的基本尺寸的单位为
mm，偏差和公差的单位通常为μm。
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尺寸公差带图举例：
画出公称尺寸为φ50mm，上极源自文库尺寸
为φ50.025mm、 下极限尺寸为φ50 mm的孔与上极限尺寸为
※
工艺上：对某一具体零件，公差反映加工的难易程度，是制定加工工 极限偏差是调整机床对刀的依据。
艺的主要依据；
●
联系 ：
公差是上、下偏差之差的绝对值。
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尺寸公差带图
公差带 表示零件的尺寸相对其基
本尺寸所允许变动的范围，称为公 差带。
用图所表示的公差带，称为公差带图，如图所示。
m — 中等级；
c — 粗糙级； v — 最粗级；
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基本偏差系列示意图
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5.3.2 Selection of Size Tolerance and Fit 尺寸公差与配合的选用 尺寸公差与配合的选用是机械设计和制造的一个很重要的 环节，公差与配合选择的是否合适，直接影响到机器的使 用性能、寿命、互换性和经济性。 公差与配合的选用主要包括：配合制的选用【基孔制或和 基轴制】、公差等级的选用和配合种类【间隙配合、过盈 配合、过渡配合】的选用。
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基轴制优先、常用配合：总47种，优先13种
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实例：C616型车床尾座装配图中有关部位的配合
见：《机械精度设计与 测量技术》，北京大学 出版社2008，p43-44
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