第十五章(精度设计与互换性)

对于间隙
最 小 间 隙
Tf= Xmax- Xmin
最 大 间 隙
对于过盈
最 小 间 隙
Tf= Ymin- Ymax
孔
对于过渡
Tf= Xmax- Ymax
Xmax
Ymax
Xmax Ymax
Xmax Ymax
孔 形公的 成差公 间带差 隙的带 配上在 合方轴 的
孔的公差带在轴的公差带 相交形成过渡配合
公差带组成：公差带大小＋公差带位置
（由基本偏差确定） （由标准公差确定）
二、标准公差、基本偏差系列及其应用
标准公差确定公差带的大小，
基本偏差确定公差带的位置。
标准公差用符号IT表示，共分20个等级，从 IT01, IT0, IT1, IT2,…… IT18精度依次降低。
标准公差数值按基 本尺寸分段给出
当公差等级高于 等于IT8时，基本 偏差的数值要加 +36 上一个与公差等 级相关的修正值
2
基本尺寸在80～120mm， 基本偏差为 F 的孔的基本偏差是下 基本偏差代号为：K、M、 偏差，数值为+0.036mm N的孔，其基本偏差数值 基本偏差为 Js 与公差等级 的所以公差等级 和基本尺寸分段有关 6 孔的基本偏差为：
基本尺寸为50mm, 基本偏差为H，公差等级为7级，孔 的公差带标注
基本尺寸为50mm, 基本偏差为 f ，公差等级为 6级，轴的公差带标注
基本尺寸为50mm孔和轴相互配合, 孔的基本偏差为H，公差等级为 7 级，轴的 基本偏差为f ，公差等级为 6 级
配合
基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差 带的关系
第十五章 零件的精度设计与互换性
第十五章 零件的几何精度
第一节

概论

几何参数：尺寸、形状和位置参数； 加工误差：零件的实际几何参数对其理 想参数的变动量； 几何精度：实际几何参数近似于理想几 何参数的程度。
一、几何量公差与互换性 1、零件的加工误差
（1） 尺寸误差 加工后零件的实际尺寸与理想尺寸之差。 （2）形状位置误差 零件的实际形状（一般指点、线、 面）与理想形状、 位置的差别。它包括以下三种情况：

基本偏差为上偏差， 基本偏差代号 数值为：4 为J的孔只有3 个公差等级： IT6、IT7、IT8
ITn 2
轴的一般公差带（116种） 轴的常用公差带（59种） 轴的优先公差带（13种）
G7 H7 F8 D9 H8 H9
K7
N7
P7
S7
U7
C11
H11
孔的优先公差带（13种） 孔的常用公差带（44种）
一、配合的基本术语与定义 1、孔与轴
由单一尺寸确定的圆柱形内表面，也包括其它非圆柱 形内表面，叫做孔。其参数用大写字母表示。 由单一尺寸确定的圆柱形外表面，也包括其它非圆柱 形外表面，叫做轴。其参数用小写字母表示。
轴
2、尺寸 尺寸是指两点之间的线性距离，它由数字和长度单 位组成。 根据使用要求，通过强度、刚度计算和结构等方面 考虑，所设计确定的尺寸叫做基本尺寸。 D和d 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸，叫做实际尺寸。
金刚石车膛
铰孔 车、膛
铣
铇、插 钻 冲压 压铸 粉末冶金
3. 配合种类的选择原则




选择配合种类实际上就是（在确定好配合制，并根 据使用要求确定出孔、轴的公差等级后）选择非基 准轴或非基准孔公差带的位置，即选择非基准轴或 非基准孔的基本偏差代号。 配合的方法有：试验法（通过专门的试验确定所需 的间隙或过盈）；计算法（按零件的使用要求，根 据一定的理论和公式计算出所需的间隙或过盈） 设计时，可用类比法选择配合种类，且应按国标规 定的优先配合、常用配合、一般配合的顺序来选择。 应用类比法时，首先要了解工作配合的应用实例， 然后考虑所设计的产品的具体工作条件和使用要求 来选择配合种类。
5. 注意相配合的孔、轴工艺等价性
配合种类 Th的等级 Th≤IT8 Th≥IT9 Th≤IT7 Th≥IT8 Ts的等级 Ts＜ Th Ts= Th Ts＜ Th Ts= Th Ts与Th关系 差一级 同级 差一级 同级
间隙或过渡配合
过盈配合
加工 方法 研磨 珩 磨、拉
01 0
1
Leabharlann Baidu
2
3
4
5
公差等级 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Xmax=ES-ei=39-（-50）=89 Xmin=EI-es=0-（-25）=25
+ 0
H8 f7
-
配合公差：Tf=Th+Ts=39+25=64
例 Φ30K7/h6
基本尺寸Φ30，IT6=13μm, IT7=21μm, 孔Φ30K7，基本偏差ES=（-2+8）=6 μm,
EI=ES－IT7=-15μm,
标准公差等级为20级
标准公差等级为7级(IT7) 基本尺寸在大于30mm至50mm范围内的 标准公差数值为0.025mm
基本偏差
确定公差带相对于零线位置的那个极限偏 差（上偏差或下偏差），一般为靠近零线 的那个偏差。 （若 公差带在零线上方，基本偏差为下偏差）
（若 公差带在零线下方，基本偏差为上偏差）
孔的一般公差带（105种）
间隙配合
H7 g6
H7 h6
H8 h7
H7 k6
H7 H7 n6 p 6
H7 s6
H7 u6
H8 f7
H9 d7
H9 h7
H 11 c11
H 11 h11
过 渡 配 合
过盈配合
基孔制优先、常用配合
间 隙 配 合
D9 h9
G7 H 7 h 6 h6 H8 F8 h7 h7
间隙（孔的尺寸减去相配合的轴的尺 寸为正）配合 过盈（孔的尺寸减去相配合的轴的尺 寸为负）配合 过渡（介于两者之间）配合
配合 种类
1. 间隙配合
孔的公差带在轴的公差带上（最小间 隙可以为零）
最 小 间 隙
最 大 间 隙
孔的公差带
轴的公差带
Xmin=EI-es
Xmax=ES-ei
2. 过盈配合
孔的公差带在轴的公差带下（最小过 盈量可以为零）
类比法选择公差等级的注意问题：

1. 了解各个公差等级的应用范围（表15－7） 2. 掌握配合尺寸公差等级的应用情况
重要处
公差等级 孔 精密机械 一般机械 较粗机械 IT4 IT5 IT7 轴 IT4 IT5 IT6 孔 IT5 IT7 IT8 轴 IT5 IT6 IT9 孔 IT7 IT8 轴 IT7 IT9
Da 和da
一个孔或轴允许的尺寸的 两个极端称为极限尺寸。
Dmax 和dmax 或 Dmin和dmin
3、尺寸偏差和公差
某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差，叫做尺寸偏差，简 称偏差。 最大极限尺寸减去基本尺寸得到最大极限偏差，简称上偏 差。孔和轴的上偏差分别为ES和es
ES Dmax D
es dmax d
公差是一个不为零的正数 。
Ts dmax dmin es ei
用极限尺寸表示 孔、轴配合
用偏差表示 孔、轴配合
用公差带图表 达孔、轴配合
用公差带表示孔、 轴配合
公差带图
1. 1.以基本尺寸作为零线 2. 零线上方代表正偏差、 下方代表负偏差 3.根据孔的上、下偏差画 出孔的公差带 4.根据轴的上、下偏差画 出轴的公差带
常用处
次要处
IT10～IT12



3. 熟悉各个加工工艺方法的加工精度 4. 注意与相配合零件的精度协调
1）与齿轮相配合的轴的公差等级应以齿轮孔的 公差等级为参照，而齿轮孔的公差等级是与齿轮 精度要求密切相关； 2）与滚动轴承相配合的轴颈公差等级，外壳孔 公差等级都应以滚动轴承的精度为参照。



基准制的选择实例
选择基孔制，销轴将会加工 成里小外大的阶梯轴，对工 艺和保证装配质量都不利
选择基轴制，销轴可以加工 成光轴，有利于加工 和装配工艺
2.公差等级的选择原则



选择公差等级的基本原则是：在满足使用 要求的前提下，尽量选用低的公差等级。 选择公差等级，要正确处理好使用要求、 制造工艺和成本之间的关系。 一般采用类比法选择，即参考从生产实践 中总结出来的经验资料进行对比选择。
表面粗糙度 微观几何形状误差 表面波度 中间几何形状误差 形状误差 宏观几何形状误差
2、公差
由于几何参数误差的存在，使零件的使用功能受到影响， 设计时应视其功能要求的严格程度，规定一个合理的允许零 件几何参数的变动量——公差
3、互换性
同一规格的同一批零部件中，任取其一，不需任何调整 或修配，就能装在仪器或设备上，达到规定的功能要求。 几何参数的互换性是用几何参数的公差来保证，公差值的大 小应根据功能要求和经济性权衡而定。
轴Φ30h6，基本偏差es=0, ei=es－IT6=－13
Xmax=ES-ei=6-（-13）=19 Xmin=EI-es=-15-0=-15
+ 0
-
K7
h6
配合公差：Tf=Th+Ts=13+21=34
三、常用尺寸孔、轴公差与配合的选用原则 1. 基准制的选择原则
在进行零件的精度设计时，应首先选用基孔制, 以减少孔公差带的数量，进而减少孔用定值刀 具和光滑极限塞规的规格种类。 在下列情况下，采用基轴制比较合理: 1）与孔配合的轴是具有一定精度并因此不需要 加工就能满足配合要求的型材（冷拉型材等）； 2）与孔配合的轴是标准件且已经达到配合要求 的精度（如滚动轴承外圈、平键宽度等）； 3）考虑装配顺序或装配工艺时，采用基轴制更 为有利的情况。
最小极限尺寸减去基本尺寸得到最小极限偏差，简称下偏 差。孔和轴的下偏差分别为EI和ei
EI Dmin D
ei d min d
最大极限尺寸减去最小极限尺寸或上偏差减去下偏差，即 允许尺寸的变动量，叫做尺寸公差，简称公差 。
孔Th Dmax Dmin ( Dmax D) ( Dmin D) ES EI
轴的基本偏差
轴的基本偏差代号由小写 字母a~zc分别代表 28种轴的基本偏差
基准轴的代号为h, 基本偏差为上偏差且数值为 0
轴的基本偏差由a到 cz其数值由负变正
孔的基本偏差
孔的基本偏差由A~ZC 其数值由正变负 孔的基本偏差代号由大 写字母A~ZC分别代表 28种孔的基本偏差
基准孔的代号为H, 基本偏 差为下偏差且数值为 0
类比法选择配合的步骤：

1. 确定配合类别
间隙配合的特征是有间隙，主要应用于结合件间 的有相对运动配合。也可用于一般的定位配合或 虽无相对运动却要求装拆方便的配合； 过盈配合的特征是具有过盈，主要应用于结合件 间的无相对运动且靠过盈量保证相对静止或传递 转矩的配合，过盈量小时，只作精确定位，亦可 加键、销紧固件传递转矩；过盈量大时，靠孔轴 结合力传递转矩。前者可拆卸，后者不能。 过渡配合的特征具有间隙，也可能有过盈，但间 隙和过盈量较小。主要用于定位精确并要求拆卸 的相对静止的联接。可加键、销紧固件传递转矩
K7 h6
N7 P7 h6 h 6
S7 h6
U7 h6
H9 h9
过盈配合 过渡配合
C11 h11
H 11 h11
例 Φ50H8/f7
基本尺寸Φ50，IT7=25μm, IT8=39μm, 孔Φ50H8，基本偏差EI=0, ES=EI+IT8=＋39μm, 轴Φ50f8，基本偏差es=－25μm, ei=es－IT7=－50
最 小 过 盈
最 大 过 盈
轴的公差带
孔的公差带
Ymin=ES-ei
Ymax=EI-es
3. 过渡配合
具有过盈或间隙配合，两者的公差带 相互交叠
ES EI Xmax=ES-ei es ei
轴的公差带
Ymax=EI-es
4. 配合公差 Tf 允许间隙或过盈的变动量
Tf= Th+ Ts 孔 轴 轴
最 大 间 隙
基本尺寸在40～50mm 范围内，基本偏差代 号为 f 的轴的基本偏差 基本偏差为 u , 基 为上偏差，所有公差 本尺寸在100～120 等级的基本偏差数值 范围内所有公差等 均为负0.025mm 级轴的基本偏差数 值为+144
基本偏差为K，公差等 级为IT6，基本尺寸为 70mm孔的基本偏差？
二、互换性的种类和标准化 1、互换性的种类
（1）完全互换性 零件不需要挑选和修配就可装配或更换 （2）不完全互换性 分组装配法 修配法
要求d在规定的公差范 围，如是完全互换，则 a、b、c 的公差都比d 的公差小，加工成本高， 现把a、b的公差与d相 同，对c适当进行修配， 就可以达到要求。
第二节 尺寸精度设计
基准轴与各种基本偏差的孔相互配合——基轴制
上偏差es＝0
ei=IT(标准公差）
基本偏差代号为js, 所有公差等级和基本 尺寸，其基本偏差为 上偏差或下偏差， 数值均为 ITn
2
-25
基本偏差为j的 轴的公差等级只 有4个级别 基本偏差为 k 的轴，根 据其公差等级和基本尺 寸分段，其数值不同 +144
孔 形 公的 成 差公 过 带差 盈 的带 配 下在 合 方轴 的
H/h的配合
基准孔与各种基本偏差的轴相互配合——基孔制
下偏差EI＝0
ES=IT(标准公差）
公孔 差的 间带 公 隙之 差 配上 带 合， 在 形轴 成的
孔的公差带在轴的公差带相交 形成过渡配合
H/h的配合
公孔 差的 过带 公 盈之 差 配下 带 合， 在 形轴 成的