搜索
1.2极限与配合标准的主要内容1.2.1配合制孔、轴的配合是否满足使用要求，主要看是否可以保证极限间隙或极限过盈的要求。显然满足同一使用要求的孔、轴公差带的大小和位置是无限多的。图所示的三个配合，均能满足同样的使用要求。如果不对满足同一使用要求的孔、轴公差带的大小和位置作出统一规定，将会给生产过程带来混乱，也不便于产品的使用与维修。因此，为了设计和制造上的方便，应该对孔、轴尺寸公差带的大小和位置进行标准化。满足同一使用要求的三个配合孔和轴的配合，在不同的使用场合有不同的松紧要求。这就需要提供各种不同的公差带来满足需要。为了减少定值刀具、量具的数量，提高技术经济效益，根据不同的使用要求，把孔（或轴）的公差带固定起来，而用改变轴（或孔）的公差带位置的方法，来改变配合的松紧，以满足各种配合要求的制度称为基准制。国家标准《产品几何技术规范（GPS）极限与配合第1部分：公差、偏差和配合的基础》（GB/T1800.1——2009）中规定了两种的基准制：基孔制和基轴制。1.基孔制基孔制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制度，如图a所示。国家标准规定，基孔制配合中的孔称为基准孔，代号为H，是基孔制配合中的基准件。轴为非基准件。基准孔以其下偏差（EI）为基本偏差，数值为零。上偏差（ES）为正值，即它的公差带位于零线上方，如图所示。基本偏差系列2.基轴制基轴制是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，如图b所示。国家标准规定，基轴制配合中的轴称为基准轴，代号为h，是基轴制配合中的基准件。孔为非基准件。基准轴以其上偏差（es）为基本偏差，数值为零。下偏差（ei）为负值，即它的公差带位于零线下方，如图所示。由图可知，孔、轴公差带相对位置不同，两种基准制都可以形成间隙、过盈和过渡三种不同的配合性质。图中水平实线代表孔和轴的基本偏差，而虚线代表另一极限偏差，表示公差带的大小是可以变化的，与它们的公差等级有关。〖例〗有一配合的孔和轴基本尺寸为Φ60mm，要求过盈在－0.046～－0.086mm之间。孔公差取轴的公差的1.5倍，采用基孔制。试求孔和轴的极限偏差、并画出孔和轴的公差带图。〖解〗首先，根据过盈量计算配合公差TfTf=│Ymin－Ymax│=－0.046－（－0.086）=0.040mm因为Th=1.5Ts,根据Tf=Th＋Ts计算出Ts和Th1.5Ts＋Ts=0.040mm得Ts=0.016mm、Th=0.024mm因为采用基孔制，孔的下偏差为EI=0，故上偏差ES=Th＋EI=0.024mm代入公式，计算轴的下偏差、上偏差：ei=ES－Ymin=0.024－（－0.046）=+0.070mmes=ei＋Ts=+0.070+0.016=0.086mm根据计算结果，绘制公差带图。1.2.2标准公差系列1.标准公差因子（公差单位）用以确定标准公差的基本单位；是基本尺寸的函数和制定标准公差数值系列的基础。在实际生产中，机械零件的误差不仅与加工方法有关，而且与基本尺寸的大小有关。因此，评定制造精度时，不能仅看公差值的大小，同时要注意基本尺寸大小对加工精度的影响。国家标准制定出了公差单位的计算单位，对于基本尺寸≤500mm、IT5～IT18时，公差单位i的计算公式为：（μm）式中D——基本尺寸分段的计算尺寸，单位为mm。i——公差单位，单位为μm。DDi001.045.03公式右边包括两项，前项主要反映加工误差的影响，表示公差与基本尺寸之间符合立方抛物线关系；后项用以补偿与直径呈线性关系的误差（主要是补偿偏离标准温度和量具变形而引起的测量误差）。随着直径加大，第二项所占比例加大，公差单位i的值也相应增大。当尺寸＞500～3150mm时，公差单位i的计算公式为：i=0.004D+2.1（μm）公式前项为测量误差，后项常数2.1为尺寸衔接关系常数。由上式可以看出，非常用尺寸的公差单位取决于基本尺寸的大小。基本尺寸相同时，公差单位i乘以不同的倍数，就得到结果不同的公差数值。实践证明，当尺寸＞3150mm时，以i=0.004D+2.1为基础来计算标准公差，也不能完全反映实际出现的误差规律。但目前尚未确定出合理的计算公式，只能暂按直线关系式计算，列于国标附录供参考使用。更合理的计算公式有待进一步在生产中加以总结。2.公差等级确定尺寸精度的等级称为公差等级。当基本尺寸一定时，公差等级系数就成了决定标准公差大小的唯一参数。根据等级系数的不同，国家标准把标准公差分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、…、IT18。IT表示标准公差，阿拉伯数字表示公差等级代号。公差等级从IT01-IT18逐渐降低，即IT01公差等级最高，IT18公差等级最低；而相应的标准公差数值逐渐加大。在基本尺寸≤500mm的常用尺寸范围之内，各级标准公差值的计算公式，见表。3.尺寸分段根据上表所示的标准公差计算公式，对应每一个基本尺寸和公差等级都可计算出一个相应的公差数值。由于在生产实际中基本尺寸很多，这样就会形成一个庞大的公差数值表格，给生产带来很多不便，同时也不利于标准化的实施。而在实际使用过程中人们发现，一定尺寸范围内的不同基本尺寸计算出的公差数值差别很小，为了减少公差数目，简化公差表格便于生产，国家标准对基本尺寸进行了分段；即在同一尺寸段内的所有基本尺寸，公差等级相同时，标准公差数值相同。分段后，计算标准公差时，公差单位算式中D取尺寸段首尾两个基本尺寸的几何平均值。例如基本尺寸。在50～80mm尺寸段，。则凡属于50～80mm尺寸段的任一基本尺寸，标准公差均以D=63.25mm计算。这样一来，同一尺寸段内的所有基本尺寸，公差等级相同时，标准公差数值相同。这就大大简化了表格，而对生产基本上没有影响。常用基本尺寸标准公差数值，见表。mmD25.6380501.2.3基本偏差系列基本偏差是国家标准用以确定公差带相对于零线位置的极限偏差（可以是上偏差也可以是下偏差），一般是指靠近零线的那个极限偏差；公差带在零线上方时，基本偏差是下偏差；公差带在零线下方时，基本偏差是上偏差。为了满足不同的使用要求，国家标准对孔和轴分别规定了28种基本偏差，用以固定公差带位置。1.代号孔和轴的基本偏差代号用拉丁字母表示，孔为大写，轴为小写；各有28种基本偏差代号，由26个拉丁字母中去掉5个容易与其他符号含义混淆的字母I(i）、L(1）、O(o）、Q(q）、W(w)，剩下的21个字母加上由两个字母组成的7组字母CD(cd）、EF（ef）、FG(fg）、JS(js）、ZA(za）、ZB(zb）、ZC(zc）组成。这28种基本偏差就构成了基本偏差系列。2.基本偏差系列图及其特征孔的基本偏差系列如图。从图中可以看出，代号从A～G的基本偏差都是下偏差，EI0；基本偏差的绝对值逐渐减少。代号为H的基本偏差是下偏差；它的下偏差EI=0，它是基孔制中基准孔的基本偏差代号。代号为JS的基本偏差完全对称于零线分布，上下偏差的绝对值大小相等，符号相反；为规范使用，国家标准中规定孔的基本偏差JS划归为下偏差。代号为J的基本偏差为上偏差，ES0，只有J6、J7、J8共3个公差等级。代号从K～ZC的基本偏差都是上偏差ES，除K基本偏差为正值外，其余都是负值，ES0，其绝对值依次逐渐增大。从图中还可看出，基本偏差为A～H的孔与基准轴配合，得到间隙配合；其最小间隙等于基本偏差的绝对值。基本偏差为J～N的孔与基准轴配合，得到过渡配合，其间隙量和过盈量都不会很大。基本偏差为P～ZC的孔与基准轴配合，得到过盈配合。轴的基本偏差系列如图所示。从图中可以看出，代号从a～g的基本偏差都是上偏差，es0；基本偏差的绝对值逐渐减小。代号为h的基本偏差是上偏差，它的上偏差es=0，它是基轴制中基准轴的基本偏差代号。代号为js的基本偏差完全对称于零线分布，上下偏差的绝对值大小相等，符号相反；从理论上说基本偏差既可为上偏差es＝IT/2，也可为下偏差es=－IT/2。为了统一起见，国家标准把轴的基本偏差js划归为上极限偏差（把孔的基本偏差JS划归为下极限偏差）。代号为j的基本偏差为下偏差，ei=0。只有j5、j6、j7、j8共4个公差等级。代号从k～zc的基本偏差都是下偏差ei，除k（当代号为k时，IT≤3或IT≥7，基本偏差为零）外，其余都是正值，ei≥0；其绝对值依次逐渐增大。从图中还可看出，基本偏差为a～h的轴与基准孔配合，得到间隙配合；其最小间隙等于基本偏差的绝对值。基本偏差为j～n的轴与基准孔配合，得到过渡配合，其间隙量和过盈量都不会很大。基本偏差为p～zc的轴与基准孔配合，得到过盈配合。3.基本偏差数值轴的基本偏差数值轴的基本偏差是以基孔制配合为基础制定的，它的基本偏差大小决定着孔与轴配合的性质；也就是说轴的基本偏差大小决定孔、轴之间是间隙配合、还是过渡配合或过盈配合。根据不同的使用要求，经过反复的生产实践和大量的实验，总结整理出一系列轴的基本偏差计算公式，常用基本尺寸的轴的基本偏差计算公式。为了方便使用，国家标准按轴的基本偏差计算公式计算出了轴的基本偏差数值表，具体见上表。轴的标准公差IT、基本偏差可由表查出，轴的另一个极限偏差就可以利用以下公式计算出来。(IT=es-ei)公差带在零线之下时：ei=es－IT公差带在零线之上时：es=ei＋IT〖例〗试查表确定轴Φ35p8的基本偏差和另一极限偏差。〖解〗①查表确定轴的标准公差基本尺寸Φ35属于大于30～50尺寸段，查表1-2得IT8=39μm。②查表确定轴的基本偏差查表1-4得，p的基本偏差为下极限偏差ei=＋26μm③确定轴的另一极限偏差轴的另一极限偏差，计算如下：es=ei＋IT=＋26＋39=＋65μm〖例〗试查表确定轴Φ30g6的基本偏差和另一极限偏差。〖解〗①查表确定轴的标准公差基本尺寸Φ30属于大于18～30尺寸段，查表1-2得IT6=13μm②查表确定轴的基本偏差查表1-4得，g的基本偏差为上极限偏差es=－7μm③确定轴的另一极限偏差轴的另一极限偏差，计算如下：ei=es－IT=－7－13=－20μm孔的基本偏差数值基本尺寸≤500mm时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得来的，换算的前提是：基本偏差字母代号同名的孔和轴，在同一公差等级或孔比轴低一级的条件下，按基轴制形成的配合应与按基孔制形成的配合的配合性质相同，即具有相同的极限间隙或极限过盈。如H10/g10与G10/h10、H7/r6与R7/h6。根据以上原则，孔的基本偏差可按以下两种规则换算。1.通用规则同一字母表示孔的极限偏差和轴的极限偏差的绝对值相等，符号相反。即：EI=－es上式适用于所有的A～H孔。ES=－ei上式适用于标准公差值大于IT8的K、M、N和大于IT7的P～ZC。2.特殊规则（孔和轴基本偏差换算）在常用基本尺寸的同名配合中，如孔的公差等级比轴的公差等级低一级（如H6/k5和K6/h5)，并要求它们的配合性质相同，即在换算前后它们的极限间隙或极限过盈不变。则同一字母表示孔的基本偏差和轴的基本偏差的符号相反，绝对值相差一个△值。即：ES=－ei+ITn－ITn－1=－ei+△式中ITn——某一孔的公差等级；ITn－1——比孔高一级的轴的公差等级。特殊规则适用于基本尺寸大于3mm～500mm，标准公差≤IT8的K、M、N和标准公差≤IT7的代号为P～ZC孔的基本偏差的换算。孔的另一个极限偏差，可根据已知的孔的极限偏差和标准公差值按以下公式计算。EI=ES－IT或ES=EI+IT按通用规则和特殊规则计算出的孔的基本偏差数值，见表1-5。〖例〗试查表确定孔Φ35P8、Φ35P6的基本偏差和另一极限偏差。〖解〗①查表确定孔的标准公差查表1-2得IT8=39μm，IT6=16μm②查表确定孔的基本偏差查表1-5得Φ35P8的基本偏差为上极限偏差ES=－26μm。Φ35P6的基本偏差为上极限偏差ES=－26＋△=－26＋5=－21μm。③确定孔的另一极限偏差Φ35P8的另一极限偏差：EI=ES－IT8=－26－39=－6