公差配合与技术测量—公差配合的应用

第2章
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2.5公差与配合的应用
2.5.1配合制的选择
在进行配合制选择时，应从零件的结构、工艺性和经济性等几方面 综合分析，从而合理地确定配合制。 1.一般情况下优先选用基孔制 优先选用基孔制，这主要是从工艺性和经济性来考虑的。为了减少 定值刀具、量具的规格和数量，利于生产，提高经济性，应优先选用基孔 制。 2.在下列情况下，应选用基轴制 （1）当在机械制造中采用具有一定公差等级的冷拉钢材，其外径不 经切削加工即能满足使用要求，此时就应选择基轴制，再按配合要求选用 适当的孔公差带加工孔就可以了。 （2）由于结构上的特点，宜采用基轴制。如图2-39所示为发动机的 活塞销轴与连杆铜套孔和活塞孔之间的配合，根据工作要求，活塞销轴与 活塞孔应为过渡配合，而活塞销与连杆之间由于有相对运动应为间隙配合。
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2.一般公差的极限公差数值
（1） 线性尺寸 表2-9给出了线性尺寸的极限偏差数值；表2-10给出了倒角半径和倒角高度尺 寸的极限偏差数值。 表2-9 线性尺寸的极限偏差数
基本尺寸分段 公差等级 0.5~3 >3~6 >6~30 >30~120 >120~400 >400~1000 >1000~200 0 >2000~40 00
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第2章 极限与配合基础
▲2.4 一般公差—线性尺寸的未注公差 ▲2.4.1一般公差的公差等级和极限偏差数值 ▲2.5 公差配合的应用 ▲2.5.1配合制的选择 ▲2.5.2 公差等级的选择 ▲2.5.3配合性质的选择 ▲2.5.4典型应用实例
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2.4一般公差—线性尺寸的未注公差
1
2
图2-42 管道法兰连接的配合
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3过渡配合实例 （见图2-44） 轴承内、外圈的配合他的平均间隙 接近零，主要用于定位配合，并由于工作性质的需要，而需有少量的过盈 用以消除振动等。这种配合工作时一般不需拆卸，装配也还方便，常用在 齿轮、皮带轮和轴的配合中，传递扭矩时要靠键等连接件。K及j 和js还常 用 于 滚 动 轴 承 内 、 外 圈 的 配 合 如 图 2-44 所 示 。 js、k、m，这几种基本偏差主要用于定心而又定期拆卸的定位配合。例如， 机床中交换齿轮与轴的配合。精密滚动轴承内圈与轴的配合，常用js；齿 轮与轴的配合常采用k；凸轮与分配轴的配合，要求精密定位，则采用m。
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2.5.3配合性质的选择
选择配合的目的是合理确定相结合件中孔与轴在工作中的相对状态， 也就是合理确定孔与轴的配合性质，以保证机器正常工作。 一般选择配合的方法有三种，即计算法、实验法和类比法。 计算法是根据一定的理论和公式，计算出所需的间隙或过盈，根据计 算结果，对照国标选择合适的配合。 试验法是对选定的配合进行多次试验，根据试验结果，找到最合理的 间隙或过盈，从而确定配合的一种方法。 类比法是参考现有同类机器或类似结构中经生产实践验证过的配合情 况，与所设计零件的使用要求相比较，经修正后确定配合的一种方法。在 教材表2-15和表2-16有详细介绍
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图2-39 基准制选择示例之一
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3.与标准件配合时，应以标准件为基准件来确定配合制。 标准件通常由专业工厂大量生产，在制造时其配合部位的配合制已确 定。所以与其配合的轴和孔一定要服从标准件既定的配合制。 4.在特殊需要时可采用非配合制配合 非配合制配合是指由不包含基本偏差H和h的任一孔、轴公差带组成的 配合。如图2-40所示为轴承座孔同时与滚动轴承外径和端盖的配合。
活塞销
基孔制
活塞
衬套 连杆
图2-41 活塞销和活塞及连杆的连接
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2间隙配合实例 如图2-42所示为管道法兰连接的配合。法兰1的凹槽和法 兰2的凸缘内径起定位作用，故选用小间隙配合H12/h12；凹槽和凸缘内径 的配合，凹槽和凸缘内径的同轴度误差，应具有大间隙，故选用H12/b12。
一般公差（general tolerances）指在车间通常加工条件下可保证的 公差。采用一般公差的尺寸，在该尺寸后不需注出其极限偏差数值，所以 也称未注公差。
2.4.1一般公差的公差等级和极限偏差数值
一般公差分精密f、中等m、粗糙c、最粗v共4个公差等级。按未注公差 的线性尺寸和角度尺寸分别给出了各公差等级的极限偏差数值。 1.线性和角度尺寸的一般公差的概念和解释 （1） 构成零件的所有要素总是具有一定的尺寸和几何形状。由于尺 寸误差和几何特征（形状、方位、位置）误差的存在，为保证零件的使 用功能就必须对它们加以限制，超出将会损害其功能。因此，零件在图 样上表达的所有要素都有一定的公差要求。 对功能上无特殊要求的要素可给出一般公差。一般公差可应用在线 性尺寸、角度尺寸、形状和位置等几何要素。
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3.一般公差的图样表示法 若采用本标准规定的一般公差，应在图样标题栏附近或技术要求， 技术文件（如企业标准）中注出本标准号及公差等级代号，例如选取中等 级时，标注为： GB/T1840—m 4.未注公差的说明 （1）适合一般线形尺寸、组装尺寸; （2）不适合下列尺寸： 其他一般公差标准规定的线性和角度尺寸；括号内有参考尺寸；矩 形框格内的参考尺寸。
mm
精度f
中等m 粗糙c 最粗v
±0.05
±0.1 ±0.2 —
±0.05
±0.1 ±0.3 ±0.5
±0.1
±0.2 ±0.5 ±1
±0.15
±0.3 ±0.8 ±1.5
±0.2
±0.5 ±1.2 ±2.5
±0.3
±0.8 ±2 ±4
±0.5
±1.2 ±3 ±6
—
±2 ±4 ±8
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极限与配合基础 表2-10 倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值
表2-11 角度尺寸的极限偏差数值
长度分段，mm
公差极限 精度f 中等m 粗糙c 最粗v ～10 ±1° ±1°30′ ±3° 〉10～50 ±30′ ±1° ±2° 〉50～120 ±20′ ±30′ ±1 ° 〉120～400 ±10′ ±15′ ±30′ 〉400 ±5′ ±10′ ±20′
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基本尺寸
mm
>30 ±2 ±4
公差等级 精度f
0.5~3 ±0.2 ±0.4
>3~6 ±0.5 ±1
>6~30 ±1 ±2
中等m
粗糙c 最粗v
注：倒角半径和倒角高度的含义参见GB/T 6403.4。
（2）角度尺寸 表2-11给出了角度尺寸的极限偏差数值，其值按角度短边长度确定， 对圆锥角按圆锥素线长度确定。
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2.5.4典型应用实例
1有些结构要求采用基轴制 （见图2-41）为活塞销和活塞及连杆的连 接。活塞销和两活塞销孔德配合，要求能相对滑动，所以配合的要松些， 图中采用了H6/h5的配合。活塞销和两活塞孔的配合要求紧些，图中采用 M6/h5的配合。这样的结构采用基轴制合适，因如用基孔制，则活塞的尺寸 将如图中所示，中间一段的直径要稍小些，这样加工起来很不方便。另外， 装配时阶梯形活塞销大端通过连杆小头孔时，会使连杆孔划伤。
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（4）采用一般公差，可带来以下好处： 1）、简化制图，图面清晰易读，可高效的进行信息交换。 2）、节省图样设计时间。设计人员不必逐一考虑或计算公差值， 只需了解某要素在功能上是否允许采用大于或等于一般公差的公差值。 3）、图样明确了那些要素可由一般工艺水平保证，可简化检验要 求，有助于质量管理。 4）、突出了图样上注出的公差尺寸，这些尺寸大多是重要的且需 要控制的，引起加工与检验时重视和作出计划安排。 5）、由于签订合同前就已经知道工厂“通常车间精度”，买方和 供方能更方便的进行订货或谈判,同时图样表示完整也可避免交货时买方 和供方间的争论。 （5）零件功能允许的公差常常大于一般公差，所以当工件任一要素 超出（偶然地超出）一般公差时零件的功能通常不会被损害。只有当零件 的功能受到损害时，超出一般公差的工件才能被拒收。
图2-40 基准制选择示例之二
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2.5.2 公差等级的选择
合理选用公差等级，是为了解决机器零部件的使用要求与制造工艺之 间的矛盾。因此，选用公差等级的基本原则，是在满足使用要求的前提下， 尽量选取低的公差等级。 （1）用计算法选择时，公差等级的选择和配合种类的选择往往是同 时进行的。 （2）用类比法选择时，应掌握各个公差等级的应用范围和各种加工 方法所能达到的公差等级。教材表2-12和教材哦啊表2-13可供参考。 在选用公差等级时，应考虑孔与轴的工艺等价性，即孔和轴加工的难易 程度应基本相同。另外，还应考虑相配件和相关件的精度。例如，与滚 动轴承相配合的壳体孔和轴颈的公差等级，取决于相配件滚动轴承的精 度等级；齿轮孔与轴的配合，其公差等级决定于相关件齿轮的精度等级。 由此可见正确选择公差等级要联系工艺、联系配合同时还要联系零部件 的相关精度要求。
图2-44 轴承内、外圈的配合
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4.过盈配合实例 图2-45所示为常用结构的过盈配合。
H7 r6
a)
H7 s6 H7 s6
b)
H6 u5
c)
d)
图2-45 过盈配合示例图 a）所示为水泵阀体和壳体的配合 b）所示为涡轮的配合 c)所示为曲柄销与曲柄拐的配合 d)火车轮和轴的结合
表 2-14 配合类别的选用说明（以基孔制为例）
要传递扭矩 五相对运动
要精确同 轴
永久结合 可拆结合
过盈配合 过盈配合、基本偏差为h的间隙配合加联结件 间隙配合加联结件 过渡配合、过盈量小的过盈配合 基本偏差为h、g等间隙配合 基本偏差为a-f等间隙配合
不要精确同轴 不需要传递扭矩
有相对运动
只有移动 传动、传动与移动复合运动
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（2） 线性和角度尺寸的一般公差是在车间普通工艺条件下，机床设备 可保证的公差。在正常维护和操作情况下，它代表车间通常的加工精度。 一般公差的公差等级的公差数值符合通常的车间精度。按零件使用要 求选取相应地公差等级。线性尺寸的一般公差主要用于低精度的非配合尺 寸。采用一般公差的尺寸在正常车间精度保证的条件下，一般可不检验。 （3） 对某确定的公差值，加大公差通常在制造上并不会经济。例如 适宜“通常中等精度”水平的车间加工35mm直径的某要素，规定±1mm的极 限偏差值通常在制造上对车间不会带来更大的利益，而选用±0.3mm的一般 公差的极限偏差值（中等级）就足够。