第三节 机械零件的公差与配合
一、公差与配合的基本概念
公差加工误差
一、公差与配合的基本概念
1,有关, 尺寸, 的术语和意义
( 1)尺寸
尺寸是用 特定单位 表示长度
的数字。
1,有关, 尺寸, 的术语和意

( 2)基本尺寸
基本尺寸是由设计者经过计
算或按经验确定后,再按标准
选取的标注在设计图上的尺寸。
1,有关, 尺寸, 的术语和意义
( 3)实际尺寸
实际尺寸是通过测量所得的
尺寸。
1,有关, 尺寸, 的术语和意义
( 4)极限尺寸
极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。
其中:较大的一个称为 最大极限尺寸
较小的一个称为 最小极限尺寸
( 4)极限尺寸
图 2-8 公差与配合示意图 图 2-9 公差带图
2,有关, 公差、偏差及误差, 的术语和定

( 1)尺寸偏差
尺寸偏差 =某一尺寸 -基本尺寸
偏差包括:实际偏差 =实际尺寸 -基本尺寸
极限偏差
极限偏差
上偏差 =最大极限尺寸 —基本尺寸
ES( 孔),es( 轴)
下偏差 = 最小极限尺寸 —基本尺寸
EI( 孔),ei( 轴)
2,有关, 公差、偏差及误差, 的术语和定

( 2)尺寸公差(公差)
尺寸 公差是指尺寸允许的变动量。
尺寸 公差 = 最大极限尺寸 —最小极限尺寸
= 上偏差 —下偏差
2,有关, 公差、偏差及误差, 的术语和定

( 3)零线
零线是在公差带图中,确定偏差的一条
基准直线,也叫零偏差线。
2,有关, 公差、偏差及误差, 的术语和定

( 4)公差带
上偏差
下偏差
零线




下偏差
上偏差
2,有关, 公差、偏差及误差, 的术语和定

( 4)公差带
在公差带图中,由代表上、下偏差两条直线
所限定的一个区域称为公差带。
在国家标准中,公差带包括:
公差带大小 由标准公差确定
公差带位置 由基本偏差确定
2,有关, 公差、偏差及误差, 的术语和定

( 5)标准公差
标准公差就是国家标准所确定的公差。
2,有关, 公差、偏差及误差, 的术语和定

( 6)基本偏差
基本偏差就是用来确定公差带相对于零
线位置的上偏差或下偏差,一般指靠近零
线的那个偏差。
2,有关, 公差、偏差及误差, 的术语和定

( 7)误差
误差是指零件的设计值 X0与加工后的实测
值 Xi之差,用△ Xi表示。
即 △ Xi = Xi — X0
式中,i = 1,2,3,…, n,为测量次数。
误差△ Xi恒不为零 !
3,有关, 配合,的术语和定义
( 1)配合
配合就是基本尺寸相同的、相互结合的孔
与轴公差带之间的相配关系。
基孔制
基轴制
基孔制
基孔制是基本偏差固定不变的孔公差带,
与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合
的一种制度。
基孔制的孔为基准孔,它的下偏差为零。
基准孔的代号为,H”。
ES
EI=00 基本


H
图 2-11 基孔制配合与基轴制配合
基轴制
基轴制是基本偏差固定不变的轴公差带,
与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合
的一种制度。
基轴制的轴为基准轴,它的上偏差为零。
基准轴的代号为,h”。
es=0
ei
0 基



h
图 2-11 基孔制配合与基轴制配合
(2)配合类型 间隙配合过渡配合
过盈配合
(2) 配合类型
间隙配合:当孔的公差带在轴的公差带之
上,形成具有间隙的配合(包
括最小间隙等于零的配合)。
图 2-11 基孔制配合与基轴制配合
(2)配合类型
过盈配合:当孔的公差带在轴的公差带之
下,形成具有过盈的配合(包
括最小过盈等于零的配合)。
图 2-11 基孔制配合与基轴制配合
(2)配合类型
过渡配合:当孔与轴的公差带相互交迭,
既可能形成间隙配合,也可能
形成过盈配合。
图 2-11 基孔制配合与基轴制配合
(3)配合公差
允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。
间隙配合:配合公差 =最大间隙 —最小间隙
过盈配合:配合公差 =最大过盈 —最小过盈
过渡配合:配合公差 =最大间隙 +最大过盈
(3)配合公差
配合公差 =轴公差 +孔公差
二、标准公差系列与基本偏差系列
1,标准公差系列
P28 表 2-7
1,标准公差系列
( 1)公差单位( 公差因子,单位 μm)
当尺寸 ≤500mm时,
( mm)
D001.0D45.0 3i ??
反映加工误差 反映测量误差
1,标准公差系列
( 2)公差等级
标准公差共分 20级,
IT01,IT0,IT1,IT2,… 到 IT18。
IT—国际标准公差 ( ISO Tolerance) 的缩写代

IT7表示标准公差 7级 。
从 IT01至 IT18,公差等级依次降低, 相应的标准
公差数值依次增大 。
1,标准公差系列
( 2)公差等级
公差等级系数 a( 见表 2-6)
标准公差的值 T= a i
表 2-6 尺寸 ≤500mm的 IT5至 IT18级标准公差计算表
公差等级 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12
公差值 7i 10i 16i 25i 40i 64i 100i 160i
1,标准公差系列
( 3)基本尺寸分段
D001.0D45.0 3i ??
标准公差的值 T= a i
1,标准公差系列
( 3)基本尺寸分段
例:基本尺寸 φ 45 mm( 在> 30mm~ 50mm 尺寸段 )
的 IT6与 IT7的公差值 。
计算基本尺寸 ( mm) 73.385030 ???D
1,标准公差系列
例:基本尺寸 φ 45 mm( 在> 30mm~ 50mm
尺寸段)的 IT6与 IT7的公差值。
公差单位
(mm)
IT6 = 10 i = 10× 1.56≈ 16 (mm)
IT7 = 16 i = 16× 1.56≈ 24.97≈ 25 (mm)
56.173.380 0 1.073.3845.0 3 ????i
2,基本偏差系列
图 2-15 基本偏差系列
2,基本偏差系列
( 1)轴的基本偏差
请看 P32 表 2-9
2,基本偏差系列
( 1)轴的基本偏差
有了基本偏差和标准公差, 就不难求出轴的
另一个偏差 ( 上偏差或下偏差 ),
es = ei + IT
ei = es – IT
2,基本偏差系列
( 1)轴的基本偏差
1) a,b,c三种用于大间隙或热动配合;
2) d,e,f主要用于旋转运动;
3) g主要用于滑动和半液体摩擦, 或用于定位
配合;
4) cd,ef,fg适用于小尺寸的旋转运动件;
5) j~h主要用于过渡配合, 对中性好;
6) p ~ zc主要用于过盈配合, 保证轴和孔有足
够的连接强度 。
2,基本偏差系列
( 2)孔的基本偏差
请看 P34 表 2-10
2,基本偏差系列
( 2)孔的基本偏差
当基本尺寸 ≤ 500mm时, 孔的基本偏差
是从轴的基本偏差换算得来的 。
孔与轴基本偏差换算的前提是:
,基本偏差代号相当时, 应保持配合相同, 。
换算规则:
1) 通用规则
a) 全部间隙配合 A~H;
b) 标准公差 >IT8的 K,M,N;
c) 标准公差 >IT7的 P~ZC;
孔的基本偏差与轴的基本偏差数值相等, 但符号相反 。
但有个别例外, 对公差等级 >IT8,基本尺寸 >3mm的 N,
其基本偏差 ES= 0。
换算规则:
2) 特殊规则
a) 标准公差 ≤IT8的 K,M,N;
b) 标准公差 ≤IT7的 P~ZC;
孔的基本偏差要在上述基础上增加一个 Δ值 。
三、公差与配合的基准制与公差等级
1,国家标准规定的公差与配合
图 2-17 尺寸 ≤500mm轴的(方框内的)一般常用和(圆
圈内的)优先公差
图 2-18 尺寸 ≤500mm孔的(方框内的)一般常用和
(圆圈内的)优先公差
图 2-19 基孔制优先配合公差带 图 2-20 基轴制优先配合公差带
三、公差与配合的基准制与公差等级
2,基准制的选用
一般情况下,应优先选用基孔制。
三、公差与配合的基准制与公差等级
3,公差与配合的选用
选择公差与配合的主要内容有:
1)确定基准制;
2)确定公差等级;
3)确定配合种类。
选择公差与配合的原则是在保证机械产
品基本性能的前提下,充分考虑制造的可
行性,并应使制造成本最低。
三、公差与配合的基准制与公差等级
4,公差等级的选用
选用的原则如下:
(1) 对于基本尺寸 ≤500mm的轴孔 配合, 当标准公
差 ≤IT8时, 国家标准推荐孔比轴低一级相配合;
但当标准公差> IT8级或基本尺寸> 500mm的配
合, 推荐采用同级孔, 轴配合 。
(2) 选择公差等级, 既要满足设计要求, 又要考
虑加工的可能性与经济性 。
4,公差等级的选用
1) IT01,IT0,IT1级公差一般用于高精度量块和其它精密标
准量块的尺寸。
2) IT2~IT5级公差用于特别精密的零件尺寸。
3) IT5( 孔到 IT6) 级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸;
4) IT6( 孔到 IT7) 级公差用于零件较精密的配合尺寸;
5) IT7~IT8级用于一般精度要求的配合尺寸;
6) IT9~IT10级常用于一般要求的配合尺寸,或精度要求较高
的与键配合的槽宽尺寸。
7) IT11~IT12级公差用于不重要的配合尺寸。
8) IT12~IT18级公差用于未注公差的尺寸。
三、公差与配合的基准制与公差等级
5,配合的选用
应尽可能选用优先配合和常用配合。
四、形状公差与位置公差
(一) 形状公差和形状误差
1.形状公差
构成机械零件形状的几何要素 所允
许的变动量称为形状公差 。
四、形状公差与位置公差
(一) 形状公差和形状误差
2.形状误差:
形状误差是指被测实际要素对理想
要素的变动量。
四、形状公差与位置公差
形状误差的评定原则
最小条件,是指被测实际要素对其理想
要素的最大变动量为最小。
例:
四、形状公差与位置公差
(二) 形状公差的项目
(二) 形状公差的项目
1,直线度公差
实际被测要素对理想直线的允许变动量。
1,直线度公差
1)在给定平面内的直线度公差带
图 2-21 给定平面内的直线度公差带
1,直线度公差
2)在给定一个方向上的直线度公差带
图 2-22 给定一个方向上的直线度公差带
1,直线度公差
3)在给定相互垂直的两个方向上的直线度公
差带
图 2-23 给定两个方向上的直线度公差带
2,平面度公差
平面度公差是实际被测要素对理想平面的允
许变动量,其公差带是距离为公差值 t的两平
行平面之间的区域。
图 2-24 平面度公差带
3,圆度公差
实际被测要素对理想圆的允许变动量,其公
差带是垂直于轴线的任一截面上半径差为公差
值 t的两个同心圆间的区域。
图 2-25 圆度公差带
4,圆柱度公差
实际被测要素对理想圆柱的允许变动量,其
公差带是半径差为公差值 t的两同轴圆柱面之
间的区域。
图 2-26 圆柱度公差带
5,线轮廓度公差
实际被测要素对理想轮廓线的允许变动量,
其公差带是距离为公差值 t,对理想轮廓线对
称分布的两等距曲线之间的区域。
图 2-27 线轮廓度公差带
6,面轮廓度公差
实际被测要素对理想轮廓面的允许变动量,其
公差带是距离为公差值 t,对理想轮廓面对称分布
的两等距曲面之间的区域,理想轮廓面由理论正确
尺寸标出。
图 2-28 面轮廓度公差带
四、形状公差与位置公差
(三) 位置公差和位置误差
几何要素 → 关联要素 → 基准要素
→ 基准
四、形状公差与位置公差
(三) 位置公差和位置误差
位置公差 是关联实际要素的位置对基
准的变动全量 。
位置公差带 是限制关联实际要素变动的
区域, 被测实际要素要在此区域内才
合格 。
四、形状公差与位置公差
(三) 位置公差和位置误差
位置公差包括:定位位置公差
定向位置公差
跳动位置公差
1.定向位置公差 — 平行度
被测实际要素相对于基准要素的方向成 0o的要求。
图 2-29 以平面为基准的平行度公差带
1.定向位置公差 — 垂直度
被测实际要素相对于基准要素的方向成 90o的要求。
图 2-30 以轴线为基准的
垂直度公差带
1.定向位置公差 — 倾斜度
被测实际要素相对于基准要素的方向成一定角度的
要求。
图 2-31 倾斜度公差带
2.定位位置公差 — 同轴度
要求被测实际要素与基准要素同轴。
图 2-32 同轴度公差带
2.定位位置公差 — 对称度
要求被测实际要素与基准要素共面。
图 2-33 对称度公差带
2.定位位置公差 — 位置度
要求被测实际要素与基准要素有一定的位置关系。
图 2-34 孔轴线的位置度公差带
3.跳动位置公差
圆跳动
全跳动
3.跳动位置公差 — 圆跳动
单个被测实际要素在任一截面上相对于基准要素的
允许跳动量。
根据允许变动的方向 的不同,圆跳动可分为,
径向圆跳动
端面圆跳动
斜向圆跳动
径向圆跳动
径向圆跳动用于控制圆柱表面任一横截面上的跳动量 。
图 2-35 径向圆跳动公差带
端面圆跳动
端面 圆跳动用于控制 端面 任一 测量直径处,在轴
向方向的 跳动量 。
图 2-36 端面圆跳动公差带
斜面圆跳动
斜面 圆跳动用于控制 圆锥面在法线方向的 跳动量 。
3.跳动位置公差 — 全跳动
整个被测实际要素相对于基准要素的允许跳动总量。
根据允许变动的方向 的不同, 全 跳动可分为,
径向 全 跳动
端面 全 跳动
斜向 全 跳动
径向全跳动
径向 全 跳动用于控制 整个 圆柱表面上的跳动 总 量 。
图 2-37 径向全跳动公差带
端面全跳动
端面 圆跳动用于控制 整个端面在轴向方向的 跳动
总 量 。
图 2-38 端面全跳动公差带
四、形状公差与位置公差
(四) 形位公差的选用
(四) 形位公差的选用
(1) 形状公差应比尺寸公差小:
例如,圆柱形零件的形状公差 ( 轴线直线度除外 ),
一般情况下应小于其尺寸公差值, 平行度公差值应小于
相应的距离尺寸公差值 。
圆度, 圆柱度公差值约为同级的尺寸公差值的 50%,故
一般可按同级选取 。 比如, 尺寸公差为 IT6,则圆度, 圆
柱度公差也选 6级 。
但并不是圆度, 圆柱度公差必须按尺寸公差同级选取,
也可根据零件的功能要求选取相邻级, 必要时可按比尺
寸公差等级高半级到 2级 。
(四) 形位公差的选用
(2) 一般形状公差应比位置公差小:
同一要素上给定的形状公差值应小于位置公差值 。
如同一平面上, 平面度公差值应小于该平面对基准的
平行度公差值 。
(3) 表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系:
通常, 表面粗糙度的 Ra值可取为形状公差值的
(20%~25%)。
(四) 形位公差的选用
(4) 对于制造难度大的零件应该选取较大的形位公差:
对刚性较差的零件 ( 如细长轴 ) 和结构特殊的要素 (
如大跨距的孔或轴的同轴度公差 ), 在保证零件功能的前
提下, 考虑到制造较困难, 应适当降低 1-2级形位公差值