为什么会有公差与配合的概念？

这个得从互换性说起！什么是互换性？在机械和仪器制造工业中，零、部件的互换性是指在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑选或附加修配（如钳工修理）就能装在机器上，达到规定的性能要求。

为满足机械制造中零件所具有的互换性，要求生产零件尺寸应在允许的公差范围之内。这就必须对一种零件的形式、尺寸、精度、性能等规定一个统一的标准。同类产品还需按尺寸大小合理分档，以减少产品的系列，这就是产品标准化。

1）从使用方面看，如人们经常使用的自行车和手表的零件，生产中使用的各种设备的零件等，当它们损坏以后，修理人员很快就可以用同样规格的零件换上，恢复自行车、手表和设备的功能。而在某些情况下，互换性所起的作用还很难用价值来衡量。例如在战场上，要立即排除武器装备的故障，继续战斗，这时做主零、部件的互换性是绝对必要的。

2）从制造方面来看，互换性是提高生产水平和进行文明生产的有力手段。装配时，不需辅助加工和修配，故能减轻装配工人的劳动强度，缩短装配周期，并且可使装配工人按流水作业方式进行工作，以致进行自动装配，从而大大提高生产效率。加工时，由于规定有公差，同一部机器上的各种零可以同时加工。用量大的标准件还可以由专门工厂单独生产。这样就可以采用高效率的专用设备，乃致采用计算机辅助加工。这样产量和质量必然会得到提高，成本也会显著降低。

3）从设计方面看，由于采用互换原则设计和生产标准零碎、部件，可以简化绘图、计算等工作，缩短设计周期，并便于用计算机辅助设计。

公差与配合的概念

一、公差的有关术语

零件在加工过程中，由于机床精度、刀具磨损、测量误差等的影响，不可能把零件的尺寸加工得绝对准确。为了保证互换性，必须将零件尺寸的加工误差限制在一定范围内，规定出尺寸的变动量。

1、基本尺寸

根据零件的强度和结构要求，设计时确定的尺寸。

 

2、实际尺寸

通过测量所得到的尺寸。

3、极限尺寸

允许尺寸变动的两个界限值。它是以基本尺寸为基数来确定的。两个界限值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、尺寸偏差（简称偏差）

某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。尺寸偏差有：

上偏差=最大极限尺寸-基本尺寸

下偏差=最小极限尺寸-基本尺寸

上、下偏差统称为极限偏差，上、下偏差可以是正值、负值或零。

国家标准规定：孔的上偏差代号为ES，孔的下偏差代号为EI；轴的上偏差代号为es，轴的下偏差代号为ei.

 

公差带图

5、尺寸公差（简称公差）

允许尺寸的变动量。

尺寸公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸

=上偏差-下偏差

因为最大极限尺寸总是大于最小极限尺寸，亦即上偏差总是大于下偏差，所以尺寸公差一定为正值。

6、零线、公关带和公差带图

零线是在公差带图中用以确定偏差的一条基准线，即零偏差线。通常零线表示基本尺寸。在零线左端标上“0”“+”、“-”号，零线上方偏差为正；零线下方偏差为负。公差带是由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域，公差带的区域宽度和位置是构成公差带的两个要素。

7、标准公差与标准公差等级

标准公差是国家标准所列的以确定公差带大小的任一公差。标准公差等级是确定尺寸精确程度的等级。标准公差分20个等级，即IT01、IT0、IT1~IT18，表示标准公差，阿拉伯数字表示标准公差等级，其中IT01级最高，等级依次降低，IT18级最低。对于一定的基本尺寸，标准公差等级愈高，标准公差值愈小，尺寸的精确程度愈高。

8、基本偏差

用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。一般是指靠近零线的那个偏差，当公差带位于零线上方时，其基本偏差为下偏差，当公差带位于零线下方时，其基本偏差为上偏差。

根据实际需要，国家标准分别对孔和轴各规定了28个不同的基本偏差，如下图所示。孔、轴的基本偏差数值可从有关表中查出。

 

基本偏差系列

从上图中可知：

1）基本偏差代号用拉丁字母表示，大写字母表示的基本偏差代号，小写字母表示轴的基本偏差代号。由于图中用基本偏差只表示公差带大小，故公差带一端画成开口。

2）本偏差从A~H为下偏差，J~ZC为上偏差，JS的上下偏差分别为+IT/2和-IT/2。

3）轴的基本偏差从a~h为上偏差，j~zc为下偏差，js的上下偏差分别为+IT/2T和-IT/2。孔和轴的另一偏差可由基本偏差和标准公差算出。

二、配合的有关术语

在机器装配中，基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴的公差带之间的关系，称为配合。由于孔和轴的实际尺寸不同，装配后可以产生“间隙”或“过盈”。在孔与轴的配合中，孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差为正值时是间隙，为负值时是过盈。

1.配合的种类

配合按其出现间隙或过盈的不同，分为三类:

  

1）间隙配合孔的公差带在轴的公关带之上，任取其中一对孔和轴相配都成为具有间隙（包括最小间隙为零）的配合，如上图a所示。

2）过盈配合孔的公差带在轴的公差带之下，任取其中一对孔和轴相配都为为具有过盈（包括最小间隙为零）的配合，如上图b所示。

3）过度配合孔的公差带在轴的公差带相互交叠，任取其中一对孔和轴相配，可能是具有间隙，也可能具有过盈的配合，如上图c所示。

2、配合的基准制

国家标准规定了两种基准制，如下图所示。

  

两种基准制

1）基孔制基本偏差为一定的孔的公差带与基本偏差的轴的公差带构成种配合的一种制度，如图a所示。也就是在基本尺寸相同的配合中将孔的公差带位置固定，通过变换轴的公差带位置得到不同的配合。基孔制的孔称为基准孔，国家标准中规定基准孔的下偏差为零，“H”为基准孔的基本偏差代号。

2）基轴制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构成各种配合的一种制度，如图b所示。也就是在基本尺寸相同的配合中将轴的公差带位置固定，通过变换的孔的公差带位置得到不同的配合。基轴心制的孔称为基准轴套，国家标准中规定基准轴的上偏差为零，“h”为基准轴的基本偏差代号。

从基本偏差系列图中可以看出：

在基孔制中，基准孔H与轴配合，a~h（共11种）用于间隙配合；j~n（共5种）主要用于过度配合；（n、p、r可能为过度配合或过盈配合）；p~zc（共12种）主要用于过盈配合。

在基轴制中，基准轴h与孔配合，A~H（共11种）用于间隙配合；J~N（共5种）主要用于过度配合；（N、P、R可能为过度配合或过盈配合）；P~ZC（共12种）主要用于过盈配合。

形状公差

形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动全量。形状公差用形状公差带表达。形状公差带包括公差带形状、方向、位置和大小等四要素。形状公差项目有：直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度等6项。

（1）直线度

直线度是表示零件上的直线要素实际形状保持理想直线的状况。也就是通常所说的平直程度。直线度公差是实际线对理想直线所允许的最大变动量。也就是在图样上所给定的，用以限制实际线加工误差所允许的变动范围。

（2）平面度

平面度是表示零件的平面要素实际形状，保持理想平面的状况。也就是通常所说的平整程度。平面度公差是实际表面对平面所允许的最大变动量。也就是在图样上给定的，用以限制实际表面加工误差所允许的变动范围。

（3）圆度

圆度是表示零件上圆的要素实际形状，与其中心保持等距的情况。即通常所说的圆整程度。圆度公差是在同一截面上，实际圆对理想圆所允许的最大变动量。也就是图样上给定的，用以限制实际圆的加工误差所允许的变动范围。

（4）圆柱度

圆柱度是表示零件上圆柱面外形轮廓上的各点，对其轴线保持等距状况。圆柱度公差是实际圆柱面对理想圆柱面所允许的最大变动量。也就是图样上给定的，用以限制实际圆柱面加工误差所允许的变动范围。

（5）线轮廓度

线轮廓度是表示在零件的给定平面上，任意形状的曲线，保持其理想形状的状况。线轮廓度公差是指非圆曲线的实际轮廓线的允许变动量。也就是图样上给定的，用以限制实际曲线加工误差所允许的变动范围。

（6）面轮廓度

面轮廓度是表示零件上的任意形状的曲面，保持其理想形状的状况。面轮廓度公差是指非圆曲面的实际轮廓线，对理想轮廓面的允许变动量。也就是图样上给定的，用以限制实际曲面加工误差的变动范围。

位置公差

位置公差是指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。

(1)定向公差

定向公差是指关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量。这类公差包括平行度、垂直度、倾斜度3项。

(2)定位公差

定位公差是关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量。这类公差包括同轴度、对称度、位置度3项。

(3)跳动公差

跳动公差是以特定的检测方式为依据而给定的公差项目。跳动公差可分为圆跳动与全跳动。