标准公差系列：一种重要的尺寸控制技术

标准公差系列是以国家标准制定的一系列由不同的公称尺寸和不同的公差等级组成的标准公差值。标准公差值是用来确定任一标准公差值的大小，也就是确定公差带的大小（宽度）。

1.公差单位

公差单位也叫公差因子，是计算标准公差值的基本单位，是制定标准公差数值系列的基础。利用统计法在生产中可发现：在相同的加工条件下，公称尺寸不同的孔或轴加工后产生的加工误差不相同，而且误差的大小无法比较；在尺寸较小时加工误差与公称尺寸呈立方抛物线关系，在尺寸较大时接近线性关系。由于误差是由公差来控制的，所以利用这个规律可反映公差与公称尺寸之间的关系。

当公称尺寸≤500 mm时，公差单位（以i表示）按式（3-16）计算，即

式中　D——公称尺寸的计算尺寸，单位为mm。

在式（3-16）中，前面一项主要反映加工误差，第二项用来补偿测量时温度变化引起的与公称尺寸成正比的测量误差。但是随着公称尺寸逐渐增大，第二项的影响越来越显著。

对大尺寸而言，温度变化引起的误差随直径的增大呈线性关系。

当公称尺寸＞500～3 150 mm时，公差单位（以I表示）按式（3-17）计算，即

I＝0.004D＋2.1　(3-17)

当公称尺寸＞3 150 mm时，以式（3-17）来计算标准公差也不能完全反映误差出现的规律，但目前没有发现更加合理的公式，仍然用式（3-17）来计算。

2.公差等级

根据公差系数等级的不同，国家标准把公差等级分为20个等级，用IT（ISO tolerance的简写）加阿拉伯数字表示，即IT01，IT0，IT1，IT2，…，IT18。公差等级逐渐降低，而相应的公差值逐渐增大。

标准公差是由公差等级系数和公差单位的乘积决定。当公称尺寸小于或等于500 mm的常用尺寸范围内，各公差等级的标准公差计算公式见表3-1；当公称尺寸大于500～3 150 mm的各级标准公差计算公式见表3-2。

表3-1　公称尺寸≤500 mm的标准公差数值计算公式

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表3-2　公称尺寸大于500～3 150 mm的标准公差数值计算公式

3.公称尺寸分段

根据公称尺寸和公差因子的计算公式可知：每个公称尺寸都对应一个标准公差值，公称尺寸数目很多，相应的公差值也很多，这将使标准公差数值表相当庞大，使用起来很不方便，而且相近的公称尺寸，其标准公差值相差很小，为了简化标准公差数值表，国家标准将公称尺寸分成若干段，具体分段见表3-3。分段后的公称尺寸D按其计算尺寸代入公式计算标准公差值，计算尺寸即为每个尺寸段内首尾两个尺寸的几何平均值，如50～80 mm尺寸段的计算尺寸对于小于或等于3 mm的尺寸段用mm来计算。按几何平均值计算出公差数值，再把尾数化整，就得出标准公差数值，标准公差数值表见表3-4。实践证明：这样计算公差值差别很小，对生产影响也不大，但是对公差值的标准化很有利。

表3-3　公称尺寸分段　mm

表3-4　公称尺寸至3 150 mm的标准公差数值

例3-1　公称尺寸为20 mm，求公差等级为IT6、IT7的公差数值。

解：公称尺寸为20 mm，在尺寸段18～30 mm范围内，则

公差单位

查表3-1可得

IT6＝10i＝10×1.31≈13(μm)

IT7＝16i＝16×1.31≈21(μm)