尺寸公差与基准孔轴制度

零件图上标注的尺寸称为公称尺寸。尺寸标注除了要满足正确、完整、清晰的要求外，为便于评定实际尺寸制造的准确程度，还应给标注的零件尺寸一个误差范围，习惯上称为尺寸精度。尺寸精度就是实际尺寸对于公称尺寸的准确程度。目前，精度已作为评定许多可测量量值准确程度的一个概念。如图1-5a所示，假设轴径为，孔径为，则ϕ30mm表示设计给定，即图样上标注的尺寸称为公称尺寸。轴、孔的公称尺寸通常分别以d、D表示。孔、轴配合时，两者公称尺寸应相同，即D=d。

图1-5 尺寸的偏差与公差

a）尺寸的偏差 b）公差带

轴径中的-0.020、-0.041和孔径mm中的+0.040、+0.007分别表示轴的上、下极限偏差（其代号为es、ei）及孔径的上、下极限偏差（其代号为ES、EI）。意即加工后的轴径实际尺寸d_a不得上超最大极限尺寸d_max（d_max=d+es=29.980mm），不得下越最小极限尺寸d_min（d_min=d+ei=29.959mm），即d_a值落在29.959～29.980mm范围内才算合格；加工后的孔径实际尺寸D_a不得上超最大极限尺寸D_max（Dmax=D+ES=30.040mm），不得下越最小极限尺寸D_min（D_min=D+EI=30.007mm），亦即D_a值落于30.007～30.040mm范围内才算合格。

实际上确定尺寸合格与否，常以其实际偏差是否落在其上、下极限偏差范围内为标准。

孔与轴结合时，孔是包容面，孔径是包容尺寸；轴是被包容面，轴径是被包容尺寸。此定义也可广义引申到非圆柱结合的场合，如键与键槽结合时，槽宽是包容尺寸，通常记作L或B，键宽是被包容尺寸，通常记作l或b。

最大极限尺寸与最小极限尺寸之差，即上、下极限偏差之差称为公差T。因此，上例中，孔的公差T_D为T_D=ES-EI=0.040mm-0.007mm=0.033mm，轴的公差为T_d=es-ei=-0.020mm-（-0.041）mm=0.021mm。显然，T值越大，尺寸精度越低。

应指出的是，不能混淆“偏差”与“公差”两者的定义和概念。偏差值有正有负，差值是一绝对值，即正值。公差不存在负值，也不允许为零。

根据国家标准的规定，尺寸精度从高到低分成20个公差等级，用IT表示标准公差，后面的阿拉伯数字表示公差等级。等级数越大，精度越低，即尺寸准确程度越差。

对公称尺寸相同的零件，可按其公差大小来评定其尺寸精度的高低，但对公称尺寸不同的零件，就不能只看公差大小，还要看公称尺寸的大小。在国家标准的20个公差等级中，每一级的公差数值都是随公称尺寸大小而变化的。为了使用上的方便，把公称尺寸分成若干尺寸分段，且每一个尺寸分段和每一个公差等级都有一个相应的公差数值。附录A摘录了国家标准规定的标准公差数值。

将孔或轴的公称尺寸作为零线，零线以上为“+”，以下为“-”，利用其上、下极限偏差值及由其相应确定的公差值可画出图1-5b所示的公差带图。公差值一经确定，公差带的上、下极限偏差中只要给出了其中的一个（称为基本偏差），另一个偏差即可按“ES（es）=EI（ei）+ITX”或“EI（ei）=ES（es）-ITX”计算获得。同样，国家标准对基本偏差也给出了规定，图1-6所示为孔、轴基本偏差示意图。

图1-6 基本偏差示意图

在国家标准规定的极限与配合制中，确定公差带相对零线位置的那个极限偏差称为基本偏差。它可以是上极限偏差或下极限偏差，孔的基本偏差为下极限偏差，轴的基本偏差为上极限偏差。其中，孔的上（下）极限偏差分别用ES（EI）、轴的上（下）极限偏差分别用es（ei）表示。

基本偏差的代号：对孔用大写字母A，…，ZC表示，孔的基本偏差从A～H为下极限偏差，且为正值，其中H的下极限偏差为0，孔的基本偏差从K～ZC为上极限偏差；对轴用小写字母a，…，zc表示，轴的基本偏差从a～h为上极限偏差，且为负值，其中h的上极限偏差为0，轴的基本偏差从k～zc为下极限偏差。孔、轴的基本偏差各28个。其中，基本偏差H代表基准孔，h代表基准轴。(www.xing528.com)

在国家标准中，对孔、轴分别规定了105、119个一般用途公差带，其中，对孔、轴又分别筛选出了44、59个常用公差带，在此基础上又进一步筛选出孔、轴各13个优先采用的公差带（见图1-7和图1-8），方框内的是常用公差带，圆圈中的是优先公差带。设计时，应优先选用优先公差带，其次选用常用公差带，最后才选用一般用途公差带。

各种基本偏差代号与不同的标准公差等级代号配合使用便形成了不同的孔、轴公差带，如ϕ16H8表示公称尺寸为ϕ16mm，公差等级为8级的基准孔。GB/T 1800.1—2009对孔与轴公差带之间的相互关系规定了两种制度，即基孔制及基轴制两种。基孔制中的孔称为基准孔，其基本偏差为H，下极限偏差为0；基轴制中的轴称为基准轴，其基本偏差为h，上极限偏差为0。

图1-7 一般常用和优先采用的孔公差带

图1-8 一般常用和优先采用的轴公差带

根据公称尺寸相同的孔、轴之间的结合关系，孔、轴之间的配合分为3类：

1）若始终出现孔尺寸大于轴尺寸，此时将出现间隙X，称作间隙配合，在公差带图上表现为孔公差带居于轴公差带之上（见图1-9a）。最大间隙X_max=ES-ei，最小间隙X_min=EI-es。

2）若始终出现轴尺寸大于孔尺寸，此时将出现过盈y，称为过盈配合，在公差带图上表现为轴公差带居于孔公差带之上（见图1-9c）。最大过盈y_max=es-EI，最小过盈y_min=ei^-ES。

图1-9 配合示意图

3）若时而出现间隙，时而出现过盈，取件前未能预料，一经取定结合后才能确定其是间隙配合或是过盈配合，此谓之过渡配合，在公差带图上表现为孔、轴公差带部分或全部重叠（见图1-9b）。此时出现的最大间隙X_max=ES-ei，最大过盈Y_max=EI-es。

由此可知，改变孔、轴公差带的相对位置可得到不同性质的配合和松紧程度。当基准孔与基本偏差为a～h的轴配合时为间隙配合，与基本偏差为j～n的轴配合时为过渡配合，与基本偏差为p～zc的轴配合时为过盈配合；当基准轴与基本偏差为A～H的孔配合时为间隙配合，与基本偏差为J～N的孔配合时为过渡配合，与基本偏差为P～ZC的孔配合时为过盈配合，如图1-10所示。

孔与轴的配合公差代号由孔与轴的公差带代号组成，写成分子、分母的形式，其中分子代表孔的公差代号，分母代表轴的公差代号。例如，

表示孔、轴的公称尺寸为12mm，孔公差等级为8级的基准孔与公差等级为7级、基本偏差为f的轴配合，其配合性质为基孔制间隙配合。