公差等级和配合的选择及应用

2.4.1 公差与配合的选择顺序

公差与配合的选择顺序一般是：

1）首先确定配合制（基孔制或基轴制）。一般情况下选用基孔制。这是因为：

①基孔制用代号H表示，基本偏差为下偏差，其值为0，易于按间隙、过盈、过渡配合的需要，选择与之相配的轴的基本偏差种类（如选h、m、k等），特别是设备零件及相配轴、孔的量多时，省时省力。

②许多在车间使用的通用刀具及通用量规等量具，都按基孔制制造，不必因基轴制的需要专门制造所需刀具、量具，降低制造成本。

当轴因某种功能要求，需要以轴为基准，或者同一直径的轴上同时需与几个不同配合要求的孔相配时，或者孔需与标准件或外购件的轴面相配时（如与滚动轴承外环相配的外壳孔），应采用以轴为基准的基轴制。

2）选择公差等级。在基孔制或基轴制确定之后，应先选择基准孔或基准轴的公差等级。基孔制的孔（基本偏差为H）的公差等级的选择，要根据设计零件功能、性能的需要，同时考虑加工条件（如本单位的设备条件、外协加工可能性等）及制造成本。公差（精度）等级越高，对设备精密度的要求越高，加工成本越高。

基准孔的公差等级确定后，相配轴的公差等级一般选择比孔的公差等级高一级的精度。这样做不仅因为可减小制造后孔、轴配合的尺寸偏差范围（如间隙配合，可减少实际加工后间隙量的变动范围），而且因为轴加工时其公差较孔的公差更易达到。

基轴制的轴公差等级一般已经确定，孔的公差按照比轴公差等级低一级（精度低一级）选择公差等级。

表2.4-12～表2.4-14列出了公差等级应用及所用加工方法和加工成本比较，实际加工精度及所用设备和加工方法，可参照本篇第5章。

表2.4-12 公差等级的应用

（续）

表2.4-13 各公差等级所用的经济加工方法

①抛光和超精研磨时所能达到的尺寸精度，取决于预加工的精度。

②铸铁的经济精度。

③大零件（床身、架等）精加工时，龙门刨床的刨削精度可以达到IT7级公差。

表2.4-14 不同公差等级的加工成本比较

注：虚线、实线、点划线表示成本比例为1∶2.5∶5。

3）选择相配轴及相配孔的基本偏差种类。基准制如为基孔制，则应按照间隙配合、过盈配合、过渡配合的不同性质，选择相配轴的基本偏差类别。间隙或过盈配合的基本偏差量（基本偏差的绝对值），决定间隙量或过盈量的大小；过渡配合的基本偏差量，决定孔、轴公差带的重叠量。重叠量多，说明实际加工尺寸造成过盈可能性大；重叠量少，说明实际加工尺寸造成间隙可能性大。基准制如为基轴制，则应根据要求的配合性质（间隙、过盈、过渡），选择相配的基本偏差。

选择公差等级、配合方式时，最好按照上述顺序，用简单的线图将公差值及基本偏差的相对位置（即公差带分布）标示出来，予以比较选择，如图2.4-7所示，特别是重要的配合必须要这样慎重处理。2.4.2 公差与配合的选用举例

基孔制相配轴的基本偏差的应用见表2.4-15。使用基孔制配合时，可参照此表选择轴的基本偏差。基孔制、基轴制的优先和常用配合见表2.4-16、表2.4-17。表2.4-18为优先、常用配合的特性及应用举例。表2.4-16～表2.4-18均可作为孔、轴配合的选用参考。

图2.4-7 基孔制配合的公差带分布

a）基孔制间隙配合 b）基孔制过盈配合 c）基孔制过渡配合

表2.4-15 基孔制相配轴基本偏差的应用

（续）

表2.4-16 基孔制优先和常用配合(www.xing528.com)

注：1.、在公称尺寸≤3mm和在公称尺寸≤100mm时，为过渡配合。

2.标注◤的配合为优先配合。

3.摘自GB/T 1801—2009。

表2.4-17 基轴制优先和常用配合

注：1.标注◤的配合为优先配合。

2.摘自GB/T 1801—2009。

表2.4-18 优先、常用配合特性及应用举例

（续）

（续）

2.4.3 温升及其他因素对公差、配合的影响及修正

（1）温升的影响 所有国家标准规定的公差、配合的尺寸数值，都是在室温为20℃的标准温度下制定的。但在设备工作状态下，由于运转摩擦、电动机、液压系统等热源影响下，设备中的配合部位常会因温度升高引起热变形。特别是不同材料的相配孔、轴，因温升产生的热变形的线胀系数不同，孔、轴的配合尺寸将产生配合间隙缩小或扩大的情况。当孔周围的材料较厚而孔的尺寸较小时，若因发热产生变形，孔的尺寸将减小。薄壁而直径尺寸较小的套筒，也会因周边发热而使套筒的孔径缩小。当支承孔的壳体较薄，且轴承外圈与壳体配合较松时，壳体上的轴承外圈孔将会扩大。轴发热温升时，轴的直径只会增大。

在判断孔是扩大还是缩小之后，可按下列公式估算孔、轴配合的间隙变化量。根据间隙变化量，可适当修正配合的公差值及基本偏差值。

x_fmax＝x_wmax＋d_f［α_s（t_s－t）∓α_h（t_h－t）］

x_fmin＝x_wmin＋d_f［α_s（t_s－t）∓α_h（t_h－t）］

式中 x_fmax、x_fmin——最大与最小的装配间隙（mm）；

t_h、t_s——孔、轴的工作温度（℃）；

x_wmax、x_wmin——最大与最小的工作间隙（mm）；

t——装配时环境的温度（℃）；

d_f——结合直径（mm）；

α_h、α_s——孔、轴材料的线胀系数（1/℃）。

上述二式中，负号，用于温升后孔的尺寸扩大时；正号，用于温升后孔的尺寸缩小时。

（2）不同条件及工作状态的影响 孔、轴的不同条件及工作状态均影响配合的间隙量或过盈量。选配孔、轴基本偏差及公差时，应考虑给予适当修正。孔、轴不同条件及工作状况对过盈量和间隙量的影响见表2.4-19。

表2.4-19 孔、轴不同条件及工作状况对过盈量和间隙量的影响

此外，由于装配时内孔是否产生扩大、缩小的变形，对孔、轴配合也会产生直接影响，因此必须根据实际情况给予修正。

过渡配合时，需将可能产生的过盈或间隙配合对工作的影响考虑在内，可用孔、轴公差带重合度或控制实际加工尺寸等方法控制过盈量或间隙量。