标准公差与配合的选用

公差与配合的选用不仅关系到产品的质量，而且关系到产品的制造和生产成本。选用公差与配合的原则应为：在保证产品质量的前提下，尽可能便于制造和降低成本，以取得最佳的技术经济效果。选用公差与配合的方法大体可归纳为类比法、计算法和试验法三种。
类比法有的又称“先例法”“对照法”。它是以类似的机械、机构、零部件为参照对象，在功能、结构、材料和使用条件等方面与所要设计的对象进行对比后，确定公差与配合的方法。
计算法是按照一定的理论和公式，通过计算确定公差与配合的方法。我国已将尺寸链的计算和选用（见GB/T5847一2004）、极限与配合过盈配合的计算和选用（见GB/T5371一2004）进行了标准化，间隙配合计算以及计算机辅助公差设计（含优化设计、并行设计）等方法也日趋成熟，但尚未制定标准和推广。
试验法是通过试验确定公差与配合的方法。以往常用实物进行试验、现在由于科学技术和计算机的发展，各种模拟、仿真等先进方法也应运而生。
类比法迄今仍最为常用，计算法用得较少，试验法往往与上述两种方法相结合。

1 标准公差的选用

无配合要求的尺寸，精确者（如量块、量规）选用何级标准公差主要取决于功能要求；未注公差者，在一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差国家标准（GB/T1804一2000）中选取。
有配合要求的尺寸，孔、轴配合尺寸的公差按充许间隙或过盈的变动量（配合公差）而定。
表1列出了各标准公差等级的应用、表2列出了各种加工方法能达到的标准公差等级表3列出了常用加工方法所能达到的标准公差等级和加工成本的关系等经验资料，供选用标准公差时参考。

表1 标准公差等级的应用

表2 各种加工方法能达到的标准公差等级

表3 常用加工方法能达到的标准公差等级和加工成本的关系①

√——5，×——2.5，o——1

①o、x、√表示成本比例为1：2.5：5。

2 配合的选用

当设计者应用类比法、计算法或试验法确定配合的间隙或过盈及其范围后：在极限与配合标准中如何选用配合实际上是如何选用配合代号的问题。选用配合代号时，要同时考虑选用什么基准制，选用任么标准公差等级，以及非基准件（基孔制中的轴或基轴制中的孔）选用什么基本偏差代号等间题。

2.1 基准制的选用

基准制的选用应从结构、工艺、经济等方面综合考虑。GB/T1800.1一2009提出：一般情况下，优先选用基孔制配合，如有特殊需要，充许将任一孔、轴公差带组成配合。之所以提出优先选用基孔制配合，主要出自工艺、经济方面的考虑。一般中等尺寸有较高公差等级要求的孔，常用定值力具（如较力、拉刀等）加工，用定值量具（如光滑极限量规）检验，如用基孔制配合，既可减少定值刀、量具的品种，又利于提高效率和保证质量。
当轴采用型料，其结合面无须再进行切削加工时，则选用基轴制配合较为经济。在仪器仪表和钟表中，对于小尺寸的配合，由于改变孔径大小比改变轴径大小在技术和经济上更为合理，所以也多采用基轴制配合。

对于同一公称尺寸、同一个轴上有多孔与之配合，或同一公称尺寸、同一个孔上有多轴与之配合，且配合要求不同时，采用基孔制、基轴制甚至非基准制，应视具体结构、工艺等情况而定。与标准件（如滚动轴承）的配合，基准制的选用应视标准件的配合面是孔还是轴而定，是孔的采用基孔制，是轴的采用基轴制。

例如图1所示的结构：滚动轴承外圈与机座孔的配合只能采用基轴制，内圈与轴的配合只能采用基孔制，为便于加工，与内圈配合的轴均按Ø50k6 制造：齿轮孔与轴要求采用过渡配合，采用基孔制 Ø50H7/k6配合可满足要求：挡环孔与轴要求采用间隙配合时，由于轴公差带已经采用了Ø50k6，挡环孔的公差带就不能再用基准孔的，只能在高于Ø50k6公差带的位置上选取一个合适的孔公差带如Ø50F8，这样一来，挡环孔与轴的配合Ø50F8/k6便成了非基准制的间隙配合：机座孔与端盖Ø110mm外表面也要求采用间隙配合，由于机座孔公差带已经采用了 Ø110J7，端盖Ø110mm外表面的公差带就不能采用基准轴的，只能在低于Ø110J7公差带的位置下选取一个合适的轴公差带如Ø110f9，这样一来，机座孔与端盖的配合Ø110J7/f9也成为非基准制的间隙配合了。图2所示为这些配合的公差带图解。

图1 基准制应用分析示例

1—齿轮    2一机座    3一端盖     4一滚动轴承    5挡环    6轴

图2  图1中有关配合的公差带图
a）轴与齿轮孔、挡环孔的配合  b）机密孔与端美凸缘的配合

2.2  标准公差等级的选用

由于配合公差等于孔、轴公差之和，所以当设计者按照类比法、计算法或试验法确定配合间隙或过盈的变化量（配合公差）之后，便可依此配合公差对照表，确定孔、轴配合尺寸所用的标准公差等级。当配合尺寸≤500mm时，配合公差<2倍的IT8标准公差的，推荐孔比轴低一级，如轴为IT7、孔为IT8：配合公差≥2倍的IT8标准公差的，推荐孔、轴同级。当配合尺寸>500mm 时，一般采用孔、轴同级配合。

2.3 非基准件基本偏差代号的选用

由H基准孔与a至h各种轴的基本偏差形成的间隙配合，或由h基准轴与A至H各种孔的基本偏差形成的间隙配合，其最小间隙的绝对值与a至h各种轴的基本偏差（上极限偏差es）的绝对值相等，或与A至H各种孔的基本偏差（下极限偏差EI）的绝对值相等。为此，对这些基孔制或基轴制间隙配合可直接按照允许的最小间隙量查出数值相近的非基准件（基轴制中的孔或基孔制中的轴）的基本偏差代号。由H基准孔与k至zc各种轴的基本偏差形成过渡配合或过盈配合的，或由 h基准轴与K至ZC各种孔的基本偏差形成过渡配合或过盈配合的，基孔制或基轴制过渡配合中各种非基准件（轴或孔）的基本偏差ei或ES按式1 求得；基孔制或基轴制过盈配合中各种非基准件（轴或孔）的基本偏差ei或ES按式2求得。

$ei=T_{H} -X_{max}   或  ES=-(T_{s} -X_{max})(1)$

$ei=T_{H} -Y_{min}   或  ES=-(T_{s} -Y_{min})(2)$

式中:
$X_{max} $——过渡配合的最大间隙;
$Y_{min} $——过盈配合的最小过盈；
$T_{h} $——孔公差;
$T_{s} $——轴公差。

图3为各类配合基准件和非基准件的上极限偏差、下极限偏差、公差、极限闻隙或极限过盈、配合公差的归类图释。
当求得非基准件（轴或孔）的基本偏差ei或Es之后，便可查出相近的轴或孔的基本偏差代号。
表4为三类配合代号的选用示例，供读者参考。
表5列出了轴的各种基本偏差的应用资料，该资料也适用于同名孔的各种基本偏差（如轴的基本偏差代号a、b与孔的基本偏差A、B同名），供选用配合时参考。
表6列出了优先和常用配合的特征及应用资料，亦供选用时参考。

图3 各类配合基准件和非基准件的上极限偏差、下极限偏差、公差、极限间隙或极限过盈、配合公差的归类图释
a）基孔制（非基准件为轴）    b）基轴制（非基准件为孔）
T_H一孔公差    T_S一轴公差    X_max一最大间隙    X_min一最小间隙    Y_max一最大过盈    Y_min一最小过盈   

T_f=T_H+T_S=X_max-X_min（对间隙配合）=X_max-Y_max（对过渡配合）=Y_min-Y_max（对过盈配合）

表4 配合代号选用示例

表5 轴的各种基本偏差的应用

表6 优先配合、常用配合的特征及应用

注：表中粗线框内为优先配合