圖5-1所示為軸的零件圖,圖中最左側尺寸「φ26」表示:基本尺寸為φ26mm,上 偏差為「0」,下偏差為「-0.013」。
(1)公差的概念
加工機件,由於受到工具機、刀具、量具、測量、加工技術諸多因素的影響,不可能絕對精確,總會產生誤差,為 保證機件的互換性及功能要求,必須將機件的尺寸控制在允許的變動範圍內,這個允許變動量稱為尺寸公差。
在一大批零部件中,不經挑選,不需修配,即可順利裝配,並能保證功能要求,機件的這種性能稱為互換性。
現在工業必然要求機件的互換性,如螺紋連接件、滾動軸承、自行車、手錶上的零件均具有互換性。機件的互換性有利於專業化、低成本生產。
(2)公差術語
①基本尺寸。設計給定的尺寸,如圖5-2中的「φ20」。
②實際尺寸。零件製成後,測量所得的尺寸。
③極限尺寸。允許尺寸變化的極限值。加工尺寸的最大允許值稱為最大極限尺寸,最小允許值稱為最小極限尺寸。圖5-2中,「φ20.030」為最大極限尺寸,「φ19.990」為最小極限尺寸。合格零件的實際尺寸應位於二者之間。
④尺寸偏差。尺寸偏差有上、下偏差之分,且無論上偏差還是下偏差均可為正、負或零。圖5-2中的「+0.030」是上偏差,「-0.010」是下偏差。
標準規定:上偏差代號,孔為ES,軸為es;下偏差代號,孔為EI,軸為ei。
⑤尺寸公差(簡稱公差)。允許尺寸的變動量。
公差=最大極限尺寸-最小極限尺寸=|上偏差-下偏差|
圖5-2中尺寸的公差為「0.040」。公差值是大於零的整數。
⑥公差帶。在公差帶圖解中,由代表上偏差和下偏差的兩條直線限定的區域。其中,用零線表示基本尺寸,上方為正,下方為負,見圖5-2.
⑦標準公差(IT)。由國家標準規定的公差值。其大小由兩個因素決定,一是基本尺寸,二是公差等級。
⑧公差等級。國家標準將公差劃分為20個等級,即IT01,IT0,IT0,IT2,……,IT18,其中IT01尺寸精度最高,IT18最低。
標準公差的數值可查GB/T1800.3-1999,基本尺寸相同時,公差等級越高(數值越小),標準公差越小;公差等級相同時,基本尺寸越大,標準公差越大。
⑨基本偏差。基本偏差是 用於確定公差帶相對於零線位置的極限偏差,一般為靠近零件的偏差,如圖5-2所示,由於下偏差「-0.010」靠近零線,所以是基本偏差。基本偏差有正、負號。
孔和軸的基本偏差如圖5-3所示,其中孔的基本偏差代號用大寫字母表示,軸的基本偏差代號用小寫字母表示。
由圖中可看到,代號為A的基本偏差在正方向上離零線最遠;代號為a的基本偏差在負方向上離零線最遠,且當基本尺寸相同的孔和軸的基本偏差代號相同時,其基本偏差值一般互為相反數。圖中公差帶示意圖均不封口,是由於基本偏差只能決定公差帶的位置,而公差帶的大小應由標準公差值決定。
孔、軸公差帶的標註形式如下:基本尺寸+基本偏差代號+標準公差等級。
例如,基本尺寸為「φ20」的孔,基本偏差為H,標準公差等級為7,則標註為「φ20H7」;基本尺寸為「φ20」的軸,基本偏差為f,標準公差等級為6,則標註為「φ20f6」。
(3)配合種類
基本尺寸相同時,互相結合的孔與軸公差帶之間的關係稱為配合。根據零件的功能要求,配合分為三種:間隙配合、過盈配合、過渡配合。
①間隙配合。孔的尺寸總是大於軸的尺寸,產生間隙。這種具有間隙(包括最小間隙等於零)的配合稱為間隙配合。
從圖5-3中可看出,孔的基本偏差為A~H,軸的基本偏差為a~h時,屬於間隙配合。
若用公差帶圖解示意,孔的公差帶位於軸的公差帶之上,如圖5-4(a)所示。
②過盈配合。孔的尺寸總是小於軸的尺寸,產生過盈。這種具有過盈(包括最小過盈等於零)的配合稱為過盈配合。
從圖5-3中可看出,孔的基本偏差為P~ZC,軸的基本偏差為p~zc時,屬於供應配合。
若用公差帶圖解示意,孔的公差帶位於軸的公差帶之下,如圖5-4(b)所示。
③過渡配合。孔與軸的尺寸想比較,可能稍大或稍小,即可能產生間隙或過盈,這種配合稱為過渡配合。
從圖5-3中可看出,孔的基本偏差為J~N,軸的基本偏差為j~n時,屬於過渡配合。
若用公差帶圖解示意,孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊,如圖5-4(c)所示。
(4)配合制
國家標準規定了兩種配合制,即基孔制和基軸制,如圖5-5所示。
基孔制——以基本偏差為H的孔的公差帶,與不同基本偏差的軸的公差帶形成的各種配合的制度。基準孔的下偏差規定為零。
基軸制——以基本偏差為h的軸的公差帶,與不同基本偏差的孔的公差帶形成的各種配合的制度。基準軸的上偏差規定為零。
由於孔的加工難於軸的加工,應優先選用基孔制。
(5)優先及常用配合
國家標準將孔、軸公差帶分為優先、常用和一般用途的公差帶。表5-1列出了13種優先配合,其餘配合可查閱相關國家標準。