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1 说明：本章引用了西工大机械制图课件中部分动画
《机械制图》教案 第5章 零件图上的技术要求 （极限与配合） 制作：王明海 /3 说明：本章引用了西工大机械制图课件中部分动画

2 在零件图中，除视图和尺寸外，技术要求也是一项重要内容，它主要反映对零件的技术性能和质量的要求。
零件图上应注写的技术要求主要有尺寸公差、形位公差、零件的表面粗糙度；零件的材料选用和要求，有关热处理和表面处理的说明等。 本章介绍配合、尺寸公差、表面粗糙度概念、选用、标注等方面的知识。

3 5．1 极限与配合 互换性 所谓“互换性”是指在一批规格大小相同的零件(或部件)中任取一件，不经过任何挑选和修配，就可以顺利地装配成完全符合规定要求的产品，例如，常见的螺栓、螺母、滚动轴承等均具有互换性。 机器零件具有互换性，不仅有利于装配和维修，而且可以简化设计，满足各生产部门之间的广泛协作，便于采用先进设备和工艺进行高效率的专业化生产。 零件具有互换性除了因为其规格、结构、尺寸等要素均是有统一标准之外，还因为它们的加工精度也有统一的规范、要求。极限与配合将要介绍零件尺寸加工误差的控制—尺寸公差的概念、规定。

4 极限与配合的基本概念 零件的互换性主要是通过规定零件的尺寸、尺寸公差、表面形状、位置公差及表面粗糙度要求来实现的。 在生产过程中，由于设备条件(如机床、刀具、量具、加工、测量等)等诸多因素和技术水平的影响，零件的尺寸不可能做得绝对准确，而且过高的精度要求会导致加工成本增加，这在使用中也无此必要。因此，对于相互配合的零件，只需将零件尺寸精度控制在某一合理范围，既满足互换性要求，又在制造上经济合理。 “极限”平衡了机器零件使用要求与制造经济性之间的矛盾，“配合”则反映了零件结合时相互之间的关系。 “极限”与“配合”的标准化，有利于机器的设计、制造、使用和维修；有利于保证产品精度、使用性能和寿命，也有利于刀具、量具、夹具、机床等工艺装备的标准化。 图例

5 术语和定义 国家标准对极限与配合的相关术语作了如下定义。 1．轴 轴通常是指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面(由两平行平面或切面形成的被包容面)。 2．孔 孔通常是指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面(由两平行平面或切面形成的包容面)。 在齿轮和轴的配合中，齿轮内孔和键槽宽度即谓之孔；轴和键则谓之轴(图5—1)。

6 3．尺寸 尺寸通常是指以特定单位表示线性尺寸值的数值。以图5—2为例，将有关尺寸公差的术语及定义介绍如下。
(1)基本尺寸：由设计给定的尺寸。通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸。 (2)实际尺寸：通过测量获得的某一孔、轴的尺寸，也即零件加工后最终尺寸。 4．极限尺寸 极限尺寸指一个孔或轴加工后所允许的最大尺寸和最小尺寸。实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。 5．极限制 极限制指经标准化的公差与偏差制度。 (图5-2)

7 尺寸公差名词解释

8 偏差是某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。 偏差有极限偏差(包括上偏差、下偏差)和基本偏差。 (1)上偏差：最大极限尺寸与其基本尺寸之代数
7．偏差 偏差是某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。 偏差有极限偏差(包括上偏差、下偏差)和基本偏差。 (1)上偏差：最大极限尺寸与其基本尺寸之代数 差，其代号孔为ES，轴为es。 (2)下偏差：最小极限尺寸与其基本尺寸之代数 差，其代号孔为EI，轴为ei。 (3)基本偏差：上偏差与下偏差中的一个，且是 靠近零线的那一个偏差。因而基本偏差可被用于确 定公差带相对零线位置。

9 公差是最大极限尺寸与最小极限尺寸之差或上 偏差与下偏差之差，它是允许尺寸的变动量，也即 允许零件尺寸误差的范围。尺寸公差是一个没有符
8．尺寸公差(简称公差) 公差是最大极限尺寸与最小极限尺寸之差或上 偏差与下偏差之差，它是允许尺寸的变动量，也即 允许零件尺寸误差的范围。尺寸公差是一个没有符 号的绝对量。 9．公差带 在公差带图解中，由代表上偏差和下偏差或最 大极限尺寸和最小极限尺寸的两条直线所限定的一 个区域称为公差带，它是由公差大小和其相对零线 的位置两个因素决定的。 图例

10 间隙表示孔的尺寸与轴的尺寸之差为正，即孔大于轴。
10．间隙 间隙表示孔的尺寸与轴的尺寸之差为正，即孔大于轴。 (1)最小间隙是指在间隙配合中，孔的最小极限尺寸与轴 的最大极限尺寸之差。 (2)最大间隙是指在间隙配合或过渡配合中，孔的最大极 限尺寸与轴的最小极限尺寸之差。 11．过盈 过盈表示孔的尺寸与轴的尺寸之差为负。 (1)最小过盈是指在过盈配合中，孔的最大极限尺寸与轴 的最小极限尺寸之差。 (2)最大过盈是指在过盈配合或过渡配合中，孔的最小极 限尺寸与轴的最大极限尺寸之差。 图例

11 在公差带图中，公差带是由“公差带大小”和“公
标准公差和基本偏差 在公差带图中，公差带是由“公差带大小”和“公 差带位置”两个要素组成的。“公差带大小”是由“标准 公差”来确定的，“公差带位置”是由“基本偏差”确定 的。 1．标准公差 标准公差是国家标准中规定的零件尺寸允许的误差范 围。 标准公差分为20个等级，分别用IT01，IT0，ITl，IT2，…，ITl8表示。IT表示标准公差，数字表示公差等 级。由IT01～ITl8，公差等级依次降低，亦即尺寸的精确程 度依次降低，而公差数值则依次增大。同一公差等级因基本 尺寸不同公差值也不相同。所以标准公差是由“公差等级” 和“基本尺寸”确定的(表5—1)。

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13 2．基本偏差 基本偏差是标准中规定的、用以确定公差带 相对零线位置的一个极限偏差。它可以是上偏差或
下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。当公差带在 零线上方时基本偏差为下偏差；反之则为上偏差。 基本偏差系列共有28个，它的代号用拉丁字母 表示，大写为孔，小写为轴(图5—3)。

14 基本偏差系列图

15 孔基本偏差系列图

16 轴基本偏差系列图

17 基本偏差系列图只表示公差带的位置，不表示 公差带的大小，因而公差带一端是开口的，其值要 由标准公差的大小来确定。因此，根据孔、轴的基 本偏差(表5—2和表5—3)和标准公差，就可以计算 出孔、轴的另一个偏差。 孔的偏差为：ES＝El+IT或EI二ES—IT； 轴的偏差为：es＝ei+IT或d＝es—IT。 孔和轴的公差带代号由基本偏差代号与标准公 差等级代号组成。例如：

18 5．1．5 配合 尺寸相同、相互结合的孔和轴公差带之间的 关系，称为配合。 1．配合的种类 根据使用要求的不同，孔和轴之间的配合分3类， 即间隙配合、过盈配合、过渡配合。
图例

19 (1)间隙配合：具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。
此时，孔的公差带在轴的公差带之上(图5—4)。

20 (2)过盈配合：具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。 此时，孔的公差带在轴的公差带之下(图5—5)。

21 (3)过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合。此时， 孔的公差带与轴的公差带互相交叠(图5—6)。

22 2．配合制 孔和轴分别都具有20个公差等级、28 个基本偏 差，他们所 形 成 的组合将多达 种，显然在这样多的情况中挑选一 种配合是困难的。为此国标规定：只能取一 种基本偏差的孔与其他的轴形成配合、或反 之只取一种基本偏差的轴与其他各种基本偏 差的孔形成配合。这就是所谓的配合制。

23 (1)基孔制配合：基本偏差为一定的孔与不同基 本偏差的轴形成各种配合的一种制度。 在基孔制配合中的孔称为“基准孔”。基准孔 是最小极限尺寸与基本尺寸相等、也即孔的下偏差 为零的孔—基本偏差为“H”的孔。 (2)基轴制配合：基本偏差为一定的轴与不同基 本偏差的孔形成各种配合的一种制度。 在基轴制配合中的轴称为“基准轴”。基准轴 是基本偏差为“h”的轴—这种轴的最大极限尺寸与 基本尺寸相等，也就是轴的基本偏差是其上偏差且 其值为零的轴。 图例

24 基孔制配合与基轴制配合

25 3．优先常用配合 采用基准制之后，配合的种类大为减少，由 293600种降为67200种，但仍然种类繁多。为此，国
家标准根据产品生产的实际情况，考虑各类产品的 不同特点，制定了优先及常用配合。表5—4和表5— 5为基孔制及基轴制优先、常用配合。这样，选择配 合制时只须从优先或常用配合中作出挑选即可，使 得选择配合制大为简化、容易。

26 基孔制优先、常用配合的部分情况

27 机器结构、工艺要求和经济性等方面来考虑。 (1)配合制的选择：主要考虑工艺的经济性和结构 的合理性。一般情况下，优先采用基孔制，因为加工
4．极限与配合的选用 在实际生产中，选用基孔制还是基轴制，主要从 机器结构、工艺要求和经济性等方面来考虑。 (1)配合制的选择：主要考虑工艺的经济性和结构 的合理性。一般情况下，优先采用基孔制，因为加工 相同等级的孔和轴时，孔的加工比轴要困难些。 基轴制通常用于具有明显经济效果的场合。例如， 直接使用冷拔圆钢做的轴，或同一轴上装有不同配合 要求的几个零件，当采用基轴制时，轴就可不必另行 机械加工或分段要求了。 若与标准件配合时，则应按标准件确定配合制。 例如，与滚动轴承内圈孔配合的轴颈，应采用基孔制 配合；而与其外圈配合的孔，则应采用基轴制。

28 (2)标准公差等级的选择：标准公差等级的高 低直接影响产品的使用性能和加工的经济性。一般 使用的配合尺寸的标准公差等级范围为IT5～ITll。 在孔与轴的配合中，考虑到加工孔较加工轴困 难些。因此，选用标准公差等级时，一般取孔的标 准公差等级比轴的标准公差等级低一级。

29 5．极限与配合的标注 (1)在装配图中的标注：根据国家标准规 定，在两配合零件的基本尺寸后面标注配合代 号。配合代号由孔、轴公差带代号组合表示， 写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母 为轴的公差带代号。

30 公差与配合在装配图上的标注

31 (2)在零件图中的标注(图5—10)： 1)在基本尺寸的后面只注公差带代号，代号字 体的大小与尺寸数字字体相同。

32 (2)在零件图中的标注(图5—10)： 2)在基本尺寸后面注出上、下偏差数值，上偏 差注在右上角，下偏差注在右下角，单位用毫米 (mm)。偏差 数值的字体 比尺寸数字 的小一号。 当某偏差为 零时，仍应 注出。对不 为零的偏差， 应注出正、 负号。

33 (2)在零件图中的标注(图5—10)： 3) 在基 本尺寸后面 同时注出公 差带代号和 上、下偏差 数值，这时 应将偏差数 值加上括号。

34 若上、下偏差数值相同而符号相反，则在基本尺寸后面加上正负号，后面填写一个偏差数值，其数字大小与基本尺寸数字的相同，如图5—1l所示。
当同一基本尺寸所确定的表面具有不同的配合要求时，应采用细实线分开，并在各段表面上分别注出其基本尺和相应的公差带代号或偏差数值，如图5—12所示。

35 例1 查表确定Φ18H8/f7的极限偏差。 6．查表举例 解 (1)表示基本尺寸为Φ18 ，基孔制优先间隙配合，
解 (1)表示基本尺寸为Φ18 ，基孔制优先间隙配合， 孔公差等级8级，轴公差等级7级(表5—4)。 (2)分子H8是基准孔的公差带代号，由表5—7可知， 当基本尺寸为18 mm(属于大于14 mm至18 mm的尺寸分 段)，8级精度时，孔Φ18H8的上偏差为+0.027、下偏差 （也是基本偏差）为0。 (3) 分母f7是轴的公差带代号，由表5—6可知，当 基本尺寸为18 mm，7级精度时， 轴Φ18f7的上偏差为 -0.016,下偏差为-0.034。 (4) 绘制Φ18H8/f7的公差带图(图5—13)。

36 Φ18H8/f7的公差带图

37 例2 查表确定Φ80R7/h6的极限偏差。 解 (1)表示基本尺寸为Φ80 ，基轴制常用过盈配合，公差等级7级，轴公差等级6级(表5—5)。 (2)分子R7是孔的公差带代号，由表5—1可知，当基本尺寸为8 0mm(属于大于50 mm至80 mm的尺寸分段)，7级精度时，标准公差为0.030。由表5-3可知，基本尺寸为80mm (属于大于65 mm至80 mm的尺寸分段)、基本偏差为Φ80R7 的孔的上偏差ES= △= =-0.032。由公式EI=ES-IT= =-0.062mm。这两个偏差也可从表5-7直接查得。 (3)分母h6是基准轴的公差带代号，由表5—6可知，当基本尺寸为80 mm，6级精度时， 轴Φ80h6的上偏差为0，下偏差为-0.019。当然也可如前查表计算得到。

38 Φ80R7/h6的公差带图

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