浅析公差与配合的选择技巧

许秀兰 赵华芳

摘 要： 公差与配合的选择在机械产品的设计与制造中非常重要，直接影响产品的使用性能和加工成本。作者依据公差与配合的三个选用原则（基准制、公差等级和配合的选用原则），结合工程实例详尽归纳总结公差与配合的选择方法和技巧，并通过分析C6032车床床头箱中齿轮轴套和隔圈的配合来指导具体如何选择，既生动形象激发学生兴趣与积极性，又简单易于学生理解掌握。

关键词： 基准制 公差等级 配合类别 类比法

合理选择公差与配合就是对尺寸精度进行设计，是机械产品设计与制造中的一项重要工作，直接影响产品的质量、使用性能和加工成本。由于学生以前未接触过公差与配合方面的知识，基础理论知识较薄弱，且缺乏工厂、企业实践经验，在选择时觉得非常困难，常常有无处下手的之感。为此，笔者结合工程实例详尽归纳总结公差与配合的选择方法和技巧，并通过分析C6032车床床头箱中齿轮轴套和隔圈的配合说明如何选择公差与配合。在选择公差与配合时，应遵循三个基本选用原则，即基准制、公差等级和配合的选用原则，下面将分别进行探讨。

一、基准制的选择

1.一般情况优先选用基孔制。当孔的基本尺寸、公差等级或基本偏差改变时，就需要更换专门的刀具、量具；而一种规格的车刀，可以加工不同偏差的轴。为了减少定值刀具、量具的规格和数量，提高经济性，应优先选用基孔制。

2.有些情况下，由于结构和原材料等原因，选用基轴制更适宜。

（1）由冷拉棒材制造的零件，不经切削加工即能满足使用要求，应采用基轴制。

（2）同一基本尺寸的轴上装配有几个不同配合的零件时应采用基轴制。如图a所示的发动机活塞销轴与连杆铜套孔和活塞孔的配合，根据使用需要，活塞销轴与活塞孔为过渡配合，而活塞销轴与连杆之间有相对运动要求间隙配合。若采用基孔制配合，如图b，销轴将做成阶梯状，不便于加工和装配。若采用基轴制配合，如图c，销轴做成光轴，利于加工和装配。

3.与标准件配合的零件以标准件确定基准制。与标准件配合的轴和孔一定要服从标准件既定的基准制。如滚动轴承是标准件，与滚动轴承内圈配合的轴应选用基孔制，与滚动轴承外圈相配合的外壳孔应选用基轴制。

4.在特殊需要时可采用非基准制配合。非基准制配合是由不包含基本偏差H和h的任一孔、轴公差带组成的配合，如Ф95K7/d11。

二、公差等级的选择

正确合理地选择公差等级，就是需要处理好零件的使用要求与制造工艺和成本之间的关系。随着公差等级的提高，成本也随之提高。在低精度区，精度提高，成本增加不多；在高精度区，精度稍提高，成本急剧增加，故高精度公差等级的选用应特别慎重。选择公差等级的基本原则是：

（1）在满足零件使用要求的前提下，尽可能选较低的公差等级。

（2）满足GB推荐的公差等级组合规定。对于基本尺寸≤500mm的配合，因孔比同级轴难加工，当标准公差≤IT8时，国标推荐孔比轴低一级相配合；但对>IT8级或基本尺寸>500mm的配合，因孔的测量精度比轴容易保证，推荐采用孔、轴同级配合。

确定公差等级的方法主要有计算-查表法和类比法，其中类比法应用较为广泛。如IT01-IT1用于精密尺寸传递基准；IT2-IT5用于特精密零件配合，如精密机床主轴轴颈、主轴箱孔与轴承的配合等；IT5-IT8用于精密配合，如精密机床中主轴的轴颈、主轴箱体孔与精密滚动轴承的配合，内燃机中活塞销与活销孔的配合，夹具中钻套与钻模板的配合等；IT8-IT10为中等精度配合，如速度不高的轴与轴承的配合，重型机械和农业机械中精度要求稍高的配合等；IT11-IT13用于不重要的配合或间隙较大且允许有显著变动而不会引起严重后果的场合，如铆钉与孔的配合，冲压加工件的配合；IT12-IT18用于非配合表面和未注公差的尺寸精度及工序間尺寸公差。

三、配合的选择

1.配合类别的选择

标准规定有间隙、过渡和过盈三类配合。在选择配合时，要了解各种配合的特性。如间隙配合，间隙量较小时，主要用于精确定心便于拆卸的静连接，或结合件间只有缓慢移动或转动的动连接，间隙量较大时，主要用于结合件间有转动、移动或复合运动的动连接；过渡配合无论间隙或过盈量均较小，主要用于精确定心，结合件间无相对运动、可拆卸的静连接；过盈配合，主要用于结合件间无相对运动不经常拆卸或永久性连接的场合，当过盈量较小时，只做精确定心用，过盈量较大时，可直接用于传递力矩。

2.孔轴偏差值的选择

配合类别确定后，基本偏差的选择有计算法、试验法和类比法三种方法，其中类比法是目前应用最多也是最主要的一种方法。

（1）间隙配合基本偏差的选择。间隙配合共有A-H（a-h）十一种，其中：A-C（a-c）为特大间隙配合，用于不重要的配合或高温及工作条件较差处的配合，如发动机中活塞与缸套的配合，内燃机排气阀杆与导管的配合；D（d）、E（e）为较大间隙配合，用于较松的转动配合或大直径滑动轴承的配合，如滑轮与轴的配合，涡轮机的滑动轴承与轴的配合；F（f）为多用于一般转动的配合，如齿轮箱、泵、小电动机等的转轴与滑动轴承配合；G（g）为较小间隙的配合，用于精密机构转速较低的滑动配合；H（h）为零间隙配合，常用于无相对转动的配合或要求精确定心的、便于拆卸的静连接的配合。

（2）过渡配合的基本偏差选择。过渡配合有JS-N（js-n）四种基本偏差，JS（js）用于略有过盈的定位配合，如齿圈与轮毂的配合；K（k）用于定位配合，如滚动轴承外圈与外壳孔的配合；M（m）用于精密定位的配合，如蜗轮的青铜轮缘与轮毂的配合；N（n）用于加键传递较大的扭矩的配合，如冲床上齿轮与轴的配合。

（3）过盈配合的基本偏差选择。过盈配合共有P-ZC（p-zc）十三种基本偏差，P（p）用于小的过盈配合，如卷扬机的绳轮与齿圈的配合；R（r）用于传递大扭矩或受冲击负荷而需要加键的配合，如蜗轮与轴的配合；S（s）用于钢和铸铁零件的永久性和半永久性结合，如套环压在轴座上的配合；T（t）用于钢和铁制零件的永久性结合，如联轴节与轴的配合；U（u）用于大过盈配合，如火车轮毂和轴的配合；V（v）-Z（z）用于特大过盈配合，一般不推荐使用。

四、公差与配合选用示例

例：分析如图所示C6032车床床头箱中齿轮轴套和隔圈的配合。

解析：

（1）滚动轴承内圈与齿轮轴配合

因滚动轴承为标准件，应以其为基准件选择基准制，故滚动轴承内圈看做孔，与滚动轴承内圈配合的齿轮轴看做轴，应选用基孔制配合。由于齿轮轴套的外径已按滚动轴承配合的要求选定为Φ60js6，又因标准公差≤IT8时国标推荐孔比轴低一级相配合的原则，滚动轴承内圈选定为H7，即滚动轴承内圈与齿轮轴配合为。

（2）内隔圈套与齿轮轴配合

据（1）的分析可知，齒轮轴的公差带代号为js6。内隔圈的作用只是隔开两个滚动轴承，作轴向定位，为了装拆方便，只需松套齿轮轴套的外圆柱面上，为了便于加工，降低成本，内隔圈内孔的公差等级可大些，依据经验选取为D10，因此齿轮轴套与内隔圈的配合为非基准制配合中的间隙配合，可选用。

（3）滚动轴承外圈与齿轮箱孔配合

因滚动轴承为标准件应以其为基准件选择基准制，故齿轮箱孔可看做孔，与其相配合的滚动轴承外圈可看做轴，且齿轮箱孔与滚动轴承间需要精密定位、方便拆卸，故滚动轴承外圈与齿轮箱孔配合应选用基轴制中的过渡配合。依据经验滚动轴承外圈的基本偏差可选为h6，齿轮箱孔的偏差可选为K7，滚动轴承外圈与齿轮箱孔配合为。

（4）外隔圈套与齿轮箱孔配合

据（3）的分析可知，齿轮箱孔的偏差为K7，外隔圈的作用只是隔开滚动轴承与齿轮箱，作轴向定位，为了装拆方便，它只需松套在滚动轴承与齿轮箱之间，为了便于加工，降低成本，外隔圈的公差等级可取大些，依据经验选取为d11，因此外隔圈套与齿轮箱孔配合为非基准制配合中的间隙配合，可选用。

五、结语

在机械产品设计中，正确选择公差与配合是一项比较复杂的工作，总的指导原则是以保证产品技术性能要求为前提，最大限度降低制造成本，力争达到最佳技术经济指标。笔者结合工程实例详尽地归纳总结公差与配合的选择方法和技巧，并依据极限与配合的基准制、公差等级和配合三个选用原则及实践经验，详细阐述C6032车床床头箱中齿轮轴套和隔圈的配合。

参考文献：

[1]高晓康，陈于萍.互换性与测量技术[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]张美芸，陈凌佳，陈磊.公差配合与测量[M].北京北京理工大学出版社，2010.

[3]邹吉权.互换性与测量技术[M].北京：机械工业出版社，2014.