項目一2-1孔軸的尺寸公差與配合

1、項目一項目一2 2孔、軸的尺寸公差及配合孔、軸的尺寸公差及配合孔與軸類件的精度設(shè)計是機械產(chǎn)品設(shè)計中一孔與軸類件的精度設(shè)計是機械產(chǎn)品設(shè)計中一個重要環(huán)節(jié)，是確保產(chǎn)品質(zhì)量、性能和互換性的個重要環(huán)節(jié)，是確保產(chǎn)品質(zhì)量、性能和互換性的一項很重要的工作。一項很重要的工作。 其精度設(shè)計包括合理選擇公差等級與配合、其精度設(shè)計包括合理選擇公差等級與配合、形位公差項目及等級、表面粗糙度參數(shù)值等，形位公差項目及等級、表面粗糙度參數(shù)值等，以達到設(shè)計所要求的精度和實現(xiàn)互換性生產(chǎn)。以達到設(shè)計所要求的精度和實現(xiàn)互換性生產(chǎn)。 選擇是否得當，對機械的使用性能和制造成選擇是否得當，對機械的使用性能和制造成本都有很大影響，有時甚至起

2、決定作用。本都有很大影響，有時甚至起決定作用。 本章主要以孔、軸類件為代表來敘述精度設(shè)計本章主要以孔、軸類件為代表來敘述精度設(shè)計方面的基礎(chǔ)知識。方面的基礎(chǔ)知識。 在機械產(chǎn)品當中，對應(yīng)用非常廣泛，數(shù)量最在機械產(chǎn)品當中，對應(yīng)用非常廣泛，數(shù)量最多、尺寸形狀各異的孔軸配合件的使用要求，可多、尺寸形狀各異的孔軸配合件的使用要求，可歸納為以下三個方面。歸納為以下三個方面。 一、可動性一、可動性 要求工作時孔軸配合件之間在一定轉(zhuǎn)速下保持要求工作時孔軸配合件之間在一定轉(zhuǎn)速下保持正常的相對轉(zhuǎn)動和沿固定軌跡及方向移動。正常的相對轉(zhuǎn)動和沿固定軌跡及方向移動。 如軸頸在滑動軸承中正常的高速轉(zhuǎn)動；導(dǎo)軌與滑如軸頸在滑動軸

3、承中正常的高速轉(zhuǎn)動；導(dǎo)軌與滑塊之間的相對移動。塊之間的相對移動。 為實現(xiàn)較高的定心精度和較準確的運動，應(yīng)使配為實現(xiàn)較高的定心精度和較準確的運動，應(yīng)使配合的間隙越小越好，但為了保證工作靈活性，孔與合的間隙越小越好，但為了保證工作靈活性，孔與軸之間必須留有足夠的間隙。軸之間必須留有足夠的間隙。 二、固定性二、固定性 要求工作時孔軸配合件之間在外力作用下不得要求工作時孔軸配合件之間在外力作用下不得相對轉(zhuǎn)動或移動。相對轉(zhuǎn)動或移動。 如齒輪軸的齒輪和軸，蝸輪的輪緣和輪毅，它如齒輪軸的齒輪和軸，蝸輪的輪緣和輪毅，它們可以分別加工，裝配之后形成一體，一般不再拆們可以分別加工，裝配之后形成一體，一般不再拆卸。

4、卸。 要求工作時能傳遞一定的轉(zhuǎn)矩和承受一定的軸要求工作時能傳遞一定的轉(zhuǎn)矩和承受一定的軸向力而不致打滑，因此孔軸配合必須具有足夠的過向力而不致打滑，因此孔軸配合必須具有足夠的過盈。盈。 三、可拆性三、可拆性 要求裝配和工作時孔、軸配合件之間有對心性要求裝配和工作時孔、軸配合件之間有對心性和較高的同軸度，修理時易于裝拆，并且工作時和較高的同軸度，修理時易于裝拆，并且工作時（附加固定件）保證不得相對運動。（附加固定件）保證不得相對運動。 如一般減速器中齒輪孔與軸的結(jié)合，銷孔與如一般減速器中齒輪孔與軸的結(jié)合，銷孔與定位銷的結(jié)合。這樣，孔與軸之間必須具有很小定位銷的結(jié)合。這樣，孔與軸之間必須具有很小的間

5、隙或過盈。的間隙或過盈。 孔、軸尺寸公差與配合的選用主要解決以下三孔、軸尺寸公差與配合的選用主要解決以下三個方面的問題：個方面的問題： （1）基準制的選用；）基準制的選用； （2）公差等級的選用；）公差等級的選用； （3）配合種類的選用。）配合種類的選用。 為了滿足上述不同的使用要求及實現(xiàn)互換性，為了滿足上述不同的使用要求及實現(xiàn)互換性，必須正確地進行精度設(shè)計。必須正確地進行精度設(shè)計。 一、基準制的選用一、基準制的選用 基孔制和基軸制是公差與配合標準規(guī)定的兩基孔制和基軸制是公差與配合標準規(guī)定的兩種等效的基準制。種等效的基準制。 如僅為了滿足所需的配合性質(zhì)，則任選其中如僅為了滿足所需的配合性質(zhì)，則

6、任選其中之一即可。之一即可。 但是選哪種基準制較為合理，還需根據(jù)工藝、但是選哪種基準制較為合理，還需根據(jù)工藝、結(jié)構(gòu)、裝配以及經(jīng)濟性等因素來確定。結(jié)構(gòu)、裝配以及經(jīng)濟性等因素來確定。 （一）基孔制的選用（一）基孔制的選用 一般情況下應(yīng)優(yōu)先選用基孔制。一般情況下應(yīng)優(yōu)先選用基孔制。 為了說明問題，以加工為了說明問題，以加工7級精度的孔和級精度的孔和6級精級精度的軸為例，從工藝上來分析優(yōu)先選用基孔制的度的軸為例，從工藝上來分析優(yōu)先選用基孔制的理由。理由。 選用基孔制，由于孔公差帶位置一定，軸公差選用基孔制，由于孔公差帶位置一定，軸公差帶位置不同，所以孔的極限尺寸類型少，軸的極限帶位置不同，所以孔的極限尺

7、寸類型少，軸的極限尺寸類型多。尺寸類型多。 軸的尺寸類型多，但不會引起刀具費用的相應(yīng)軸的尺寸類型多，但不會引起刀具費用的相應(yīng)增加，因為車刀、砂輪對不同尺寸的軸是同樣適用增加，因為車刀、砂輪對不同尺寸的軸是同樣適用的。的。 孔的尺寸類型少，昂貴的定尺寸孔用刀具（特孔的尺寸類型少，昂貴的定尺寸孔用刀具（特別是拉刀）和塞規(guī)可以減少，例如別是拉刀）和塞規(guī)可以減少，例如30H7/f6、30H7/m6、30H7/t6，只需用一種，只需用一種30H7的定尺的定尺寸刀具和定尺寸塞規(guī)即可。寸刀具和定尺寸塞規(guī)即可。 若選用基軸制，由于軸公差帶位置一定，孔公若選用基軸制，由于軸公差帶位置一定，孔公差帶位置不同，則孔

8、的尺寸類型多，需要多種規(guī)格差帶位置不同，則孔的尺寸類型多，需要多種規(guī)格不同的制造工具。不同的制造工具。 例如例如30F7/h6、30M7/h6、30T7/h6，其，其雖與上述基孔制的技術(shù)效果相同，但需要雖與上述基孔制的技術(shù)效果相同，但需要30F7、30M7、30T7等多種定值刀具、塞規(guī)和心軸，從等多種定值刀具、塞規(guī)和心軸，從而使工具費用及成本提高。而使工具費用及成本提高。 由此可見，從節(jié)省制造費用的經(jīng)濟效果看，選由此可見，從節(jié)省制造費用的經(jīng)濟效果看，選用基孔制遠比基軸制有利用基孔制遠比基軸制有利 （二）基軸制的選用（二）基軸制的選用 下述情況下必須選用基軸制。下述情況下必須選用基軸制。 1.使

9、用不再加工的冷拔棒料做軸時使用不再加工的冷拔棒料做軸時 冷拔棒料冷拔棒料即冷拉圓型材，其尺寸精度可達即冷拉圓型材，其尺寸精度可達IT7IT9，表面粗，表面粗糙度可達糙度可達Ra3.20.8m，這對農(nóng)業(yè)機械、紡織機，這對農(nóng)業(yè)機械、紡織機械及儀器、儀表行業(yè)中的某些光滑軸來說，已能械及儀器、儀表行業(yè)中的某些光滑軸來說，已能滿足使用性能要求，不必再對軸進行任何加工，滿足使用性能要求，不必再對軸進行任何加工，截取所需的長度就可做軸。截取所需的長度就可做軸。 只要按照使用要求選擇不同的孔公差帶來加工只要按照使用要求選擇不同的孔公差帶來加工孔，就能得到不同性質(zhì)的配合。孔，就能得到不同性質(zhì)的配合。 這種情況下

10、采用基軸制配合，在技術(shù)上與經(jīng)濟這種情況下采用基軸制配合，在技術(shù)上與經(jīng)濟上都是合理的。上都是合理的。 2. 同一軸上有多種不同性質(zhì)的配合要求時同一軸上有多種不同性質(zhì)的配合要求時 例如發(fā)動機的活塞連桿組件（圖例如發(fā)動機的活塞連桿組件（圖1.2.1a) 圖圖1.2.1 基準制選擇示例一基準制選擇示例一 a)活塞連桿組件；活塞連桿組件；b)基孔制；基孔制；c)基軸制基軸制 裝配后要求活塞銷與連桿小頭襯套孔之間能相裝配后要求活塞銷與連桿小頭襯套孔之間能相對運動，因此采用間隙配合。而活塞銷與活塞上的對運動，因此采用間隙配合。而活塞銷與活塞上的銷座孔之間，要求相對靜止但又不宜太緊，為此采銷座孔之間，要求相對

11、靜止但又不宜太緊，為此采用過渡配合。用過渡配合。 這種情況下采用何種基準制較妥，就要從加這種情況下采用何種基準制較妥，就要從加工、裝配等方面綜合考慮。工、裝配等方面綜合考慮。 如果采用基孔制配合（圖如果采用基孔制配合（圖1.2.1b），活塞銷），活塞銷應(yīng)制成兩頭粗中間細的階梯形，才能保證配合性應(yīng)制成兩頭粗中間細的階梯形，才能保證配合性質(zhì)。質(zhì)。 這不僅給活塞銷的加工造成困難，也會給裝配這不僅給活塞銷的加工造成困難，也會給裝配帶來困難；并且當活塞銷大頭端通過連桿的襯套孔帶來困難；并且當活塞銷大頭端通過連桿的襯套孔時，襯套內(nèi)表面往往會被擠壞或拉傷。時，襯套內(nèi)表面往往會被擠壞或拉傷。 若改用基軸制配合

12、（圖若改用基軸制配合（圖1.2.1c），活塞銷為容），活塞銷為容易制造的光滑軸，這樣便于制造（無心磨床加易制造的光滑軸，這樣便于制造（無心磨床加工），裝配也比較方便，確保了配合性質(zhì)和使用工），裝配也比較方便，確保了配合性質(zhì)和使用要求。要求。一般來說，對于同一基本尺寸的軸上裝有幾一般來說，對于同一基本尺寸的軸上裝有幾個不同配合性質(zhì)的零件時，即個不同配合性質(zhì)的零件時，即“一軸多孔配合一軸多孔配合”，采用基軸制較為有利。采用基軸制較為有利。 3.以標準件為基準件確定基準制以標準件為基準件確定基準制 標準件即標標準件即標準零件或部件，如平鍵、滾動軸承等，其一般由準零件或部件，如平鍵、滾動軸承等，其一般

13、由專業(yè)工廠制造供各行業(yè)使用。專業(yè)工廠制造供各行業(yè)使用。 因此與標準件相配合的孔或軸，基準制不可因此與標準件相配合的孔或軸，基準制不可自由選擇，應(yīng)以標準件為基準件，來確定基準制。自由選擇，應(yīng)以標準件為基準件，來確定基準制。例如圖例如圖1.2.2a所示，所示， 圖圖1.2.2 基準制選擇示例二基準制選擇示例二a)滾動軸承與結(jié)合件的配合；滾動軸承與結(jié)合件的配合；b)公差帶圖公差帶圖 同滾動軸承內(nèi)圈配合的軸，一定要以內(nèi)圈孔為基同滾動軸承內(nèi)圈配合的軸，一定要以內(nèi)圈孔為基準件，按基孔制加工配合軸（準件，按基孔制加工配合軸（110k6）；而與外圈配）；而與外圈配合的機座孔，必須與外圈為基準件，按基軸制加工配

14、合的機座孔，必須與外圈為基準件，按基軸制加工配合孔（合孔（200J7）。）。 即滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制；外圈與即滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制；外圈與機座孔的配合采用基軸制。圖機座孔的配合采用基軸制。圖1.2.2b為配合公差帶為配合公差帶圖。圖。（三）非基準制的選用（三）非基準制的選用 某些特殊場合可用任一孔軸公差帶組成非基準某些特殊場合可用任一孔軸公差帶組成非基準制配合。制配合。 如圖如圖1.2.2所示，為了滿足配合的特殊需要，所示，為了滿足配合的特殊需要，軸承端蓋與外殼孔、隔套與軸的配合，即是采用軸承端蓋與外殼孔、隔套與軸的配合，即是采用H和和h以外的任一孔、軸公差帶的配合（非

15、基準制配以外的任一孔、軸公差帶的配合（非基準制配合，其極限間隙見圖合，其極限間隙見圖1.2.2b)。 對于軸承端蓋與外殼孔的配合，由于外殼孔對于軸承端蓋與外殼孔的配合，由于外殼孔的公差帶已選定為的公差帶已選定為200J7，而軸承端蓋的作用，而軸承端蓋的作用僅是防塵、防漏及限制軸承的軸向位移量，為了僅是防塵、防漏及限制軸承的軸向位移量，為了裝拆和調(diào)整方便，故其與外殼孔的配合選為公差裝拆和調(diào)整方便，故其與外殼孔的配合選為公差等級較低的間隙配合：等級較低的間隙配合：200J7/f 9。 對于隔套與軸的配合，亦由于軸的公差帶已確對于隔套與軸的配合，亦由于軸的公差帶已確定為定為l10k6，而隔套的作用只

16、是隔開兩個軸承，使，而隔套的作用只是隔開兩個軸承，使軸承的軸向位置固定，為了裝拆方便，它只需很松軸承的軸向位置固定，為了裝拆方便，它只需很松地套在軸上即可，故采用公差等級更低的，間隙較地套在軸上即可，故采用公差等級更低的，間隙較大的配合：大的配合：110 D11/k6。二、公差等級的選擇二、公差等級的選擇 在設(shè)計時，公差等級一旦確定，在很大程度在設(shè)計時，公差等級一旦確定，在很大程度上就預(yù)先對零件的質(zhì)量、制造過程的復(fù)雜程度以上就預(yù)先對零件的質(zhì)量、制造過程的復(fù)雜程度以及制造成本等作了有決定性意義的限定。及制造成本等作了有決定性意義的限定。 因此，公差等級的選擇，是一個重要的技因此，公差等級的選擇，

17、是一個重要的技術(shù)經(jīng)濟問題。術(shù)經(jīng)濟問題。（一）選擇公差等級的依據(jù)（一）選擇公差等級的依據(jù) 選擇公差等級的依據(jù)主要是根據(jù)作用性能對尺選擇公差等級的依據(jù)主要是根據(jù)作用性能對尺寸精度及配合一致性要求的高低來確定。寸精度及配合一致性要求的高低來確定。 當機械的工作條件要求配合的性質(zhì)很一致，即當機械的工作條件要求配合的性質(zhì)很一致，即間隙或過盈的數(shù)值不允許有太大的變動時，顯然配間隙或過盈的數(shù)值不允許有太大的變動時，顯然配合公差應(yīng)很小才能達到這個目的。合公差應(yīng)很小才能達到這個目的。 而配合公差就等于孔公差與軸公差之和。而配合公差就等于孔公差與軸公差之和。 要使配合公差小，即配合的精度高，就必須減要使配合公差小

18、，即配合的精度高，就必須減小孔和軸的公差，也就是說，孔和軸的公差等級小孔和軸的公差，也就是說，孔和軸的公差等級應(yīng)選高一些。應(yīng)選高一些。 反之，如果對配合一致性要求不高時，孔和反之，如果對配合一致性要求不高時，孔和軸的公差等級就可以選低一些。軸的公差等級就可以選低一些。（二）選擇公差等級的原則（二）選擇公差等級的原則 1.在滿足使用要求的前提下盡量選用較低的公在滿足使用要求的前提下盡量選用較低的公差等級在基本尺寸相同的條件下，公差值越小，差等級在基本尺寸相同的條件下，公差值越小，生產(chǎn)成本越高。生產(chǎn)成本越高。圖圖1.2.3 公差與生產(chǎn)成本的關(guān)系公差與生產(chǎn)成本的關(guān)系 公差等級與生產(chǎn)成本公差等級與生產(chǎn)

19、成本的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖1.2.3所示。所示。 從圖中可以看出，當公差等級較低（公差值較從圖中可以看出，當公差等級較低（公差值較大）時，由于公差等級的提高而引起生產(chǎn)成本的提大）時，由于公差等級的提高而引起生產(chǎn)成本的提高，是比較緩慢的；高，是比較緩慢的； 當公差等級較高（公差值較?。r，則生產(chǎn)成當公差等級較高（公差值較小）時，則生產(chǎn)成本上升較快；本上升較快； 當公差等級很高時，需使用精密的機床、夾具、當公差等級很高時，需使用精密的機床、夾具、刀具和量具，經(jīng)過多道工序加工，因而只要尺寸精刀具和量具，經(jīng)過多道工序加工，因而只要尺寸精度略有提高，生產(chǎn)成本將急劇增加。度略有提高，生產(chǎn)成本將急劇增加。 例如，某一零件，當公差為例如，某一零件，當公差為0.05mm時，可用時，可用車削加工；車削加工； 當公差減小到當公差減小到0. 02mm時；則車削后還要磨削，時；則車削后還要磨削，成本增加成本增加30； 當公差減小到當公差減小到0. 005mm，則工藝路線為：車，則工藝路線為：車磨研磨，其制造成本是公差磨研磨，其制造成本是公差0. 02mm時的時的3倍多。倍多。 與此同時，由于加工和檢驗困難，還會使廢品率與此同時，由于加工和檢驗困難，還會使廢品率增大。增大。 因此，在選擇公差等級時，必須具有全面