邹 桦，石莲英

（1.湖北工程职业学院，湖北 黄石 435000；2.湖北信息工程学校，湖北 荆门 448000）

机械设计是设计者根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。机械制造是操作者根据机械图样运用工具（如机床）对毛坯进行加工，通过测量制造出符合技术要求的零件，然后将它们装配成部件或整台机器的生产过程。机械设计时在零件图、装配图中设计者能否正确选用和标注出公差、配合代号；机械制造时，操作者能否确保零件的制造误差在公差范围内，装配能否按照配合代号要求进行，既满足产品质量要求，又满足经济性、互换性要求。

1 公差与配合

（1）公差。公差是零件实际几何参数允许的最大变动量，其中几何参数既包括机械加工中的几何参数，也包括物理、化学等参数。对于机械制造，零件的几何参数主要指尺寸（包括长度、直径、角度等）、几何误差、表面粗糙度等。要保证零件具有互换性，在满足使用性能的前提下，只要使同一规格零件的几何参数在一定范围内变动即可，没有必要也不可能使它们完全一致。

公差根据几何参数可分为尺寸公差、几何公差、表面粗糙度三大类。其中尺寸公差是允许零件尺寸的变动量。几何公差分为形状公差、方向公差、位置公差、跳动公差。形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动全量；方向公差是指关联实际要素的方向对基准的变动全量；位置公差是指关联实际要素的位置对基准的变动全量；跳动公差是限制被测实际表面相对基准轴线的变动全量。表面粗糙度是指由零件表面的较小间距和峰谷组成的微观几何形状误差。

所谓公差值，就是指公差大小的一个量。对于尺寸公差，国家规定20个标准公差等级，即IT01、IT0、IT1……IT18共20级，其中8级为中等精度，常用高精度有7级、6级、5级，常用低精度有9级、10级、11级、12级。对于几何公差，根据几何公差项目不同，国家标准对11项几何公差（除线、面轮廓度公差、位置度公差外）作了规定，圆度、圆柱度划分为13级，即0～12级；其余的划分为12级，即1～12级。对于粗糙度值，其分布采用了优先数系的派生系列规则，即常用的为 0.4、0.8、1.6、3.2、6.3、12.5 等。

（2）配合。配合是指公称尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。根据孔、轴公差带不同位置关系，配合可分为间隙配合、过盈配合、过渡配合。

配合精度是指配合后间隙或过盈的变化范围的大小。配合公差。配合公差决定配合精度，所以要提高配合精度，使配合后间隙或过盈的变化范围减小，就应减小零件的公差，即要提高零件的加工精度。

配合制（也称基准制）是指同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。它可分为基孔制和基轴制。基孔制是指基本偏差固定不变的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成的各种配合；基轴制是指基本偏差固定不变的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成的各种配合。

2 公差配合在机械设计与机械制造中的应用

（1）机械设计中公差配合的选用。公差与配合能否正确选用，直接关系着一件产品甚至一部机器的质量和它的寿命。选用时要根据机器中不同部位的零件（重要零件还是次要零件）或同一零件上的不同部位（配合部位还是非配合部位）的具体问题做具体分析，而后作出选择。但公差配合总的选择原则是在满足使用要求的前提下能获得最佳的经济效益。

对于配合件（如孔、轴配合），主要考虑基准制的选择和配合的选择：①基准制的选用。优先选用基孔制。某些情况下采用基轴制，如采用具有一定公差等级（IT8—IT11）的冷拉棒材制作轴、与标准件相配合的孔（滚动轴承外圈与壳孔、平键与轴槽配合）、多个零件装配在同一公称尺寸的轴上，选用基轴制。特殊情况下采用非基准制。②配合的选用。配合的选用采用类比法。尽可能先选用优先配合，再常用配合。

对于单个零件，主要考虑公差项目的选择、公差等级与公差值的选择：①公差项目的选择主要是几何公差项目的选择。其选择原则是：根据被测要素的几何特征、结构特点及零件的使用要求，并考虑检测的方便性和经济性来进行选择。②公差等级与公差值的选用。其选用方法多采用类比法。对于尺寸公差，其选用原则是在满足使用要求的前提下，尽量选取较低的公差等级（或较大的公差值）。为了工艺等价，对于基本尺寸≤500mm、标准公差≤IT8时，国标推荐孔比轴低一级相配合，如H7/n6；对于基本尺寸＞500mm或基本尺寸﹤3mm的配合或标准公差＞IT8级时，国标推荐孔、轴同级配合，如H9/e9。过盈、过渡配合的公差等级不能太低，一般孔的标准公差≤IT8，轴的标准公差≤IT7。间隙配合则不受此限制。但间隙小的配合，公差等级应较高。对于几何公差，公差值应符合t形状＜t方向＜t位置。对于表面粗糙度值的选用多采用值Ra。

（2）公差配合在机械设计与机械制造中的实例分析。

图1 减速器输出轴的轴系部件图

分析：①基准制的选用：输出轴与联轴器、齿轮、滚动轴承内圈的配合采用基孔制。滚动轴承外圈与壳孔、平键与键槽的配合采用基轴制。输出轴与套筒、轴承盖与壳孔的配合可采用非基准制。②公差的选用：输出轴与联轴器、齿轮的配合受载荷较小时选用H8/k7、H8/k7；受载荷较大时选用H8/n7、H7/r6。输出轴滚动轴承内圈的配合只需标出轴的公差，选用k6、m6、p6；滚动轴承外圈与壳孔的配合只需标出孔的公差，选用G7、H7、J7、K7。平键与键槽的配合，键宽为 h8，轴槽宽为 H9、N9、P9，键槽宽为 D10、JS10、P9。输出轴与套筒的配合选用E9/k6、F9/k6；轴承盖与壳孔的配合选用J7/e9。