《极限与配合》基础知识培训教材.docx

1、极限与配合基础知识培训教材 极限与配合基础知识前言国家标准极限与配合是一项涉及面广、影响深远的重要基础标准。它的应用几乎涉及国民经济的各个部门，特别对于机械工业具有更重要的作用。现代化的机械工业要求机器散件具有互换性，以便在装配时不经选择和修配就能达到预期的的配合性能，从而有利于机械工业广泛地组织协作、进行高效率的专业化生产。为使散件具有互换性，必须保证散件的尺寸、几何形状和相互位置以及表面粗糙度技术要求的一致性。就尺寸而言，互换性要求尺寸的一致性，但并不是要求散件都准确地制成一个指定的尺寸，而只是要求在某一合理的范围之内。对于相互结合的散件，这个范围既要保证相互结合的尺寸之间形成一定的关系，

2、以满足不同的使用要求；又要在制造上是经济合理的，这样就形成了“极限与配合”的概念。由此可见，“极限”是用于协调机器散件使用要求与制造经济性之间的矛盾；“配合”则是反映散件组合时相互之间的关系。因此，极限与配合决定了机器散件相互配合的条件和状况，直接影响到产品的精度、性能和使用寿命，它是评定产品质量的重要技术指标。极限与配合的标准化，是使机械工业能广泛组织专业化协作生产、实现互换性的一个基本条件，对发展我国机械工业起着极为重要的作用。由于极限与配合标准应用广泛，影响深远，涉及到各个工业部门，所以国际标准化组织（ISO）和世界各主要工业国家对它都给予高度的重视，并认为它是特别重要的基础标准之一。东

3、江科技（深圳）有限公司目前正在积极推行从设计、制造、试模、运输、保养、品检等一系列环节上的标准化工作，极限与配合则是我们建立所有这些标准的一个基础性工作。一、 极限与配合的发展与现状极限与配合制的萌芽极限与配合制的萌芽出现在资本主义机器大工业生产代替手工业生产的历史变革中。机器的产生是工业革命的起点，而工业革命则大大促进了机器制造业的发展。机器的制造由初期的单件生产发展到小批、大批量生产，散件的加工由效率很低的“配件”方式发展到高效率的“互换性”生产，即按分工协作的原则组织生产。这样就导致标定量规和极限量规的产生，应用标定量规，使互相配合的散件可以分开单独制造，而装配时又可保证配合要求，也就是

4、散件具有一定的互换性。极限量规的出现，使散件不必按一个确定的尺寸制造，而可以改用由两个极限尺寸构成的范围即按“公差”制造。通过下列图样上的尺寸标注方法的变化，可以看出极限与配合制发展演变的情况：只标一个基本尺寸（例：10mm）注明配合的间隙或过盈（例：10mm，间隙0.05mm）分别注孔与轴的尺寸（例：孔径10mm，轴径9.95mm，用标定量规检验）注明间隙或过盈范围（例：间隙0.015mm到0.08mm）分别标注孔与轴的极限尺寸（例：孔10.003/10.0|mm,轴9.985/9.95|mm,用极限量规检验）标注极限偏差（例：孔10mm,轴10 ）。初期的极限与配合制最早的极限与配合制标准

5、是1902年在英国出现的纽瓦尔（Newall）标准。而极限与配合制标准作为国家标准，最早的是英国标准B.S.27，发表于1906年。早期的极限与配合制基本结构都比较简单，它只有基孔制，配合数较少，主要特点是用一个代号或名称表示一对极限偏差，或者说公差带大小与位置是联在一起的，同时用一个代号或名称表示。所以，初期的极限与配合制都叫极限制。我们可以用下图表示其基本结构：1旧的极限与配合制在极限与配合制的发展历史上，德国标准（DIN）中的老极限与配合制占有重要位置，它在总结和继承英、美初期极限与配合制的基础上有较大的发展。其有以下特点：同时规定了基孔制与基轴制，但优先采用基孔制。明确提出公差单位的概

6、念，将精度等级与配合代号区分开来，分四个精度等级，各级规定若干配合。规定了标准基准温度为20(68)。原苏联旧极限与配合制（OCT、OCT）、日本旧极限与配合制标准（JES）都是参考DIN极限与配合制标准而制定的。我国旧的国家标准公差与配合（GB15917459）是参考原苏联旧极限与配合制制定的。这些旧的极限与配合制的基本结构可用下图表示：国际极限与配合制现在我们使用的极限与配合制是由国际标准化协会ISA（1926年4月成立）负责制定的。第二次世界大战后，国际标准化组织重建，改名ISO（成立于1947年2月），国际标准化组织建立以后，在“极限与配合制”标准的制定、修订方面，作了大量有益的工作。

7、这主要包括目前正在使用的标准：国际标准化组织于1988年6月至9月间先后发布了两项国际标准：ISO28611988ISO极限与配合制第1部分：公差、偏差和配合的基础ISO28621988ISO极限与配合制第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差数值表1971年版的国际推荐标准：ISO/R193811971ISO极限与配合制第1部分：光滑工件的检验1991年版的国际推荐标准：ISO/R193821991ISO极限与配合制第2部分：平2面工件的检验1975年版的国际标准：ISO18291975一般用途公差带的选择1973年版的国际标准：ISO27681973未注公差尺寸的允许偏差1989年底的国际标

8、准：ISO276811989一般公差第1部分：未注出公差的线性和角度尺寸的公差ISO276821989一般公差第2部分：未注出公差的要素的几何公差。国际极限与配合制的基本结构如图所示：这里需要特别提一下极限与配合制中关于长度计量单位的问题。早在ISA制建立时，在19321936年间，大多数欧洲国家都以ISA草案为基础修订了本国极限与配合制。1953年12月，美国、英国和加拿大在纽约召开三国标准化协调会议（ABC协调会），决定从ISA制选取适当配合转换为英制，制定ABC草案，作为英制单位国家的极限与配合制，并先后按此修订了本国极限与配合制。ISO标准发布后，在1970年以前，美国、英国等英制单位

9、国家都先后修订了本国标准，采用国际ISO极限与配合制。而在1988年发布的新的极限与配合制国际代替标准ISO28611988和ISO28621988这最基础的标准中已经删去了英寸值，其它相应的国际标准中已不再使用英制长度计量单位。（这对于我们东江正在进行的标准化工作亦有指导意义）我国的极限与配合制自1994年开始，我们国家积极采用国际标准，制定、修订了许多国家标准，其中的一部分基础性的标准列举如下：GB/T 1800.11997极限与配合基础第1部分：词汇是等效国际标准ISO28611988中“4术语和定义”部分。GB/T 1800.21998极限与配合基础第2部分：公差、偏差和配合的基本规定

10、是等效国际标准ISO28611988中“5公差、偏差和配合的代号、标注和解释，6图解表示，7基准温度”部分。GB/T 1800.31998极限与配合基础第3部分：标准公差和基本偏差数值表是等效国际标准ISO 28611988中“8 基本尺寸至3150mm的标准公差，9 基本尺寸至3150mm的标准偏差，附录AISO极限与配合制的基础，附录BISO2861应用举例”。GB/T 18011999极限与配合公差带和配合的选择是等效国际标准ISO328621988GB/T18042000一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差是等效国际标准ISO276811989中未注出公差的线性尺寸的公差部分。GB/

11、T31771997光滑工件尺寸的检验是参照国际标准草案ISO/DIS1938和法国等国家标准制定的。GB/T16857.21997坐标计量学第2部分：坐标测量机的性能评定是等效国际标准ISO1036021994坐标计量学第2部分：坐标测量机的性能评定。其中GB/T1800.11997、GB/T1800.21998、GB/T1800.31998三项国家标准是“极限与配合制”中最基础的标准，也是制定其他相关标准的基础，也是我们后面的培训中重点讨论的内容。二极限与配合基础术语和定义（GB/T1800.11997eqvISO28611998）GB/T 1800.11997极限与配合基础第1部分：词汇对

12、极限与配合的基本术语作了规定。我们在制定和编写各种技术标准时，凡涉及极限与配合的词汇时，都必须遵循GB/T1800.11997所确定的术语和定义。GB/T .1800.11977包括正文和一个提示的附录。在正文中给出了极限与配合方面39条基础性的术语和定义，术语为：轴、基准轴、孔、基准孔、尺寸、基本尺寸、实际尺寸、局部实际尺寸、极限尺寸、最大极限尺寸、最小极限尺寸、极限制、零线、偏差、极限偏差、上偏差、下偏差、基本偏差、尺寸公差、标准公差、标准公差等级、公差带、标准公差因子、间隙、最小间隙、最大间隙、过盈、最小过盈、最大过盈、配合、间隙配合、过盈配合、过渡配合、配合公差、配合制、基轴制配合、基

13、孔制配合、最大实体极限、最小实体极限。一 有关“轴”、“孔”和“尺寸”的术语定义。1轴和孔轴：通常，指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）。孔：通常，指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）。有关“轴、孔”的示例如图2-1所示2尺寸尺寸是指以特定单位表示线性尺寸值的数值，它由数字和长度单位（如mm）组成。在技4术制图尺寸标准注中，以mm为通用长度单位，在图样上可只写数字，不写单位。本标准中这一定义的含义较窄，从几何要素看，它不包括用角度单位表示的角度尺寸。3基本尺寸基本是指通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸，即决

14、定偏差和极限尺寸的一个基准尺寸（起始尺寸）。基本尺寸在图样上标柱。基本尺寸可以是一个整数或一个小数值，标准中没有公称尺寸这一术语，但是在有些标准中还需要用它来指名义值，例如普通螺纹的螺纹公称直径。公称尺寸通常是基本尺寸相同的，但是，公称尺寸并不总是和基本尺寸相同。4实际尺寸实际尺寸是指在允许的测量误差内，通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。通过测量所获得的尺寸，由于存在测量误差，所以实际尺寸并非尺寸的真值。这说明，在实际尺寸中包含有允许的测量误差的影响，至于允许的测量误差是多少和如何确定等问题，在GB/T31771997中作了规定。对于用量规检验，在“光滑极限量规”标准中给予规定。实际上，还有一个

15、影响实际尺寸的因素，这就是形状误差。由于存在形状误差，工件上各件处的实际尺寸往往是不同的，造成同一表面上尺寸的“不定性”，且影响孔、轴配合的实际状态。所以，标准新增了一个“局部实际尺寸”术语。局部实际尺寸是指一个孔或轴的任意横截面中的任一距离，即任何两相对点之间测得的尺寸。5极限尺寸极限尺寸是指一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。孔或轴允许的最大尺寸为最大极限尺寸，即两个极端中较大的一个。孔或轴允许的最小尺寸为最小极限尺寸，即两个极端中较小的一个。实际上，按工件检验制度，无论用量规或量具、量仪检验，由于存在测量误差，极限尺寸都不是允许变动的真正极限值，而是它的名义值。有关“尺寸”的相互关系如图2-

16、2所示二 有关“偏差”、“公差”和“公差带”的术语定义1偏差偏差是指某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。某一尺寸是指最大极限尺寸、最小极限尺寸或某个实际尺寸。最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为上偏差（ES、es）；最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差（EI、ei）；上偏差与下偏差统称为极限偏差。实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。实际偏差应位于极限偏差范围之内。孔的上、下偏差代号用大写字母ES、EI表示，轴的上、下偏差代号用小写字母es、ei表示。2尺寸公差（简称公差）最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减下偏差之差为公差。它是允许尺寸的变动量。3标准公差（IT）、

17、标准公差等级、标准公差因子（i、I）（1）标准公差（IT）5在本标准极限与配合制中，所规定的任一公差。字母“IT”为“国际公差”的符号，即标准公差的符号。为英语“InternationalTolerance”的词头缩写。（2）标准公差等级在本标准极限与配合制中，同一公差等级（例如IT7）对所有基本尺寸的一组公差被认为具有同等精确程度。由此，属于同一公差等级的公差，对所有基本尺寸，虽数值不同，但被认为具有同等的精确程度。它是确定尺寸精确程度的等级。（3）标准公差因子（i、I）标准公差因子i用于基本尺寸至500mm；标准公差因子I用于基本尺寸大于500mm。极限制是指经标准化的公差与偏差制度。标准

18、公差的数值是按多少倍的公差因子来计算的，GB/T 1800.31998中，对此作出了具体规定。4公差带公差带是指在公差带图解中，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，它是由公差大小和其相对零线的位置如基本偏差来确定。为了简化起见，在实用中常不画出孔和轴，而只画出放大的孔和轴公差带来表示，这就是极限与配合的图解，简称公差带图解。如图2-3所示通常零线表示基本尺寸，但亦有例外。例如，在配制配合中，以先加工工件的实际尺寸作为配制件偏差的零线。（配制配合对于我们目前的模具制作来讲，在很多方面具有很重要的指导意义）。5基本偏差在本标准极限与配合制中，用以确定公差带相

19、对零线位置的那个上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差称为基本偏差。如图2-4所示由此可见，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”由公差确定；“公差带位置”由基本偏差确定。6三 有关“配合”的术语定义1配合配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。本标准所指的“配合”有以下特定的含义：a) 指孔和轴的结合，即一个零件的表面将另一个零件的表面包围住（存在包容和被包容的关系）；b) 相互结合的孔、轴的基本尺寸相同；c) 配合的松紧，主要与间隙或过盈及其大小有关，即与孔、轴公差带的相互位置有关；d) 配合的松紧变动，即配合精度与孔、轴公差的大小有关。

20、前两点是配合的条件，后两点反映了配合的性质。2间隙或过盈本标准对间隙或过盈统一用“孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差”表示。若所得之差为正表示间隙，所得之差为负表示过盈，其间隙量或过盈量为绝对值。3间隙配合、过盈配合、过渡配合（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。如图2-5所示（2）过盈配合具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。此时，孔的公差在轴的公差带之下。如图2-6所示（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相互交叠。如图2-7所示7（4）配合制同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。4最小、最大间隙；最小、最大过盈（

21、1）最小间隙在间隙配合中，孔中最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差（如图2-5）。（2）最大间隙在间隙配合或过渡配合中，孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸公差（如图2-5或图2-7）。（3）最小过盈在过盈配合中，孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸之差（如图2-6）。（4）最大过盈在过盈配合或过渡配合中，孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差（如图2-6和图2-7）。5配合公差配合公差等于组成配合的孔、轴公差之和，它是允许间隙或过盈的变动量。配合公差是一个没有符号的绝对值。6基孔制配合、基轴制配合（1）基孔制配合基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。基孔制配

22、合的孔为基准孔，即下偏差为零的孔。（2）基轴制配合基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。基轴制配合的轴为基准轴，即上偏差为零的轴。四 有关“实体极限”的术语定义1最大实体极限2最小实体极限此两个术语我们将在介绍形位公差部分再做进一步讲解。8三、公差、偏差和配合的基本规定（GB/T1800.21998eqvISO28611988）GB/T 1800.21998极限与配合制基础第部分：公差、偏差和配合的基本规定对标准公差等级、基本偏差、上偏差和下偏差的代号、公差带和配合的表示、注公差尺寸的公差标注按GB/T4249和公差标注不按GB/T4249的解释、配合基

23、准制和配合分类、基准温度和主要术语的图解表示等作了规定。标准适用于圆柱和非圆柱光滑工件的尺寸。（一）关于标准公差等级代号新标准对标准公差等级规定了IT01、IT0、IT1、IT2、IT3、IT4、IT5、IT6、IT7、IT8、IT9、IT10、IT11、IT12、IT13、IT14、IT15、IT16、IT17、IT18共20级。并列表给出了基本尺寸至3150mm的IT1至IT18标准公差数值，在标准附录中给出了基本尺寸至500mm的IT01、IT0的标准公差数值。属于同一公差等级的标准公差数值，对所有基本尺寸，虽数值不同，但具有相等的精确程度。关于基本偏差代号，对孔用大写字母表示，对轴用小

24、写字母表示。对孔、轴各规定有28个基本偏差（其代号中，用一个字母表示的有21个，用两个字母表示的有7个），其中基本偏差H代表基准孔，h代表基准轴。GB/T 1800.21998中列表给出了基本尺寸至3150mm的轴的基本偏差数值和孔的基本偏差数值。91112（二）关于公差带和配合的表示 公差带的表示对注公差尺寸，标准规定可用下列方式之一表示：基本尺寸后跟所要求的公差带，例如：32H8,80js15,100f7；基本尺寸后跟所要求的公差带的对应的极限偏差值，例如：100 ； 基本尺寸后跟所要求的公差带和对应的极限偏差值，例如：100f7( )。 配合的表示孔、轴公差带写成分数形式，分子为孔公差带

25、，分母为轴公差带。例如：50H8/f7或50。（三）注公差尺寸的解释标准在3.3.1条和3.3.2条，按在图样上注明“公差原则按GB/T4249”和在图样上未注明“公差原则按GB/T4249”两种情况分别对工件公差进行了解释。GB/T42491996公差原则是等效国际标准ISO80151985技术制图基本的公差原则。GB/T 4249规定了确定尺寸（线性尺寸和角度尺寸）公差和形位公差之间相互关系的原则独立原则和相关要求。标准适用于技术制图和有关文件中的尺寸、尺寸公差和形位公差，以确定散件要素的大小、形状和位置特征。有关详细内容我们将在今后的公差原则课程中详细向大家解释。（四）基准制和配合分类G

26、B/T1800.21998对配合规定有两种基准制，即基孔制配合和基轴制配合。基孔制配合的主要特征是孔的基本偏差为一定，不同的配合由改变轴的基本偏差得到；基轴制配合的主要特征是轴的基本偏差为一定，不同的配合由改变孔的基本偏差得到。对本标准的极限与配合制，在基孔制配合中，基准孔用基本偏差H表示，其下偏差EI=0；在基轴制配合中，基准轴用基本偏差h表示，其上偏差es=0。标准中明确规定：“在一般情况下，优先选用基孔制配合。”但在有些情况下，由于结构或原材料等原因，选用基轴制配合更好些。例如，塑胶模具中，顶针和顶针孔的配合，很多时间由于顶针是外购件，其基本偏差和公差为给定，我们需要调整孔的基本偏差和公

27、差来与顶针相配合。标准同时指出，如有需要，也允许采用任一孔、轴公差带组成的配合，例如M7/g6。（五）基准温度GB/T1800.21998明确指出：本极限与配合制规定的尺寸基准温度是20。这一规定有两层含意：一是指标准中和图样上规定或标注的极限与配合，都是指20时的；二是指检验时，测量检验结果都是以工件和测量器具的温度在20时为准。温度对配合影响的程度，既与工作温度偏离标准基准温度的多少有关，也与包容件（孔）和被包容件（轴）材料的线膨胀系数的差别多少密切相关。一般来讲可有以下三种情况：13a） 工作温度偏离20，包容件（孔）与被包容件（轴）材料的线膨胀系数不同，且工作温度也不同。b） 工作温度

28、偏离20，包容件（孔）与被包容件（轴）材料的线膨胀系数不同，但工作温度相同。c） 工作温度偏离20，包容件（孔）与被包容件（轴）材料的线膨胀系数相同，且工作温度也相同。四、标准公差和基本偏差的数值（GB/T1800.31998eqvISO28611998）GB/T 1800.31998极限与配合基础第3部分：标准公差和基本偏差数值表规定了基本尺寸至3150mm的标准公差：标准公差的由来（附录A），标准公差的公差数值；基本尺寸至3150mm的基本偏差：基本偏差的由来（附录A），轴的基本偏差数值，孔的基本偏差数值；以及两个附录（都是标准的附录）。在附录A中给出了标准公差和基本偏差的由来：基本尺寸分

29、段，IT01和IT0的标准公差数值，标准公差的计算极其数值的修约规则，轴和孔的基本偏差计算及其数值的修约规则。在附录B中给出了标准的应用举例：计算极限偏差时要注意的特定的适用范围，计算极限偏差和极限尺寸举例。标准规定的标准公差数值和基本偏差数值适用于圆柱及非圆柱形光滑工件的尺寸。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”由公差确定，“公差带位置”由基本偏差确定，形成公差和基本偏差两个系列。GB/T 1800.31998对公差和基本偏差两个系列分别进行标准化，是为了得到多种不同大小和不同位置的公差带，既满足不同的使用要求，又达到了简化统一、便于生产和运用的目的。（一）标准公差数值表（略）（二）标准公差等级的选择（三）基本偏差的选择（四）标准公差、基本偏差数值表应用举例1.用这三个数值表