2.2 尺寸公差

机械零件精度取决于该零件的尺寸精度、形状和位置精度以及表面粗糙度等。它们是根据零件在机器中的使用要求确定的。为了满足使用要求，保证零件的互换性，我国颁布了一系列与孔、轴尺寸精度有直接联系的孔、轴尺寸公差与配合方面的国家标准。这些标准都是我国机械工业重要的基础标准，它们的制定和实施可以满足我国机械产品的设计，以及适应国际贸易的需要。

2.2.1 尺寸公差术语

1. 基本尺寸

基本尺寸是指设计确定的尺寸，用符号D或d表示。它是根据零件的强度、刚度等的计算和结构设计确定的，并应取整，尽量采用标准尺寸。

2. 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值，如图2-1所示。这两个极端值中，允许的最大尺寸称为最大极限尺寸，孔和轴的最大极限尺寸分别用符号Dmax和dmax表示。允许的最小尺寸称为最小极限尺寸，孔和轴的最小极限尺寸分别用符号Dmin和dmin表示。

3. 实际尺寸

实际尺寸是指零件加工后通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。孔和轴的实际尺寸分别用Da和da表示。由于存在测量误差，测量获得的实际尺寸并非真实尺寸，而是一近似于真实尺寸的数值。由于零件表面加工后还存在形状误差，因此零件同一表面不同部位的实际尺寸往往是不同的。

基本尺寸和极限尺寸是设计时给定的，实际尺寸应限制在极限尺寸范围内，也可达到极限尺寸。孔或轴实际尺寸的合格条件如下。

Dmin≤Da≤Dmax

dmin≤da≤dmax

4. 极限偏差

极限偏差是指某一尺寸的极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。极限尺寸可能大于、小于或等于基本尺寸，所以该代数差可能是正值、负值或零。偏差值除零外，其前面必须冠以正号或负号。

最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为上偏差。孔和轴的上偏差分别用符号ES和es表示，用公式表示如下。

ES=Dmax-D

es=dmax-d

最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差。孔和轴的下偏差分别用符号EI和ei表示，用公式表示如下。

EI=Dmin-D

ei=dmin-d

在图样上，上、下偏差标注在基本尺寸的右侧。

实际偏差是指实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差。孔和轴的实际偏差分别用符号EA和ea表示，用公式表示如下。

EA=Da-D

ea=da-d

实际偏差应限制在极限偏差范围内，也可达到极限偏差。孔或轴实际偏差的合格条件如下。

EI≤EA≤ES

ei≤ea≤es

5. 尺寸公差

尺寸公差（简称公差）是指最大极限尺寸减去最小极限尺寸所得的差值，或上偏差减去下偏差所得的差值，它是允许尺寸的变动量。孔和轴的尺寸公差分别用符号Th和Ts表示。公差与极限尺寸、极限偏差的关系用公式表示如下。

Th=Dmax-Dmin=ES-EI

Ts=dmax-dmin=es-ei

由于最大极限尺寸总是大于最小极限尺寸，上偏差总是大于下偏差，所以公差是一个没有符号的绝对值。因为公差仅表示尺寸允许变动的范围，是指某种区域大小的数量指标，所以公差不是代数值，没有正、负值之分，也不可能为零。

6. 公差带

图2-2所示为公差带示意图。在公差带示意图中，有一条表示基本尺寸的零线。以零线作为上、下偏差的起点，零线以上为正偏差，零线以下为负偏差，位于零线上的偏差为零。将代表孔或轴的上偏差和下偏差或者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。公差带在零线垂直方向上的宽度代表公差值，沿零线方向的长度可适当选取。通常，孔公差带用斜线表示，轴公差带用网点表示。

公差带示意图中，基本尺寸的单位用mm表示，极限偏差及公差的单位可用mm表示，也可用μm表示。习惯上极限偏差及公差的单位用μm表示。

2.2.2 孔轴配合类型

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。组成配合的孔与轴的公差带位置不同，便形成不同的配合性质。

1. 间隙配合

间隙配合是指具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。此时，孔公差带在轴公差带的上方，如图2-4所示。孔、轴极限尺寸或极限偏差的关系为Dmin≥dmax或EI≥es。

间隙配合中，孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用符号Xmax表示，即

Xmax=Dmax-dmin=ES-ei

孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用符号Xmin表示，即

Xmin=Dmin-dmax=EI-es

2. 过盈配合

过盈配合是指具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。此时，孔公差带在轴公差带的下方，如图2-5所示。孔、轴的极限尺寸或极限偏差的关系为Dmax≤dmin或ES≤ei。

过盈配合中，孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最小过盈，用符号Ymin表示，即

Ymin=Dmax-dmin=ES-ei

孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用符号Ymax表示，即

Ymax=Dmin-dmax=EI-es

3. 过渡配合

过渡配合是指可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔公差带与轴公差带相互交叠，如图2-6所示。孔、轴的极限尺寸或极限偏差的关系为Dmax＞dmin且Dmin＜dmax，或ES＞ei且EI＜es。

过渡配合中，孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈。

2.2.3 标准公差

标准公差是由国家标准规定的，用于确定公差带大小的任一公差。公差等级确定尺寸的精确程度，国家标准把公差等组分为20个等级，分别用IT01、IT0、IT1～IT18表示，称为标准公差。当基本尺寸一定时，公差等级越高，标准公差值越小，尺寸的精确度就越高。基本尺寸和公差等级相同的孔与轴，它们的标准公差相等。为了使用方便，国家标准把不大于500mm的基本尺寸范围分为13个尺寸段，按不同的公差等级对应各个尺寸分段规定出公差值，并用表2-1的形式列出。

2.2.4 孔、轴基本偏差系列

1. 基本偏差的定义

基本偏差为国家标准极限与配合制中，用以确定公差带相对于零线的位置的极限偏差（上偏差或下偏差），一般是指靠近零线或位于零线的那个极限偏差。

当孔或轴的标准公差和基本偏差确定后，它的另一极限偏差可以通过计算确定。

2. 基本偏差的代号

孔、轴的基本偏差各有28种，每种基本偏差的代号用一个或两个英文字母表示。孔用大写字母表示，轴用小写字母表示。

在26个英文字母中，去掉5个容易与其他符号含义混淆的字母I（i）、L（l）、O（o）、Q（q）、W（w），增加由两个字母组成的7组字母CD（cd）、EF（ef）、FG（fg）、JS（js）、ZA（za）、ZB（zb）、ZC（zc），共28种。

3. 轴的基本偏差系列

轴的基本偏差系列如图2-7所示。代号为a～g的基本偏差皆为上偏差es（负值），按从a到g的顺序，基本偏差的绝对值依次逐渐减小。

代号为h的基本偏差为上偏差es=0，它是基轴制中基准轴的基本偏差代号。

基本偏差代号为js的轴的公差带相对于零线对称分布，基本偏差可取为上偏差es=+IT/2，也可取下偏差ei=-IT/2。根据GB/T1800.3——1998的规定，当标准公差等级为IT7～IT11时，若公差数值是奇数，则按±(IT-1)/2计算。

代号为j～zc的基本偏差均为下偏差ei（除j为负值外，其余均为正值），按从k到zc的顺序，基本偏差的数值依次逐渐增大。

除j和js特殊情况外，由于基本偏差仅确定公差带的位置，因而公差带的另一端未加限制。

4. 孔的基本偏差系列

孔的基本偏差系列如图2-8所示。代号为A～G的基本偏差皆为下偏差EI（正值），按从A到G的顺序，基本偏差的数值依次逐渐减少。

代号为H的基本偏差为下偏差EI=0，它是基孔制中基准孔的基本偏差代号。

基本偏差代号为JS的孔的公差带相对于零线对称分布，基本偏差可取为上偏差ES=+IT/2（IT为标准公差数值），也可取下偏差EI=-IT/2，根据GB/T1800.3——1998的规定，当标准公差等级为IT7～IT11时，若公差数值是奇数，则按±(IT-1)/2计算。

代号为J～ZC的基本偏差均为上偏差ES（除J、K为正值外，其余均为负值），按从K到ZC的顺序，基本偏差的绝对值依次逐渐增大。

除J、JS特殊情况外，由于基本偏差仅确定公差带的位置，因而公差带的另一端未加限制。

5. 各种基本偏差所形成的配合的特征

（1）间隙配合

a～h（或A～H）共11种基本偏差与基准孔基本偏差H（或基准轴基本偏差h）形成间隙配合。其中a与H（或A与h）形成的配合的间隙最大。此后，间隙依次减小，基本偏差h与H形成的配合的间隙最小，该配合的最小间隙为零。

（2）过渡配合

js、j、k、m、n（或JS、J、K、M、N）共5种基本偏差与基准孔基本偏差H（或基准轴基本偏差h）形成过渡配合。其中js与H（或JS与h）形成的配合较松，获得间隙的概率较大。此后，配合依次变紧，n与H（或N与h）形成的配合较紧，获得过盈的概率较大。而标准公差等级很高的n与H（或N与h）形成的配合则为过盈配合。

（3）过盈配合

p～zc（或P～ZC）共12种基本偏差与基准孔基本偏差H（或基准轴基本偏差h）形成过盈配合。其中p与H（或P与h）形成的配合的过盈最小。此后，过盈依次增大，zc与H（或ZC与h）形成的配合的过盈最大。而标准公差等级不高的p与H（或P与h）形成的配合则为过渡配合。

6. 孔、轴公差带代号及配合代号

（1）孔、轴公差带代号

把孔、轴基本偏差代号和标准公差等级代号中的阿拉伯数字组合，就构成孔、轴公差带代号。例如：孔公差带代号H7、F8，轴公差带代号h7、f6。公差带代号标注在零件图上。

（2）孔、轴配合代号

把孔和轴的公差带组合，就构成孔、轴配合代号。它用分数形式表示，分子为孔公差带，分母为轴公差带。例如：基孔制（孔的基本偏差代号为H）配合代号；基轴制（轴的基本偏差代号为h）配合代号。配合代号标注在装配图上。

7. 孔、轴公差与配合在图样上的标注

装配图上，在基本尺寸后面标注孔、轴配合代号，如图2-9（a）所示的。零件图上，在基本尺寸后面标注孔或轴的公差带代号，如图2-9（b）和（c）所示的ϕ50H7和ϕ50f6，或者标注上、下偏差数值，或者同时标注公差带代号及上、下偏差数值。例如：ϕ50H7的标注可换为；ϕ50f6的标注可换为或。

在零件图上标注上、下偏差数值时，零偏差必须用数字“0”标出，不得省略。

当上、下偏差绝对值相等而符号相反时，则在偏差数值前面标注“±”号，如ϕ50±0.008。