公差与配合是机械设计中连接设计与制造的桥梁。公差给得太严,加工成本成倍上升;给得太松,装配后功能无法保证。很多设计人员在标注公差时缺乏依据,要么照搬经验值,要么为了“保险”给得很严,结果成本高、合格率低。
公差设计的本质是在功能要求和制造成本之间找到平衡点。
公差等级用IT表示,从IT01到IT18共20个等级。数字越小精度越高,成本也越高。
IT01-IT4用于量规、精密测量仪器、精密滚珠丝杠,需要超精密加工,成本极高。IT5-IT7用于配合表面、重要配合尺寸,需要磨削或精密加工。IT8-IT10用于一般配合、非关键尺寸,需要车、铣等常规加工。IT11-IT13用于非配合尺寸、自由尺寸,普通加工即可。IT14-IT18用于毛坯、自由公差尺寸,不需要额外控制。
精度提高一级,加工成本约增加20%-50%。从IT7提高到IT6,精度提高一倍,磨削时间可能增加一倍。不是关键部位,没必要用高精度。
基孔制与基轴制
基孔制是孔的基本偏差为H(下偏差为0),通过改变轴的公差带获得不同配合。优点是减少孔加工刀具规格,应优先选用。
基轴制是轴的基本偏差为h(上偏差为0),通过改变孔的公差带获得不同配合。适用于轴不加工的场合,如冷拉型材、轴与标准件配合。
大多数情况下用基孔制。只有在轴已经确定(如冷拉轴、与标准轴承配合的轴)时才用基轴制。
配合类型
间隙配合:孔的公差带在轴的公差带之上,装配后一定有间隙。用于滑动轴承、导向件、定位不传力的场合。H7/g6、H7/h6是常用的间隙配合。
过渡配合:孔和轴的公差带相互重叠,装配后可能间隙也可能过盈。用于需要精确定心、不传力或传力很小的场合。H7/k6、H7/m6是常用的过渡配合。
过盈配合:孔的公差带在轴的公差带之下,装配后一定有过盈。用于传递扭矩、固定连接。H7/p6、H7/s6是常用的过盈配合。
不同加工方法能达到的公差等级
车削能达到IT7-IT9,铣削IT8-IT10,磨削IT5-IT7,铰孔IT6-IT8,拉削IT7-IT8,精密铸造IT8-IT10,粉末冶金IT7-IT9。图纸上的公差等级不能超过加工方法的经济精度,否则要么做不出来,要么成本极高。
不同场合的推荐等级
机座、端盖、非配合尺寸用IT10-IT12。轴与孔的一般配合用IT7-IT9。精密配合、轴承配合用IT5-IT7。量规、精密零件用IT01-IT4。
给一个不重要的台阶面标IT6,除了增加成本没有任何好处。非配合尺寸用未注公差即可,不必每个尺寸都标公差。
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