GB/T 1800.3-1998《极限与配合 基础 第3部分:标准公差和基本偏差数值表》介绍
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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”由标准公差确定,“公差带位置”由基本偏差确定,从而形成标准公差和基本偏差两个系列。为了得到多种不同大小和不同位置的公差带,既能满足不同的使用要求,又能达到简化统一,便于生产的目的,GB/T 1800.3-1998《极限与配合 基础 第3部分:标准公差和基本偏差数值表》对标准公差和基本偏差作出了明确而具体的规定。
新国标GB/T 1800.3规定了基本尺寸至3150mm的标准公差,基本尺寸至3150mm的基本偏差及两个附录。附录A给出了标准公差和基本偏差的由来、尺寸分段、IT01和IT0的标准公差数值、标准公差和偏差的计算方法及其数值的修约规则等;附录B给出了标准应用举例。
GB/T 1800.3与旧国标GB 1800-79《公差与配合 总论 标准公差与基本偏差》中对应部分相比,除作了编辑性的修改外,在内容上主要有以下改变;
  1. 删去了旧国标正文中基本尺寸至3150mm的标准公差等级IT01和IT0的标准公差数值。考虑到生产中的实际需求,新国标在附录中给出了基本尺寸至500mm的IT01和IT0的标准公差数值。
  2. 将旧国标基本尺寸分段的规定,列入了新国标的附录中。
  3. 新旧国标基本尺寸大于500mm至3150mm的标准公差等级IT4和IT5的公差数值有6处不同。
  4. 新国标增加了标准的应用举例。
GB/T 1800.3适用于圆柱及外圆柱形光滑工件的尺寸。应指出的是,虽然标准中给出标准公差和基本偏差的计算方法,但在应用时标准中表列的数值是权威的。

1 标准公差系列

新标准规定的标准公差由标准公差等级和标准公差数值构成。公差数值是根据标准公差因子、公差等级系数和基本尺寸分段经计算后得到的。
  1. 标准公差等级
    新国标在基本尺寸至500mm内规定了IT01、IT0、IT1~IT18共20个标准公差等级,在基本尺寸大于500mm至3150mm内规定了IT1~IT18共18个标准公差等级。从IT01至IT18,等级依次降低,而相应的标准公差数值依次增大。
    新国标规定并划分公差等级的目的是:为了简化和统一对公差的要求。
  2. 基本尺寸至500mm的标准公差的由来
    等级IT01、IT0和IT1的标准公差数值(以µm计)按下列公式计算:
    IT01: 0.3+0.008D
    IT0: 0.5+0.012D
    IT1: 0.8+0.020D
    上式中,D是表中每一尺寸分段中首尾两个尺寸的几何平均值,以mm计。
    等级IT2、IT3和IT4的标准公差数值不是根据某一公式求出的,而是在IT1和IT5的数值之间大致按几何级数递增规律确定的。
    等级IT5至IT8的标准公差数值为标准公差因子i的函数,由标准附录A所列计算公式计算,经规定的修约圆整后求得。
    标准公差因子是确定标准公差的基本单位,是制定标准公差数值表的基础。它是建立在实践的基础上,通过专门的试验和统计分析,从中找出零件加工及测量误差随基本尺寸变化的规律后确定的。基本尺寸至500mm的标准公差因子i由下式计算:
    i=0.453D+0.001D
    式中:
    i以µm计;D是基本尺寸段的几何平均值,mm。
    公式中的第一项主要反映工件的加工误差;第二项用于补偿与基本尺寸成正比的误差,主要是由于测量时温度不稳定和偏离基准温度所引起的测量误差,以及量规变形误差等。实际上当基本尺寸很小时,第二项所占的比例很小,所以该式近似于立方抛物线关系式。
    表1 等级IT4、IT5新旧公差数值对比
    基本尺寸
    mm
    标准公差等级
    IT4IT5
    大于µm
    500630--3230
    630800--3635
    80010002829--
    1000125033344746
    1250160039405554
    160020004648--
    2000250055577877
    2500315068699693
  3. 基本尺寸大于500mm至3150mm的标准公差的由来
    等级IT1至IT18的标准公差数值为标准公差因子I的函数,由标准附录A所列计算公式计算,经规定的修约圆整后求得。
    标准公差因子I由下式计算:
    i=0.45D1/3+0.001D
    式中:
    I以µm计;D是基本尺寸段的几何平均值,mm。
    对于大尺寸,相对而言,测量误差的影响较大,特别是温度的影响很大,因温度变化引起的误差随基本尺寸的加大呈线性关系,所以对大尺寸的标准公差因子(I)采用线性关系式计算。
  4. 对基本尺寸至3150mm的标准公差数值表的说明
    按上述方法,计算出的基本尺寸分段内的各个标准公差等级的公差数值见标准中表1。要说明的是,表1中所列公差数值并非完全遵循修约规则,其中有一些是根据公差数值分布而确定的。
    标准公差数值表中基本尺寸小于或等于1mm时,无等级IT4至IT18;基本尺寸大于500mm,等级IT1至IT5的标准公差数值为试行的。由于等级IT01和IT0在工业中很少用到,因而新国标将该两等级的标准公差数值列入附录中,基本尺寸也只到500mm。
    表中标准公差数值,从等级IT6起的规律为:每增5个等级,标准公差增加至10倍。例如尺寸段至3mm,等级IT7的公差数值是10µm,等级增至IT12时,公差数值是100µm。
    新旧国标的标准公差数值表中,基本尺寸大于500mm,等级IT4、IT5的公差数值,共有6处不同,如表1所示。

2 基本偏差系列

基本偏差反映了公差带相对于零线的位置。当公差带位于零线上方时,基本偏差为下偏差EI(对孔)或ei(对轴);当公差带位于零线下方时,基本偏差为上偏差ES(对孔)或es(对轴)。除基本偏差J、j与某些高公差等级形成的公差带以外,基本偏差都是靠近零线的,即绝对值较小的那个极限偏差。基本偏差JS、js形成的公差带,在各个公差等级中,完全对称于零线,故其基本偏差为上偏差(+IT/2),亦可为下偏差(-IT/2)。
由此,轴的基本偏差从a到h为上偏差es,从j到zc为下偏差;孔的基本偏差从A到H为下偏差EI,从J到ZC为上偏差ES。H与h的基本偏差为零。
  1. 基本偏差的由来
    基本偏差数值表中的轴、孔的基本偏差数值是按标准中的基本偏差计算公式和数值修约规则求得的。
    1. 轴的基本偏差的计算
      轴的基本偏差按附录A中表A6所列的计算公式计算。表中轴的基本偏差的计算公式,是以基孔制配合为基础来考虑的,即根据配合性质给定的。
      基本偏差a至h的轴与基准孔(H)组成间隙配合,其绝对值正好等于配合的最小间隙。h与H组成最小间隙等于零的一种间隙配合,故基本偏差为零。
      基本偏差j至n主要用于过渡配合。其中j主要用于和轴承相配合的孔和轴,其数值纯属经验数据,无计算公式。
      基本偏差P至ZC按过盈配合来确定,主要是从保证配合的主要特性最小过盈来考虑的,而且大多是按它们与最常用的基准孔H7相配合为基础来考虑的。
      由表列计算公式求得的轴的基本偏差,一般是最靠近零线的那个极限偏差,即a至h为轴的上偏差(es),k至zc为轴的下偏差(ei)。除j和js(严格地讲两者无基本偏差)外,轴的基本偏差的数值与选用的标准公差等级无关。
    2. 孔的基本偏差的计算
      新标准规定孔与轴的基本偏差采用同一计算公式,因此孔的基本偏差可由轴的基本偏差换算得到。一般同一基本偏差代号的孔的基本偏差与轴的基本偏差相对于零线是完全对称的,所以两者的基本偏差的绝对值相等,而符号相反,即:
      EI=-es或ES=-ei
      上式适用于所有孔的基本偏差,但下列情况例外:
      基本尺寸大于3至500mm,标准公差等级小于或等于IT8,基本偏差为K、M、N的孔和标准公差等级小于或等于IT7,基本偏差为P至ZC的孔,在基孔制或基轴制中,要求孔要与更高一级的轴相配(例如H7/p6和P7/h6),并要求具有同等的间隙或过盈。此种情况下,孔的基本偏差应按下式计算:
      ES=ES(计算值)+D
      式中:
      D是基本尺寸段内给定的某一标准公差等级ITn与更高一级的标准公差等级IT(n-1)的差值。
      例如:
      基本尺寸段18mm至30mm的P7,其D值为:
      D=ITn-IT(n-1)=IT7-IT6=21-13=8(µm)
  2. 轴和孔的基本偏差数值表
    根据轴和孔的基本偏差计算式,标准给出了基本尺寸至3150mm的轴的基本偏差数值表和孔的基本偏差数值表。
    轴的基本偏差确定后,轴的另一个偏差可由标准表中所列的轴的基本偏差和标准公差(IT)求得:
    • 对基本偏差a至h:
      • 上偏差es=负的基本偏差
      • 下偏差ei=es-IT
    • 对基本偏差k至zc:
      • 下偏差ei=正的基本偏差
      • 上偏差es=ei+IT
    孔的基本偏差确定后,孔的另一个偏差可由标准表中所列的孔的基本偏差和标准公差(IT)求得:
    • 对基本偏差A至H:
      • 下偏差EI=正的基本偏差
      • 上偏差ES=EI+IT
    • 对基本偏差K至ZC(对小于或等于IT8的K和M8不适用):
      • 上偏差ES=负的基本偏差
      • 下偏差EI=ES-IT

3 标准的应用

  1. 标准公差等级的选用
    选用标准公差等级的原则是,在满足使用要求的前提下,尽可能选择较低的公差等级,以便很好地解决机器零件的使用要求与加工成本之间的矛盾。一般量块选用IT01、IT0和IT1;量规选用IT1至IT7;配合尺寸选用IT5至IT13;特别精密的零件的配合尺寸选用IT2至IT5;大制造公差(非配合尺寸)选用IT12至IT18;原材料公差选用IT8至IT14等等。
  2. 基本偏差的应用
    标准规定了基孔制和基轴制两类配合,推荐优先选用基孔制配合。在基孔制配合中,轴的基本偏差a至h用于间隙配合;j至zc用于过渡配合和过盈配合。在基轴制配合中,孔的基本偏差A至H用于间隙配合;J至ZC用于过渡配合和过盈配合。
  3. 3个数值表的应用
    标准公差数值表、轴的基本偏差数值表和孔的基本偏差数值表是新国标中最主要的3个数值表。所有孔、轴的极限偏差(上、下偏差)均根据这3个表计算而得。
应用数值表时应明确和注意以下问题:
  1. 同一公差等级和同一基本尺寸段的孔与轴,其标准公差数值均相同。例如,φ50的孔与轴,其IT7的公差数值均为25µm。
  2. 标准公差与基本偏差原则上彼此独立。一般在同一基本尺寸分段中,对不同的公差等级,同一字母表示的基本偏差的数值均相同。例如,在大于6mm至10mm这一尺寸段中,不论f6或f8,其基本偏差均为-13µm。但以下一些基本偏差的数值随公差等级而改变:轴的基本偏差为j和k;小于或等于IT8的孔的基本偏差为J至N和小于或等于IT7的孔的基本偏差为P至ZC。
    下面举例说明由3个数值表查得基本尺寸为10mm,基本偏差为p(P)的不同公差等级的轴、孔基本偏差的对应情况:
    由于轴的公差带p4、p6、p7、p8、p9等的基本偏差与公差等级无关,所以它们的下偏差都为+0.015。同理,孔的公差带p8、p9等的基本偏差也与公差等级无关,所以它们的上偏差都为-0.015。但是,当公差等级等于或小于IT7时,孔的公差带P7,P6,P5等的基本偏差值,就随公差等级的不同而改变,其值为大于IT7的相应数值(即ES=-0.015)与相应D值之和。P7的D=0.006,P6的D=0.003,P5的D=0.002,所以:
    • P7的基本偏差ES=-0.015+0.006=-0.009(mm)
    • P6的基本偏差ES=-0.015+0.003=-0.012(mm)
    • P5的基本偏差ES=-0.015+0.002=-0.013(mm)
  3. 注意数值表特定的适用范围。

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本文作者:全国公差与配合标委会秘书处 李晓沛
原载:《航空标准化与质量》1999年第1期
上载于:2007-2-10 10:47:12

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