机械设计尺寸公差详解
如何进行机械设计的尺寸与公差控制
如何进行机械设计的尺寸与公差控制机械设计是一个十分重要的环节，尺寸与公差控制是机械设计中至关重要的一环。
合理的尺寸与公差控制可以确保机械产品的安全性、可靠性和可制造性，提高产品的质量和性能。
本文将从尺寸设计的原则和方法、公差设计的原则和方法以及尺寸与公差控制的实际案例等方面，探讨如何进行机械设计的尺寸与公差控制。
一、尺寸设计的原则和方法1.1 尺寸设计的原则尺寸设计的原则主要包括合理性、可行性和统一性。
合理性是指尺寸设计应以产品的功能和性能需求为基础，保证产品满足使用要求；可行性是指尺寸设计应具有可实施性和经济性，要考虑到工艺制造的可行性和成本；统一性是指尺寸设计应符合国家标准和产品系列的一致性要求，以便于标准化生产和维修。
1.2 尺寸设计的方法尺寸设计的方法主要包括基本尺寸设计和配合尺寸设计。
基本尺寸设计是指按照功能要求和可制造性要求确定主要功能尺寸的方法，采用等差数列、等比数列等方式确定尺寸值；配合尺寸设计是指确定配合尺寸的方法，包括确定公差带和公差分配的方法。
二、公差设计的原则和方法2.1 公差设计的原则公差设计的原则主要包括功能性、经济性和可靠性。
功能性是指公差设计应保证产品在设计寿命内能够正常工作；经济性是指公差设计应考虑到工艺制造和测量检验的成本因素；可靠性是指公差设计应确保产品在各种工况下都能够满足使用要求。
2.2 公差设计的方法公差设计的方法主要包括经验法和统计法。
经验法是指根据经验和专业知识来确定公差的方法，适用于简单形状和小批量生产的产品；统计法是指根据一定的统计原则和方法确定公差的方法，适用于复杂形状和大批量生产的产品。
三、尺寸与公差控制的实际案例3.1 机械连接件的尺寸与公差控制机械连接件是机械产品中常见的一类零部件，其尺寸与公差控制的质量直接关系到整个机械产品的质量和性能。
例如，在轴-孔连接中，轴的基本尺寸和公差确定了轴的直径范围，孔的基本尺寸和公差确定了孔的直径范围，通过控制轴和孔的公差配合，实现机械连接的准确和可靠。
机械制图-标注尺寸公差
J
K
M
N
P
R
S
T
U
V
X
Y
Z
ZA
ZB
0
+
-
基本尺寸
ei
es
基本偏差
（b）轴
a
b
c
cd
d
e
ef
f
fg
g
h
js
j
k
p
r
s
t
u
v
x
y
z
za
zb
zc
Φ30H8的孔与Φ30f7的轴配合
Φ30表示公称尺寸；H表示基本偏差代号；
国家标准（GB/T1800）将公差划分为20个等级，分别为IT01、 IT0、 IT1、 IT2、…… IT17、 IT18，其中IT01精度为最高， IT18精度为最低。
Φ29.980
Φ29.959
0.021
0
-0.020
基孔制
间隙配合
例：公差代号识读
配合代号
Φ30H8/f7
Φ30K7/h6
孔
轴
孔
轴
公差带代号
Φ30H8
Φ30f7
Φ30K7
Φ30h6
查表
上偏差
下偏差
最大极限尺寸
最小极限尺寸
公差
基本偏差
基准制
配合性质
φ30
+0.033
0
φ30
-0.020
-0.041
φ30
练习：判断下列配合的基准制：
Φ40H9/d9 Φ40K7/h6 Φ40H8/h7
01
02
例：公差代号识读
配合代号
尺寸公差知识点总结
尺寸公差知识点总结为了确保制造的零件能够在装配过程中相互配合，满足设计要求，工程师和制造商通常会在零件的图纸上标注尺寸公差。
尺寸公差是指在规定的尺寸范围内允许的变化范围，它包括两个部分：基本尺寸和公差。
基本尺寸是零件上的理论尺寸，而公差则是允许的尺寸变化范围。
尺寸公差的使用可以有效地控制零件的尺寸，确保零件能够在装配过程中相互配合，并且满足设计要求。
本文将就尺寸公差的定义、分类、标注、计算和应用等方面进行详细的介绍。
一、尺寸公差的定义尺寸公差是指在规定的尺寸范围内允许的变化范围，它包括两个部分：基本尺寸和公差。
基本尺寸是零件上的理论尺寸，通常由一条粗实线表示。
公差则是允许的尺寸变化范围，它由上偏差和下偏差两部分组成，通常用字母T表示。
上偏差表示零件允许的最大尺寸，下偏差表示零件允许的最小尺寸。
例如，一个孔的基本尺寸为25mm，公差为±0.1mm，则上偏差为25.1mm，下偏差为24.9mm。
公差可以通过最大材料条件、无限制公差等方式来表示。
尺寸公差的使用可以有效地控制零件的尺寸，确保零件能够在装配过程中相互配合，并且满足设计要求。
它对于确保零件的质量、提高产品的互换性、降低生产成本等方面都具有重要的作用。
二、尺寸公差的分类根据尺寸公差的特点和作用，可以将其分为等差公差、不等差公差和无公差。
1、等差公差等差公差是指在规定的尺寸范围内，零件上的各个尺寸公差都是相等的。
这种公差适用于要求较为简单的零件，使得制造过程更加简便。
2、不等差公差不等差公差是指在规定的尺寸范围内，零件上的各个尺寸公差是不相等的。
这种公差适用于对零件要求较高的情况，可以更好地控制零件的尺寸，并且确保零件能够在装配过程中相互配合。
3、无公差无公差是指制造图样上没有公差的标注，即零件的加工尺寸与图样上的基本尺寸要完全相等。
这种情况在要求较为简单的零件上较为常见。
三、尺寸公差的标注方式在图纸上标注尺寸公差是非常重要的，可以通过以下几种方式来进行标注：1、直线公差标注直线公差标注是最简单直观的一种标注方式，通常采用线段和箭头来表示公差的范围。
机械设计中尺寸几何公差标注类知识
一、关于尺寸（1）功能尺寸系指对于机件的工作性能、装配精度及互换性起重要作用的尺寸。
功能尺寸对于零件的装配位置或配合关系有决定性的作用，因而常具有较高的精度。
这些尺寸是尺寸链中重要的一环，常为了满足设计要求而直接注出。
例如，有装配要求的配合尺寸，有连接关系的定位尺寸、中心距等。
（2）非功能尺寸系指不影响机件的装配关系和配合性能的一般结构尺寸。
这些尺寸一般精度都不高。
例如，无装配关系的外形轮廓尺寸、不重要的工艺结构（如倒角、倒圆、退刀槽、凹槽、凸台、沉孔）的尺寸等。
（3）公称尺寸是某一要素或零件尺寸的名义值。
例如，平垫圈的公称尺寸是与之相配的螺栓的公称直径，而实际上该垫圈的孔径要大于这个公称尺寸。
（4）基本尺寸是设计时给定的、用以确定结构大小或位置的尺寸。
基本尺寸又是确定尺寸公差的基数，它与公称尺寸的性质是不同的。
（5）参考尺寸是指在图样中不起指导生产和检验作用的尺寸。
它仅仅是为了便于看图方便而给出的参考性尺寸。
参考尺寸只有基本尺寸而不带公差，为了区别于其他未注公差的尺寸，标注时应加圆括号表示。
（6）重复尺寸是指某一要素的同一尺寸在图样中重复注出，或对机件的结构尺寸注成封闭的尺寸链，因其中一环由图样中的其他尺寸和存在的几何关系可以推算出来，此时又不加圆括号者，这都称为重复尺寸。
机件每一要素的尺寸一般都只能标注一次，不应重复出现，以避免尺寸之间产生不一致或相互矛盾的错误。
二、正确地选择尺寸基准要合理标注尺寸，必须恰当地选择尺寸基准，即尺寸基准的选择应符合零件的设计要求并便于加工和测量。
零件的底面、端面、对称面、主要的轴线、中心线等都可作为基准。
图7-7 轴承座的尺寸基准1．设计基准和工艺基准根据机器的结构和设计要求，用以确定零件在机器中位置的一些面、线、点，称为设计基准。
根据零件加工制造、测量和检验等工艺要求所选定的一些面、线、点，称为工艺基准。
图7-7所示为轴承座。
轴承孔的高度是影响轴承座工作性能的功能尺寸，图中尺寸40±0.02以底面为基准，以保证轴承孔到底面的高度。
机械设计中的尺寸和公差分析
机械设计中的尺寸和公差分析机械设计是一个综合性的工程学科，涉及到许多方面的知识和技能。
其中，尺寸和公差分析是机械设计中至关重要的一环。
本文将对机械设计中的尺寸和公差分析进行探讨，介绍其基本概念、应用原则以及分析方法。
一、尺寸和公差的基本概念在机械设计中，尺寸是指物体的各个特征的数值表示，比如长度、宽度、直径等。
公差则是指设计师对于尺寸的容许范围，即允许的误差范围。
尺寸和公差的确定是机械设计中的一项重要任务，它关系到产品的质量、可制造性和可用性。
二、尺寸和公差的应用原则在机械设计中，尺寸和公差的确定应遵循以下原则：1. 功能要求：尺寸和公差的确定应符合产品的功能要求，确保产品能够正常运作。
2. 制造工艺：尺寸和公差的确定应考虑到制造工艺的限制，确保产品能够被有效地制造出来。
3. 成本控制：尺寸和公差的确定应综合考虑成本因素，尽可能减少制造成本。
4. 检测要求：尺寸和公差的确定应考虑到产品的检测要求，确保产品能够被有效地检测。
三、尺寸和公差分析的方法在机械设计中，常用的尺寸和公差分析方法包括以下几种：1. 静态公差分析：通过对零件的尺寸和公差进行计算和分析，确定装配件之间的配合关系。
其中，常用的方法有最大材料条件法、最小材料条件法和无条件配合法。
2. 动态公差分析：通过对工作机构的尺寸和公差进行计算和分析，确定机构在工作过程中的运动性能。
其中，常用的方法有离散分析法、统计分析法和蒙特卡洛法。
3. 公差链分析：通过对整个装配体系的尺寸和公差进行计算和分析，确定装配体系的总体精度。
其中，常用的方法有标定法和模态曲线法。
总结：在机械设计中，尺寸和公差分析是确保产品质量和性能的重要手段。
准确合理地确定尺寸和公差，能够有效地提高产品的可制造性和可用性。
因此，在机械设计的过程中，设计师应该充分理解和掌握尺寸和公差分析的基本概念、应用原则和分析方法，以确保设计出高质量的产品。
通过合理的尺寸和公差分析，不仅可以提高产品的竞争力，还能够减少制造成本，提高市场占有率。
机械加工公差表及公差的标注
机械加工公差表及公差的标注一、自由公差表4.未注形位公差按GB/T1184-K4.1直线度和平面度未注公差值（GB/T1184-1996）（mm）2)轮廓算术平均偏差Ra的数值（GB/T1031-1995）（μm）第1系列0.012, 0.025, 0.050, 0.10, 0.20, 0.40, 0.80, 1.60, 3.2, 6.3, 12.5, 25, 50, 100第2系列0.008, 0.010, 0.016, 0.020, 0.032, 0.040, 0.063, 0.080, 0.125, 0.160, 0.25, 0.32, 0.50, 0.63, 1.0, 1.25, 2.0, 2.5, 4.0, 5.0, 8.0, 10.0, 16.0, 20, 32, 40, 63, 80注：尽量选择第1系列3)轮廓最大高度Rz的数值（GB/T1031-1995）（μm）第1系列0.025, 0.050, 0.100, 0.20, 0.40, 0.80, 1.60, 3.2, 6.3, 12.5, 25, 50, 100，200，400，800，1600，第2系列0.032, 0.040, 0.063, 0.080, 0.125, 0.160, 0.25, 0.32, 0.50, 0.63, 1.0, 1.25, 2.0, 2.5, 4.0, 5.0, 8.0, 10.0, 16.0, 20, 32, 40, 63, 80，125，160，250，320，500，630二、形位公差标注：三、公差标注详解：1.轴套类零件这类零件一般有轴、衬套等零件，在视图表达时，只要画出一个基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注，就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。
为了便于加工时看图，轴线一般按水平放置进行投影，最好选择轴线为侧垂线的位置。
在标注轴套类零件的尺寸时，常以它的轴线作为径向尺寸基准。
机械工程中的尺寸与公差规范要求
机械工程中的尺寸与公差规范要求在机械工程中，尺寸与公差规范是十分重要的要求。
尺寸与公差的规范化可以有效地保证产品的质量，提高生产效率，降低生产成本。
本文将讨论机械工程中尺寸与公差规范的要求，包括定义、分类、标记及常见的规范标准等。
一、尺寸与公差的定义与分类在机械工程中，尺寸是指零件或工件外形、结构或性能的物理特征的表示，通常以长度、直径、宽度等单位来表示。
公差则是指允许的尺寸偏差范围，用来界定零件的合理接合、运动和互换。
尺寸与公差可以根据精度等级和作用方式进行分类。
按照精度等级，可以分为一般精度尺寸与公差，中等精度尺寸与公差以及高精度尺寸与公差。
按照作用方式，可以分为配合尺寸与公差、运动副尺寸与公差以及位置尺寸与公差。
二、尺寸与公差的标记为了便于工程师、技术员以及工人识别尺寸与公差要求，一般需要在零件图纸上进行标记。
常用的尺寸与公差标记方法有以下几种：1. 尺寸链尺寸链是将相关的尺寸用箭头连接起来形成一个链状图形，通过链条上的箭头指示具体的尺寸数值。
这种标记方法可以清晰地展示尺寸之间的关系，便于理解和识别。
2. 基准尺寸与偏差基准尺寸是指被视为标准的尺寸，其他尺寸需要相对于基准尺寸进行表示。
通过在基准尺寸上加减偏差值，可以得到允许的尺寸范围。
3. 公差带公差带是在零件图纸上用虚线或实线表示的一个区域，其上下边界分别代表允许的最大和最小尺寸。
该标记方法可以直观地表示尺寸偏差范围。
三、常见的规范标准为了保证机械工程中的尺寸与公差规范可以被广泛应用和理解，一些国际和行业标准被制定和采用。
以下是一些常见的规范标准：1. ISO 286ISO 286是国际标准化组织（ISO）制定的关于配合和尺寸的规范。
该标准定义了一系列配合系统和公差等级，为工程师提供了一种统一的尺寸与公差设计方法。
2. ANSI/ASME Y14.5ANSI/ASME Y14.5是美国国家标准化学会（ANSI）和美国机械工程师学会（ASME）联合制定的关于尺寸与公差标准的规范。
机械设计中的公差与配合
机械设计中的公差与配合在机械设计中，公差与配合是非常重要的概念。
公差是指零件尺寸与设计要求之间的允许偏差范围，而配合则是指不同零件之间相互间隙的大小。
准确的公差和合适的配合对于机械设备的性能和可靠性至关重要。
一、公差的定义与分类公差是对零件尺寸变化的容许范围的界定。
公差是设计和制造的妥协结果，它既要满足功能的需求，又要考虑到制造的可行性。
在机械设计中，公差通常分为以下几类：1. 基本公差：基本公差是指根据设计要求给定的一个标准公差，用于控制零件尺寸的变化范围。
根据国际标准ISO 286，基本公差分为四个等级，分别用字母T、S、H和N表示，其中T级为最严格，N级为最宽松。
2. 配合公差：配合公差是指由配合零件特性和使用要求来确定的公差。
根据配合要求的不同，配合公差可以分为间隙配合、过盈配合和干涉配合三种类型。
3. 标准公差：标准公差是指由标准规定的常用公差，用于机械设计和制造过程中的参考。
例如ISO 2768-1、ISO 2768-2和GB/T 1804等标准都规定了常用的公差等级和范围。
二、配合类型与选择原则在机械设计中，不同的配合类型适用于不同的应用场景。
正确选择合适的配合类型可以保证机械装配的精度和可靠性。
下面介绍一些常见的配合类型和选择原则：1. 间隙配合：间隙配合是指在配合零件之间留有一定的间隙，可以容许零件相对运动。
间隙配合适用于要求较高的转动性能和密封性能的场合，例如轴与轴承之间的配合。
2. 过盈配合：过盈配合是指配合零件之间存在压力或紧固力，以增加摩擦力或传递力。
过盈配合适用于要求较高的定位精度和传递力的场合，例如齿轮与轴的配合。
3. 干涉配合：干涉配合是指配合零件之间存在重叠或交叉，需通过压入或加热等方式进行装配。
干涉配合适用于要求较高的连接强度和刚性的场合，例如轴套与轴的配合。
在选择配合类型时，需要考虑到零件的功能要求、使用环境和装配工艺等因素，并根据经验和计算来确定合适的配合公差和间隙。
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下极限尺寸为φ49.959mm的轴的公
差
带图。
7/11/2020
+25 -25 -41
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加工误差与公差的关系
工件在加工过程中，由于工艺系统误差的影响，使加工后的零件的几 何参数与理想值不相符合，其差别称为加工误差。其中有：尺寸误差； 几何形状误差和位置误差。
加工误差是无法避免的，其误差值在 一定范围内变化是允许的，加工后的零 件的误差只要不超过零件的公差，零件 是合格的。所以公差是设计给定的，用 于限制加工误差的；误差则是加工过程 中产生的。
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过渡配合（transition fit）——可能具有间隙，可能具有 过盈(针对大批零件而言)的配合称为过渡配合。当配合 为过渡配合时，孔的公差带和轴的公差带相互交叉。
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配合公差带图
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3. 零件的配合制
配合制（fit system）——把公差和基本偏差标准化的制度称 为极限制。配合制是同一极限制的孔和轴组成配合的一种制 度，也叫基准制。
2)基本尺寸 设计给定的尺寸。 孔和轴的基本尺寸分别用D和d表示。 3)实际尺寸 通过测量而获得的尺寸（Da, da）。 4)极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值。
孔或轴允许的最大尺寸为最大极限尺寸（Dmax、dmax）;
孔或轴允许的最小尺寸为最小极限尺寸（Dmin、dmin）;
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5
5)作用尺寸
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2
有关几何量精度的基本术语和定义
孔和轴 尺寸：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸、
实体尺寸 偏差与公差 尺寸公差带图 加工误差与公差的关系 合格性判定原则
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孔和轴
孔 通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行面 或切面形成的包容面）。
间隙配合（clearance fit）——具有间隙的配合(包括间 隙为零)称为间隙配合。当配合为间隙配合时，孔的公差 带在轴的公差带上方。
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过盈配合（interference fit）——具有过盈的配合(包括过 盈为零)称为过盈配合。当配合为过盈配合时，孔的公差带 在轴的公差带下方。
轴 通常指圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行面或切 面形成的包容面）。
由尺寸D1、D2、D3、D4和 D5等所确定的内表面都视 作孔，由尺寸d1、d2、d3、 d4等所确定的外表面都视作 轴。
7/11/2020
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尺寸：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸、 实体尺寸
1)尺寸是指用特定单位表示长度值的数字。国家标准规定在技术图样上所标 注的长度尺寸均以毫米为单位。
在公差带图中，代表基本尺寸的一条直线，称为零线。零线以上的偏差 为正偏差，零线以下的偏差为负偏差。公差带图中的基本尺寸的单位为 mm，偏差和公差的单位通常为μm。
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尺寸公差带图举例：
画出公称尺寸为φ50mm，上极限尺寸 +
为φ50.025mm、 下极限尺寸为φ50
0 -
mm的孔与上极限尺寸为
国标规定了两种平行的配合制：基孔制配合和基轴制配合。
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基孔制配合（hole-basis system of fit）——是指基本偏差为一 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。孔的公差带在零线上方，孔的最小极限尺寸等于基 本尺寸，孔的下偏差EI为零，孔称为基准孔，其代号为“H”。
ES=min-D
2)尺寸公差（简称公差）：允许尺寸的变动量。等于上极限尺寸减去下极 限尺寸所得的差值。
孔公差Th = Dmax- Dmin = ES-EI 轴公差Ts = dmax- dmin = es-ei
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公差与极限偏差：
孔的作用尺寸Dfe：在配合面全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸； 轴的作用尺寸dfe：在配合面全长上，与实际轴外接的最大理想孔的尺寸;
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6
6)实体尺寸
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●偏差与公差
1)偏差：某一尺寸减去公称尺寸所得的代数差。包括实际偏差和极限偏差。 极限偏差又分上极限偏差，简称上偏差（孔ES、轴es）和下极限偏差， 简称下偏差（孔EI、轴ei）。
5.3 Size Precision Design of Elements 零件的尺寸精度设计
在学过《机械制图》课程相关内容的基础上，阅读尺寸精度 设计教材内容，在设计大作业实践中学会应用： 1、极限与配合的基本术语和定义； 2、公差与配合标准； 3、配合制的选用； 4、公差等级的选用； 5、配合种类的选用。
● 区别 ※ 数值上：极限偏差是代数值，可+、-或0； 公差是非0的绝对值（零意味着加工误差不存在）。
※ 作用上：极限偏差控制合格零件实际偏差； 公差控制合格零件实际尺寸允许变动的范围（精度）； 极限偏差表示公差带的位置，影响配合的松紧（种类）； 公差表示公差带的宽度，影响配合的精度（Tf=Th+Ts）;
※ 工艺上：对某一具体零件，公差反映加工的难易程度，是制定加工工 艺的主要依据；
极限偏差是调整机床对刀的依据。
● 联系 ： 公差是上、下偏差之差的绝对值。
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尺寸公差带图
公差带 表示零件的尺寸相对其基 本尺寸所允许变动的范围，称为公 差带。
用图所表示的公差带，称为公差带图，如图所示。
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5.3.1 Contact Types of Elements and Using Demand 零件的结合类型及使用要求
1. 零件结合的类型
(1) 用作相对运动副—— 这类结合必须保证有适当的间隙。
(2) 用作固定连接—— 这类结合必须保证有一定的过盈。
(3) 用作定位可拆连接—— 这类结合必须保证有较小的间隙或过盈。
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合格性判定原则
工件除线性尺寸外，还存在形状误差，为正确地判断工件 尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断原则，即泰勒原则。其 内容为：
孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸， 任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。
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极限与配合示意图
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2. 零件配合的种类