ISO 配合公差选择器 返回
机械要素设计

ISO 配合公差选择器

ISO 286 孔基准配合,输入基准寸法和公差等级(如H7/g6),可实时计算孔轴的尺寸公差、最大间隙、最小间隙和配合类型。公差域图直观展示孔轴的位置关系。

参数设置
基准寸法 D
mm
孔和轴的公称寸法(共用)
孔的公差等级
孔基准(符号 H,下偏差 = 0)
轴的基本偏差(符号)
公差域位置。d~g=间隙侧,js~n=过渡侧
轴的公差等级 IT
公差宽度。数字越小精度越高
计算结果
配合记号
配合类型
最大间隙 (μm)
最小间隙 (μm)
孔公差 (μm)
轴公差 (μm)
公差域图(零线·孔域·轴域)

中央虚线为零线(基准寸法)。蓝色为孔的公差域,橙色为轴的公差域。两域的上下关系决定配合类型。

基准寸法 D 对间隙的影响曲线
轴等级对比(最小间隙)
理论与主要公式

$$\text{最大间隙} = ES_{\text{孔}} - ei_{\text{轴}}, \qquad \text{最小间隙} = EI_{\text{孔}} - es_{\text{轴}}$$

ES、EI 是上、下尺寸偏差。孔基准中 EI_孔 = 0,ES_孔 = +IT_孔。

$$IT = k\cdot i, \qquad i = 0.45\sqrt[3]{D} + 0.001\,D \;\;[\mu m]$$

公差等级 IT。i 是公差单位,D 是寸法区间的几何平均。本工具的 IT 值基于 ISO 286 标准表。

$$es_{g} = -2.5\,D^{0.34},\quad es_{f} = -5.5\,D^{0.41},\quad ei_{n} = +5\,D^{0.34}$$

轴基本偏差示例(ISO 286)。最小间隙≥0为/间隙配合/,最大间隙≤0为/过盈配合/,中间值为/过渡配合/。

ISO 配合公差选择器说明

🙋
图纸上看到"Ø50 H7"或"H7/g6"这样的标注,这是什么意思呢?
🎓
问得好。零件加工难免有偏差,不可能做成"Ø50精确值"。所以要规定"Ø50时,允许的误差范围在这里到这里",这就是公差。"H7"中的字母表示公差域的位置,数字7表示公差宽度(IT等级)。"H7/g6"表示孔用H7,轴用g6。孔轴配合的"配合程度",就是通过选择不同的字母和等级来实现的。
🙋
那孔和轴的公差可以随意选择吗?
🎓
有个规范叫"孔基准",就是把孔固定为 H 等级。因为孔需要用专用铰刀或量规加工,不想增加工具数量。所以孔就固定在 H7 这样的标准,通过改变轴的 g6、k6、n6 等,来制造出不同的配合。试试左边调节"轴的基本偏差"从 d 变到 n,你会看到右边橙色的轴域慢慢向上移动,这就是从间隙侧逐渐变成紧侧的过程。
🙋
确实看到橙色的带子向上移动了。g是间隙配合,n是过渡配合…这怎么选择呢?
🎓
取决于应用场景。旋转轴承或滑动轴承必须有间隙来保持润滑油膜,就选择 g6、f7 这样的间隙配合。位置定位销、齿轮这样的"既要没有游隙但又要能拆卸"的零件,就用 k6、js6 这样的过渡配合。如果要压入后永远不拆,就用过盈配合(p6、s6等)。本工具是根据"最小间隙"是正还是负来自动判定的。最小间隙是负数=某些组合会产生压力,就是过渡或过盈配合。
🙋
过渡配合会既有间隙又有压力,这样不是很不稳定吗…
🎓
这正是过渡配合的本质。因为公差的存在,有的组合配出来有小间隙,有的有小压力。所以"一定要转动"的场景就不适合用过渡配合了。过渡配合的优点是"位置精度好",代价是组装时可能要轻敲或压入,拆卸也不那么容易。确保要转动就选间隙配合,确保要固定就选过盈配合,过渡配合只用在"位置优先"的地方。

常见问题

孔基准配合是指将孔的公差设定为基准(符号 H,下偏差始终为0),通过改变轴的公差等级来实现间隙、过渡或过盈配合。这样做的原因是孔通常用专用工具(如铰刀、量规)加工,而轴可以通过车床等机床灵活调整。ISO 和 JIS 标准都规定孔基准为标准做法。例如 H7/g6 是间隙配合,H7/k6 是过渡配合。
最小间隙≥0时为"间隙配合"(始终有间隙,允许相对运动);最大间隙≤0时为"过盈配合"(始终有压力,需要压入);介于两者之间为"过渡配合"(因公差差异,个别组合可能有间隙,个别有压力)。本工具根据最大、最小间隙的符号自动判定。过盈配合的应力评估请参考专用的压入、焊接配合工具。
IT(International Tolerance grade,国际公差等级)表示公差范围的宽度,数字越小精度越高。同一等级下,基准寸法越大、公差范围也越大。例如 IT7 在 Ø50mm 时为 25μm,在 Ø200mm 时为 46μm。一般机械零件用孔 IT7、轴 IT6;精密零件用 IT5;粗零件用 IT9~11。
"H7/g6"表示孔的公差等级为 H7,轴为 g6。字母表示基本偏差(公差域在零线上下的位置),数字表示 IT 等级(公差宽度)。孔用大写字母,轴用小写字母。H 表示孔基准(下偏差=0),g 表示轴的上偏差略为负值,产生较小间隙的位置。H7/g6 是经典的"轻配合、光滑转动"间隙配合。

实际应用

旋转轴与轴承、衬套:滑动轴承或衬套内孔与旋转轴配合时,必须保持一定的间隙以维持润滑油膜。通常选用 H7/f7、H8/e8 等间隙配合,根据转速和负载确定所需的最小间隙。间隙过小会导致烧结,过大会产生振动和噪音。

定位销、键槽、齿轮:对于"要求无游隙但又需要拆卸"的零件(如齿轮的轴套、联轴器、销钉等),采用过渡配合 H7/k6、H7/js6、H7/n6。组装时通过轻敲或压机完成,拆卸时也相对容易。

与几何公差的配合:孔轴配合公差是尺寸公差的一部分,实际图纸中还要配合同轴度、圆度等几何公差进行指示。本工具确定了孔轴的尺寸许可偏差后,还需根据功能需求增加几何公差。过度严苛的公差会大幅提高成本,应在满足功能的前提下选用最宽松的公差等级。

成本与工艺考虑:将 IT 等级提高一档(如从 IT7 到 IT6)会显著增加加工成本。IT 等级决定了是否需要研磨工序、是否需要严格的测量检验等。本工具中改变基准寸法时,可以看出相同 IT 等级下,寸法越大公差范围越宽。选择满足功能的最宽松 IT 等级是成本最优的设计策略。

常见误区与注意事项

最常见的误解是,"过渡配合就能保证刚好合适"。实际上过渡配合是指在公差范围内,某些组合会有间隙,某些会有压力,两种情况都有可能。组装时如果碰到压力过大的情况,可能需要暖配(加热孔或冷却轴)或强力压入。要"确保旋转"就应该选间隙配合,要"确保固定"就选过盈配合,不应该依赖过渡配合的"运气"。

另一个误区是,"公差越紧越好"。将 IT 等级严化一档,工艺成本可能增加好几倍——需要添加研磨工序、更严格的测量、更频繁的检验等。如果功能上 50μm 的间隙就够用,没必要非要 5μm 的精度。正确的做法是找到满足功能需求的最宽松公差等级,这样既保证品质又降低成本。本工具可以帮助你快速探索"刚好够用"的等级。

最后,忽视温度影响也是常见问题。孔轴配合公差是基于常温(20℃)规定的。如果孔和轴用的材料不同(如铝孔配钢轴),或者工作温度偏离常温较大,线膨胀系数差异会导致运行温度下的间隙与常温完全不同。高温轴承有时常温间隙配合在高温下反而变成过盈,反之亦然。重要部位应该单独计算运行温度下的寸法变化。此外,过盈配合(压入、焊接)的接触压力和应力评估超出本工具范围,需要使用专门的压入、焊接配合计算工具。

使用指南

  1. 在输入框"dNum"中输入基准寸法(例如:φ25mm)
  2. 通过滑块"dRange"选择相应的寸法范围(ISO 286 规定了3~10mm、10~18mm、18~30mm等标准区间)
  3. 指定孔的公差等级(例如 H7 是孔的标准公差,g6 是轴的标准公差)
  4. 实时显示"配合类型"(间隙配合、过渡配合、过盈配合)的判定结果
  5. 查看最大、最小间隙的数值(μm 单位),并通过公差域图直观理解孔轴的位置关系

具体计算示例

以 φ25mm 轴承座、H7/g6 配合为例:孔公差(H7)为+0~+21μm,轴公差(g6)为-7~-20μm。最大间隙 = 25.021 - 24.980 = 41μm,最小间隙 = 25.000 - 24.993 = 7μm,判定为间隙配合。铸铁箱体孔(H7)配硬化钢轴(g6)是机械装置中常用的配合方式,组装时可按 μm 级确认位置精度。

实务注意要点

  1. 寸法范围"dRange"的选择会直接影响结果:Ø18mm 和 Ø18.1mm 的标准公差不同,必须精确选择
  2. H7/g6 是旋转零件的通用间隙配合,但对于 Ø100mm 以上的大直径,公差累积效应显著,必须核对公差图
  3. 孔基准体系以 H 孔为基准,轴的符号(e、f、g、h、js 等)选择直接影响压入力和间隙量,变化较大
  4. 如果指定了非 ISO 286 标准规定的公差等级,计算结果仅供参考,应参照企业设计规范文件