装配体中零件间配合时基准值选择原则探讨

2022-07-20徐奎照

南方农机 2022年14期

关键词：键槽标准件公差

徐奎照

（青岛港湾职业技术学院，山东青岛 266404）

公差配合国家标准应用有三方面，即基准制选择、公差等级选择、配合种类选择。其中，配合种类选择是根据配合体的用途来选择的；公差等级选择是根据零件的成型工艺和通用件的国家标准特点来确定的；基准制选择原则在现行教科书中是优先选择基孔制[1-2]。

1 现行教科书中基准制选择依据的弊端

在选择基准制时，现行教科书中采用的原则是优先选择基孔制[3]，如果按照这个依据来选择会带来许多问题和困惑，部分分析如下。

1.1 问题和困惑一

键以及键连接件的公差带国家标准（GB/T 1095—2003）规定：键的公差带代号为h8；与键配合的轮毂上键槽的公差带代号为D10、JS9、P9；与键配合的轴上键槽的公差带代号为H9、N9、P9，如图1所示。当配合的两个件中有标准件键存在时，采用优先选择基孔制会出现以下问题。

图1 键以及键连接件的公差带国家标准（GB/T 1095—2003）

1）在选择键与轮毂上键槽的配合代号时，如果用优先选择基孔制，就选择不出满足要求的正常、松紧配合的配合代号[4]。

2）在选择键与轴上键槽的配合代号时，如果用优先选择基孔制，则松配合的配合代号为H9/h8，就选择不出满足要求的正常、松紧配合的配合代号。因此，按优先选择基孔制的原则，选择键与连接件的配合代号就选不出满足要求的配合代号。

1.2 问题和困惑二

当配合的两个件中有标准件滚动轴承及与轴承配合件的公差配合国家标准（GB/T 307.1—2017）存在时，如图2所示，如果采用优先选择基孔制原则，在选择出滚动轴承内圈与轴承内圈配合的轴的配合代号时，由于此时用的是轴承的内圈的内孔，所以能选择出基孔制的配合代号；但是在选择滚动轴承外圈与轴承外圈相配合的孔类零件的配合代号时，由于此时用的轴承的外圈相当于一根标准轴，所以选择不出满足要求配合的配合代号[5]。因此，如果按优先选择基孔制的原则，选择轴承外圈与轴承外圈相配合的孔类零件的配合代号时，就选不出来满足要求的配合代号。

图2 轴承与轴和外壳孔的配合

1.3 问题和困惑三

当标准件的螺母和同样是标准件的螺栓配合时，如图3所示：内螺纹有 G 和H 两种基本偏差；外螺纹有e、f、g和h四种基本偏差。在选择二者配合的配合代号时，如果用现行基准制的选择依据——优先选择基孔制，配合的配合代号（省略公差等级）就为H/e、H/f、H/g、H/h；但螺纹的公差配合国家标准（GB/T 197—2018）中，不但推荐了内螺纹的基本偏差H，而且还规定了基本偏差G[6]，如图3所示。因为内螺纹有二个基本偏差代号G、H，外螺纹有四个基本偏差代号e、f、g、h，所以，如果按优先选择基孔制的原则，选择内外螺纹联接件的配合代号，就会碰到以下问题和困惑：G/e、G/f、G/g、G/h是什么配合；采用的是什么基准制；其中的基轴制在什么情况时才能用到。

图3 内外螺纹基本偏差

1.4 问题和困惑四

当孔、轴配合时，假设当一根阶梯轴上的同一个直径段上装配了多个（例如3个）零件，一个是齿轮、一个皮带轮、一个隔离齿轮和皮带轮的隔离套筒。如果采用现行的优先选择基孔制，就会是这样的结果：轴与齿轮配合采用基孔制的过渡配合（二者之间用键联接），如选H7/Js6；轴与皮带轮配合采用基孔制的过渡配合（二者之间用键联接），如选H7/Js6；轴与隔离套筒配合采用基孔制的间隙配合，如选H7/c6（也可选非基准制的间隙配合）。这样会出现以下情况：1）同一直径段的轴径要加工成不同精度（js6、c6），给加工带来难度；2）三个孔类零件虽然是同一个公差带H7，但是要加工3次，且孔比轴本来就难加工，所以给加工带来了难度[7-8]。

2 重构基准制选择原则

出现上述4个问题和困惑，是因为在选择基准制环节存在问题，其最根本的原因是现行教科书采用基准制的选择原则为优先选择基孔制。对此，建议重构基准制选择原则，具体分析如下。

1）在解决问题一时，由于知道键本身是标准件，从键以及键连接件的公差带国家标准（GB/T 1095—2003）可以看出，公差配合国家标准对键只规定了一个公差带代号即h8，所以在选择与键及键槽有关的配合代号时，如果优先采用标准件提供的基准面，即基准轴，问题一可以全部解决：键与轴上键槽松连接时的配合代号为H9/h8，即基轴制的间隙配合；键与轴上键槽正常连接时的配合代号为N9/h8，即基轴制的过渡配合；键与轴上键槽紧连接时的配合代号为P9/h8，即基轴制的过渡配合；键与轮毂上键槽松连接时的配合代号为D10/h8，即基轴制的间隙配合；键与轮毂上键槽正常连接时的配合代号为JS9/h8，即基轴制的过渡配合；键与轮毂上键槽紧连接时的配合代号为P9/h8，即基轴制的过渡配合[9]。

2）在解决问题二时，同样，轴承本身也是标准件，从滚动轴承及与轴承配合件的公差配合国家标准（GB/T 307.1—2017）可以看出，公差配合国家标准对轴承外圈和内圈各只规定了一个基本偏差代号即h、H，所以在选择与轴承有关的配合代号时，如果优先采用标准件本身提供的基准面，问题二就可以全部解决：轴承内圈与轴承内圈相配合的轴的配合采用基孔制的配合；轴承外圈与轴承外圈相配合的孔类零件配合，因为轴承外圈是标准的，它相当于一个基准轴，采用基轴制。

3）在解决问题三时，由于知道螺纹本身是标准件，从图3（a）和3（b）可以看出，公差配合国家标准对内螺纹规定了2个基本偏差代号，对外螺纹规定了4个基本偏差代号，所以在选择内外螺纹有关的配合代号时，如果优先采用标准件提供的基准面作为基准制，问题三就可以全部解决：即如果内螺纹提供的是基本偏差H，采用的基准制为基孔制，则内外螺纹就可以构成相应的4个代号；但如果内螺纹提供的是基本偏差G，则内外螺纹配合要想采用有基准制的配合，那么就必须采用基轴制，因为这时要求外螺纹提供基本偏差为h的基准外表面。

通过以上的分析和讨论，问题一、二、三都解决了，解决的办法为：如果配合件间有标准件存在时，就不应该采用现行的优先选择基孔制的基准制的选择原则，而应该优先以标准件为准来选择基准制。

4）在解决问题四时，由于知道轴本身是通用件而不是标准件，从单个零件的加工的复杂程度及经济性等角度、从互相间的配合种类的选择方面，在遇到这种情况时，如果综合考虑后选择基轴制，问题三的问题就全部解决了：轴与齿轮配合采用基轴制的过渡配合（二者之间用键联接），例如选JS7/h6；轴与皮带轮配合采用基轴制的过渡配合（二者之间用键联接），例如选JS7/h6；轴与隔离套筒配合采用基轴制的间隙配合，例如选C7/h6（也可选非基准制的间隙配合）。这样可以达到以下效果：同一直径段的轴径只有一个加工精度，所以加工简单了；虽然采用基孔制后孔也是加工了3次，但是它对应着3个不同的公差带，相对容易实现[10]。

3 基准制选择原则的建议

重构公差配合基准制的选择原则为：孔、轴二者配合时，先看二者之间是否有标准件存在。如果有，二者配合的基准制就优先以标准件提供的表面为主采用基准制；如果标准件提供的是一个外表面，配合的基准制就采用基轴制；如果标准件提供的是内表面，配合的基准制就采用基孔制。如果无，就优先选择基孔轴，去除上面讨论的第四种特殊情况，重构后的基准制的选择原则如图4所示。