裝配體中零件間配合時基準值選擇原則探討

徐奎照

（青島港灣職業技術學院，山東 青島 266404）

公差配合國家標準應用有三方面，即基準制選擇、公差等級選擇、配合種類選擇。其中，配合種類選擇是根據配合體的用途來選擇的；公差等級選擇是根據零件的成型工藝和通用件的國家標準特點來確定的；基準制選擇原則在現行教科書中是優先選擇基孔制[1-2]。

1 現行教科書中基準制選擇依據的弊端

在選擇基準制時，現行教科書中采用的原則是優先選擇基孔制[3]，如果按照這個依據來選擇會帶來許多問題和困惑，部分分析如下。

1.1 問題和困惑一

鍵以及鍵連接件的公差帶國家標準（GB/T 1095—2003）規定：鍵的公差帶代號為h8；與鍵配合的輪轂上鍵槽的公差帶代號為D10、JS9、P9；與鍵配合的軸上鍵槽的公差帶代號為H9、N9、P9，如圖1所示。當配合的兩個件中有標準件鍵存在時，采用優先選擇基孔制會出現以下問題。

圖1 鍵以及鍵連接件的公差帶國家標準（GB/T 1095—2003）

1）在選擇鍵與輪轂上鍵槽的配合代號時，如果用優先選擇基孔制，就選擇不出滿足要求的正常、松緊配合的配合代號[4]。

2）在選擇鍵與軸上鍵槽的配合代號時，如果用優先選擇基孔制，則松配合的配合代號為H9/h8，就選擇不出滿足要求的正常、松緊配合的配合代號。因此，按優先選擇基孔制的原則，選擇鍵與連接件的配合代號就選不出滿足要求的配合代號。

1.2 問題和困惑二

當配合的兩個件中有標準件滾動軸承及與軸承配合件的公差配合國家標準（GB/T 307.1—2017）存在時，如圖2所示，如果采用優先選擇基孔制原則，在選擇出滾動軸承內圈與軸承內圈配合的軸的配合代號時，由于此時用的是軸承的內圈的內孔，所以能選擇出基孔制的配合代號；但是在選擇滾動軸承外圈與軸承外圈相配合的孔類零件的配合代號時，由于此時用的軸承的外圈相當于一根標準軸，所以選擇不出滿足要求配合的配合代號[5]。因此，如果按優先選擇基孔制的原則，選擇軸承外圈與軸承外圈相配合的孔類零件的配合代號時，就選不出來滿足要求的配合代號。

圖2 軸承與軸和外殼孔的配合

1.3 問題和困惑三

當標準件的螺母和同樣是標準件的螺栓配合時，如圖3所示：內螺紋有 G 和H 兩種基本偏差；外螺紋有e、f、g和h四種基本偏差。在選擇二者配合的配合代號時，如果用現行基準制的選擇依據——優先選擇基孔制，配合的配合代號（省略公差等級）就為H/e、H/f、H/g、H/h；但螺紋的公差配合國家標準（GB/T 197—2018）中，不但推薦了內螺紋的基本偏差H，而且還規定了基本偏差G[6]，如圖3所示。因為內螺紋有二個基本偏差代號G、H，外螺紋有四個基本偏差代號e、f、g、h，所以，如果按優先選擇基孔制的原則，選擇內外螺紋聯接件的配合代號，就會碰到以下問題和困惑：G/e、G/f、G/g、G/h是什么配合；采用的是什么基準制；其中的基軸制在什么情況時才能用到。

圖3 內外螺紋基本偏差

1.4 問題和困惑四

當孔、軸配合時，假設當一根階梯軸上的同一個直徑段上裝配了多個（例如3個）零件，一個是齒輪、一個皮帶輪、一個隔離齒輪和皮帶輪的隔離套筒。如果采用現行的優先選擇基孔制，就會是這樣的結果：軸與齒輪配合采用基孔制的過渡配合（二者之間用鍵聯接），如選H7/Js6；軸與皮帶輪配合采用基孔制的過渡配合（二者之間用鍵聯接），如選H7/Js6；軸與隔離套筒配合采用基孔制的間隙配合，如選H7/c6（也可選非基準制的間隙配合）。這樣會出現以下情況：1）同一直徑段的軸徑要加工成不同精度（js6、c6），給加工帶來難度；2）三個孔類零件雖然是同一個公差帶H7，但是要加工3次，且孔比軸本來就難加工，所以給加工帶來了難度[7-8]。

2 重構基準制選擇原則

出現上述4個問題和困惑，是因為在選擇基準制環節存在問題，其最根本的原因是現行教科書采用基準制的選擇原則為優先選擇基孔制。對此，建議重構基準制選擇原則，具體分析如下。

1）在解決問題一時，由于知道鍵本身是標準件，從鍵以及鍵連接件的公差帶國家標準（GB/T 1095—2003）可以看出，公差配合國家標準對鍵只規定了一個公差帶代號即h8，所以在選擇與鍵及鍵槽有關的配合代號時，如果優先采用標準件提供的基準面，即基準軸，問題一可以全部解決：鍵與軸上鍵槽松連接時的配合代號為H9/h8，即基軸制的間隙配合；鍵與軸上鍵槽正常連接時的配合代號為N9/h8，即基軸制的過渡配合；鍵與軸上鍵槽緊連接時的配合代號為P9/h8，即基軸制的過渡配合；鍵與輪轂上鍵槽松連接時的配合代號為D10/h8，即基軸制的間隙配合；鍵與輪轂上鍵槽正常連接時的配合代號為JS9/h8，即基軸制的過渡配合；鍵與輪轂上鍵槽緊連接時的配合代號為P9/h8，即基軸制的過渡配合[9]。

2）在解決問題二時，同樣，軸承本身也是標準件，從滾動軸承及與軸承配合件的公差配合國家標準（GB/T 307.1—2017）可以看出，公差配合國家標準對軸承外圈和內圈各只規定了一個基本偏差代號即h、H，所以在選擇與軸承有關的配合代號時，如果優先采用標準件本身提供的基準面，問題二就可以全部解決：軸承內圈與軸承內圈相配合的軸的配合采用基孔制的配合；軸承外圈與軸承外圈相配合的孔類零件配合，因為軸承外圈是標準的，它相當于一個基準軸，采用基軸制。

3）在解決問題三時，由于知道螺紋本身是標準件，從圖3（a）和3（b）可以看出，公差配合國家標準對內螺紋規定了2個基本偏差代號，對外螺紋規定了4個基本偏差代號，所以在選擇內外螺紋有關的配合代號時，如果優先采用標準件提供的基準面作為基準制，問題三就可以全部解決：即如果內螺紋提供的是基本偏差H，采用的基準制為基孔制，則內外螺紋就可以構成相應的4個代號；但如果內螺紋提供的是基本偏差G，則內外螺紋配合要想采用有基準制的配合，那么就必須采用基軸制，因為這時要求外螺紋提供基本偏差為h的基準外表面。

通過以上的分析和討論，問題一、二、三都解決了，解決的辦法為：如果配合件間有標準件存在時，就不應該采用現行的優先選擇基孔制的基準制的選擇原則，而應該優先以標準件為準來選擇基準制。

4）在解決問題四時，由于知道軸本身是通用件而不是標準件，從單個零件的加工的復雜程度及經濟性等角度、從互相間的配合種類的選擇方面，在遇到這種情況時，如果綜合考慮后選擇基軸制，問題三的問題就全部解決了：軸與齒輪配合采用基軸制的過渡配合（二者之間用鍵聯接），例如選JS7/h6；軸與皮帶輪配合采用基軸制的過渡配合（二者之間用鍵聯接），例如選JS7/h6；軸與隔離套筒配合采用基軸制的間隙配合，例如選C7/h6（也可選非基準制的間隙配合）。這樣可以達到以下效果：同一直徑段的軸徑只有一個加工精度，所以加工簡單了；雖然采用基孔制后孔也是加工了3次，但是它對應著3個不同的公差帶，相對容易實現[10]。

3 基準制選擇原則的建議

重構公差配合基準制的選擇原則為：孔、軸二者配合時，先看二者之間是否有標準件存在。如果有，二者配合的基準制就優先以標準件提供的表面為主采用基準制；如果標準件提供的是一個外表面，配合的基準制就采用基軸制；如果標準件提供的是內表面，配合的基準制就采用基孔制。如果無，就優先選擇基孔軸，去除上面討論的第四種特殊情況，重構后的基準制的選擇原則如圖4所示。

圖4 重構后的基準制的選擇原則

4 結語

綜上論述，定位基準對于零件加工的質量和穩定性有著直接的影響，在零件加工過程中，需根據定位基準選擇的原則，結合零件加工整體工藝的具體情況，合理選擇定位基準，以滿足零件加工要求。