同一個孔,三種軸,三種完全不同的接合

結論先講:你會遇到的配合裡,幾乎都是孔被固定、軸在變。 翻開任何一張配合表,左欄一路都是 H。那是這套系統在告訴你, 它預設零件是怎麼被做出來的——而它也給了你一條規則, 用在那個預設不成立的時候。

同一個孔,三種軸

拿一個公稱 8 mm 的特徵。在 ISO 286 的 「大於 6 至 10 mm」尺寸段,一個 H7 孔是 +15 到 0 µm,也就是 8.000 到 8.015 mm。 現在把三支標準軸放進去,讀它發生什麼事:

Ø8 mm,ISO 286-2 的偏差,單位 µm
公差帶上偏差下偏差對上 H7
H7(孔)+150
g6−5−14間隙 5 至 29
k6+10+1過盈最多 10,或間隙最多 14
p6+24+15過盈 0 至 24
h60−9間隙 0 至 24

那三行就是三大類。g6 永遠鬆、p6 永遠不鬆、k6 兩者都可能, 而你會拿到哪一種,取決於這兩個零件各自落在公差裡的哪個位置—— 這就是過渡配合,它不是兩者之間的折衷, 而是一個有界限的、真正的擲硬幣。

表裡有一個數字值得再看一眼: H7/p6 的最小過盈是 。 孔在最小 8.000、p6 軸在最小 8.015,你得到 15 µm; 但孔在最大 8.015,碰上同樣 8.015 的軸,剛剛好。 一個這樣標的過盈配合,在極限上可以完全沒有過盈。 如果那個接合靠的是握持力,這就是要設計去防的情況。

現在注意什麼東西沒有變

三種完全不同的接合,而那個孔三次都是 H7。 那不是這個例子剛好如此。翻開任何一張配合表都一樣: 左邊一路 H7、H8、H9,變化全部來自軸的字母。

ISO 286 兩種制度都有定義。基孔制裡孔是 H——下偏差為零,所以它永遠不會小於公稱—— 由軸的字母製造出配合。基軸制裡軸是 h——上偏差為零——由孔的字母做那件事。 從頭到尾,大寫字母是孔、小寫是軸。

所以兩種都存在,而其中一種是你實際上會遇到的。

常見的解釋,以及我們沒能查證的部分

現場與教科書上重複的理由跟刀具有關。 孔是從本身就是固定尺寸的刀具出來的—— 鑽頭、鉸刀、拉刀。軸則是車床或磨床上調到多少就是多少。 所以把孔釘死在 H、讓軸去變,每個公稱尺寸只要一支鉸刀; 反過來做,每一種配合都要一支不同的鉸刀。

我們沒能查證這是不是 ISO 286 說的。 該標準定義了兩種制度與它們的標記法;我們沒有找到宣告偏好、 或給出這個理由的條文,也沒有找到把這個說法歸給該標準的權威來源。 所以請把它當成廣泛流傳的解釋,那跟標準給的解釋不是同一件事。

它還有一個現代的明顯反駁值得寫出來:在 CNC 上, 一個內孔可以用插補銑到任何尺寸, 這對「銑的」或「搪的」孔削弱了刀具那個論點—— 只有鑽了再鉸的孔才完全適用。

不需要解決那件事也成立的規則

不管歷史理由是什麼,實際要問的是:

這兩個面裡,哪一個我改不動?

改不動的那個釘死,另一個去變。多數時候兩個零件都是你做的, 而孔是比較難搞的那個,所以孔固定在 H、你去挑軸的字母。 那就是基孔制,而它之所以是預設,是因為那個前提通常成立。

前提不成立的時候,答案就翻過來。如果軸是買的不是做的—— 滾動軸承的內圈、一段冷拉棒材、一支標準心軸—— 那它的直徑跟著零件一起到,你還能選的是孔。 那就是基軸制,而它一點也不冷門: 你每次為了配一顆軸承而搪一個殼體孔,做的就是這件事。

這件事跟扣件在哪裡接上

同一個問題也躺在 普通螺絲配餘隙孔為什麼定不了位 底下:定位銷是一個有人替它兩邊都付過公差的特徵, 而餘隙孔是一個有人刻意不付的。 替一支銷鉸一個孔,做的就是上面那套練習—— 而那支銷,因為是照 m6h8 買來的,正是你改不動的那個面。 那另外那個面是誰在規定?答案是沒有人: 定位銷的標準裡沒有孔

如果圖面上根本沒標公差會怎樣,見 標題欄裡的一般公差。 尺寸決定在整個順序裡的位置,見 指定一顆螺絲

參考資料

  • ISO 286-1:2010 —— 公差代號系統:基準、標記法,以及間隙/過渡/過盈配合的分類
  • ISO 286-2:2010 —— 標準公差等級與極限偏差表(上面的值取自「大於 6 至 10 mm」尺寸段)
  • 〈How do you apply fits and tolerances when designing hole and shaft?〉,Engineering Stack Exchange

本頁說明的是這套系統怎麼組織起來的。 任何特定零件的數值,由你的圖面與圖面引用的標準決定。

這一篇屬於第 2 步,牙。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件;至於為什麼順序做反了是重工而不是微調,見指定一顆螺絲

常見問題

8 mm 的 H7、g6、k6、p6 偏差各是多少?

在 ISO 286-2「大於 6 至 10 mm」的尺寸段,單位微米:H7 孔是 +15 到 0;g6 軸是 −5 到 −14;k6 軸是 +10 到 +1;p6 軸是 +24 到 +15;h6 軸是 0 到 −9。配上 H7 孔,g6 得到 5 至 29 的間隙,k6 得到最多 10 的過盈或最多 14 的間隙,p6 得到 0 至 24 的過盈。

過渡配合到底是什麼?

兩個公差帶重疊,所以組起來的結果可能是間隙也可能是過盈,取決於兩個零件各自落在公差裡的哪個位置。它是一個有界限的不確定,而不是兩者之間的折衷。8 mm 的 H7/k6 可以給到最多 10 微米的過盈,也可以給到最多 14 微米的間隙。

為什麼配合表裡的孔一直都是 H?

因為那些表是基孔制:孔固定在 H(下偏差為零),由軸的字母製造配合。ISO 286 也定義了基軸制,那裡軸是 h、由孔的字母去變。至於為什麼偏好基孔制,常見的解釋是刀具——孔由固定尺寸的刀具做出來,軸則車到多少就是多少——但我們沒能查證 ISO 286 本身有沒有這樣說,所以請把它當成常見的解釋而不是標準的解釋。

什麼時候該改用基軸制?

當軸是買的不是做的,它的直徑跟著零件一起到,你還能選的只有孔。滾動軸承內圈、冷拉棒材、標準心軸都是日常的例子。為了配一顆軸承而搪殼體孔,不管有沒有人這樣叫它,做的就是基軸制。

過盈配合有可能完全沒有過盈嗎?

在極限上會。8 mm 的 H7/p6 最小過盈是零:孔在最大 8.015,碰上 p6 軸在最小、也是 8.015。如果那個接合靠的是握持力而不是定位,這個極限情況就是要設計去防的。

詢價

多數扣件工作用不到這套系統——餘隙孔不是配合。 會用到的是螺絲旁邊那些鉸過的、裝銷的特徵。 如果一張圖面兩者都有、而你不確定哪一個面是固定的那個,寄過來。

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