为什么手机充电头插进去有点松动，但发动机零件却要严丝合缝？
为什么同样标着"10mm"的零件，有的能轻松组装，有的却死活装不进去？
这一切的玄机，都藏在 公差 这两个字里！
1. 公差和公差带
1.1 什么是公差
公差就是允许的尺寸变动范围，本质是为了实现以下目标：
- 1.1.1 确保零件互换性：不同批次生产的零件，只要在公差范围内，就能组装配合（如标准螺丝与螺母）；
- 1.1.2 平衡成本与性能：高精度公差（如 IT5）用于关键部件（如航空发动机叶片），低精度公差（如 IT12）用于非关键结构（如桌椅支架）；
- 1.1.3 实现多样化配合功能：通过公差带的位置与宽度设计，满足 "松动 / 固定 / 定位" 等不同需求。
公式：
公差 = 上极限偏差 - 下极限偏差
特点：
- 仅表示允许误差的"宽度"（如±0.1mm），无方向性。
- 由IT公差等级决定（如IT7、IT8），等级越高，公差值越大。
示例：
| 零件类型 | 标注 | 公差值 | 配合效果 | 加工成本 |
|---|---|---|---|---|
| 手机充电头接口 | Φ10±0.1mm | 0.2mm | 允许轻微松动，易插拔 | 低 |
| 发动机活塞销 | Φ10H7(+0.015/0) | 0.015mm | 紧配合，防泄漏 | 高 |
1.2 什么是公差带（Tolerance Zone）
- 定义：公差带是决定配合性质的 "二维坐标" ，它是由上、下极限偏差限定的 完整尺寸允许范围，包含数值大小和位置关系，如：H7、g6。
- 组成要素：
- 标准公差（由IT等级决定）；
- 基本偏差（字母代号，决定公差带相对于公称尺寸的位置）；
- 零线（公称尺寸作为基准线）。
- 核心作用：直接决定配合性质（间隙/过渡/过盈）。
2. 公差带的核心要素
2.1 标准公差（IT等级）
- 决定"允许误差有多大"
- 标准公差等级代号用符号 IT 加数字表示，如 IT6、IT7
- 数字越小，精度越高，加工越贵
- 关键逻辑：公差等级仅控制误差 "宽度"，无法决定尺寸范围的位置是否超出公称值（需结合基本偏差判断）。
- 常见等级：
- IT6-IT7：精密配合（轴承、仪器）
- IT8-IT9：一般机械零件
- IT11-IT12：粗糙件（建筑结构）
2.2 基本偏差（字母代号）
- 公称尺寸（公称值）：设计时标注的理论尺寸（如 Φ10 ），仅作为基准，不直接等于实际尺寸范围的中心。
- 基本偏差：是公差带中距离公称尺寸最近的那个极限偏差，用于唯一确定公差带相对于公称尺寸的起始位置，这会导致极限尺寸可能大于或小于公称尺寸：
- 孔类代号：用大写字母（如 H、G），基本偏差是下偏差（即孔的最小尺寸与公称尺寸的差值）。
案例：孔 Φ10G7 的下偏差为 + 0.006mm，最小尺寸 = 10+0.006=10.006mm＞公称尺寸，属于间隙配合的典型设计。 - 轴类代号：用小写字母（如 h、g），基本偏差是上偏差（即轴的最大尺寸与公称尺寸的差值）。
案例：轴 Φ10p6 的上偏差为 + 0.015mm，最大尺寸 = 10+0.015=10.015mm＞公称尺寸，属于过盈配合的典型设计。
- 孔类代号：用大写字母（如 H、G），基本偏差是下偏差（即孔的最小尺寸与公称尺寸的差值）。
2.3 基本偏差代号及配合类型
基本偏差代号与配合类型的关系由孔与轴的公差带位置决定，以下表格涵盖基准制与非基准制场景，助你快速掌握规律：
| 配合类型 | 孔基本偏差（大写） | 轴基本偏差（小写） | 判断依据 | 基准制示例 | 非基准制示例 |
|---|---|---|---|---|---|
| 间隙配合 | A-G（含基准孔 H） | a-g（含基准轴 h） | 孔公差带完全在轴上方 | H7/f6 | G7/e6 |
| 过渡配合 | J-N | j-n | 孔轴公差带交叉重叠 | K7/h6 | M6/k5 |
| 过盈配合 | P-ZC（含基准孔 H 时为 P-ZC） | p-zc（含基准轴 h 时为 p-zc） | 孔公差带完全在轴下方 | P7/h6 | R7/s6 |
① 基准制逻辑（基孔制/基轴制）
- 基孔制：以 H 孔（下偏差为 0）为基准，通过轴的基本偏差（a - g、j - n、p - zc）控制配合类型：
- 轴选 a - g → 孔公差带在轴上方（间隙配合，如 H7/f6）；
- 轴选 j - n → 公差带交叉（过渡配合，如 K7/h6）；
- 轴选 p - zc → 孔公差带在轴下方（过盈配合，如 P7/h6）。
- 基轴制：以 h 轴（上偏差为 0）为基准，通过孔的基本偏差（A - G、J - N、P - ZC）控制配合类型：
- 孔选 A - G → 孔公差带在轴上方（间隙配合，如 G7/h6）；
- 孔选 J - N → 公差带交叉（过渡配合，如 J7/h6）；
- 孔选 P - ZC → 孔公差带在轴下方（过盈配合，如 P7/h6）。
② 非基准制逻辑（孔、轴均非基准件）
当孔、轴均不使用基准代号（如孔用 K、轴用 m）时，仅通过公差带的相对位置判断配合类型：
- 孔公差带整体在轴公差带上方 → 间隙配合；
- 孔、轴公差带部分重叠（交叉） → 过渡配合；
- 孔公差带整体在轴公差带下方 → 过盈配合。
2.3.1 间隙配合（松配合，常用于滑动轴承、齿轮轴）
- 孔用：A/B/C/D/E/F/G
偏差为正值 → 孔实际尺寸永远大于公称尺寸（如 孔Φ10F7 最小尺寸 10.013mm） - 轴用：a/b/c/d/e/f/g
上偏差为负值 → 轴实际尺寸永远小于公称尺寸（如 轴Φ10f7 最大尺寸 9.980mm）
2.3.2 过渡配合（适中配合，常用于定位销、联轴）
- 孔用：J/K/M/N
- 轴用：j/k/m/n
- 公差带与公称尺寸部分重叠→ 孔 / 轴的极限尺寸可能部分大于或小于公称尺寸（如 Φ10K7 孔最小尺寸 9.997mm＜10mm）
2.3.3 过盈配合（紧配合，常用于轴承与轴的压装）
- 孔用：P ~ ZC
上偏差一般为负值 → 孔实际尺寸可能小于公称尺寸（如 Φ10P7 孔最小尺寸 9.989mm） - 轴用：p ~ zc
下偏差为正值 → 轴实际尺寸可能大于公称尺寸（如 Φ10p6 轴最小尺寸 10.006mm）
关键提醒：公称尺寸是设计基准，极限尺寸是否超出公称值完全由基本偏差决定：
- 间隙配合中，孔的最小尺寸≥公称尺寸，轴的最大尺寸≤公称尺寸；
- 过盈配合中，孔的最大尺寸≤公称尺寸，轴的最小尺寸≥公称尺寸；
- 过渡配合中，孔 / 轴的极限尺寸可能部分超出公称尺寸（如 Φ10M7 孔最大尺寸 10.004mm，最小尺寸 9.989mm）。
这并非设计错误，而是通过公差带位置实现不同配合功能的必然结果（例如手机充电头的松动设计需间隙配合，故孔尺寸必然大于轴尺寸）。
3. 常见代号及含义
| 字母 | 孔(H)/轴(h) | 特殊地位 |
|---|---|---|
| H | 孔 | 基准孔：下偏差=0，与h轴形成间隙配合 |
| h | 轴 | 基准轴：上偏差=0，与H孔形成间隙配合 |
| Js/js | 对称 | 公差带对称分布于公称尺寸两侧（±IT/2） |
4. 基准制常用标准配合库（GB/T 1801）
机械设计中，优先选用基孔制 / 基轴制的标准配合（源自 GB/T 1801），直接套用可简化设计：
4.1 基孔制优先常用配合表
4.2 基轴制优先常用配合表
5. 各种加工方式能达到的标准公差等级：
备注：标准公差等级 IT01、IT0 在工业中很少用到，所以一般不予考虑。
6. 查公差值的实战步骤
例：确定 Φ40 g11 的极限偏差和极限尺寸：
6.1 国家标准查表法
- 准备 GB/T 1800.1 标准
- 确定基本尺寸所在的范围（40 在 30mm-50mm 段）
- 标准公差：IT11 → 查标准公差表（GB/T 1800.1中的表1）： IT11 = 160 μm
- 基本偏差：g → 查基本偏差表（GB/T 1800.1中的表2）：g = -9 μm
- 上极限偏差 = 基本偏差 = -9 μm
- 下极限偏差 = 基本偏差 - 标准公差 = -9 - 160 = -169 μm
- 极限尺寸：
- 上极限尺寸=40-0.009=39.991mm
- 下极限尺寸=40-0.169=39.831mm
6.2 在线工具查询
推荐易紧通的"轴孔公差计算"工具：
例：确定 Φ40 g11 的极限偏差和极限尺寸：
- 输入公称尺寸 40；
- 选择基本偏差（ g ）代号以及标准公差数值 ( 11 )；
- 点击"提交"后显示公差值。
7. 总结和测试
- 公差不是「误差」，而是聪明的设计缓冲；
- 公差带不是「死板的标准」，而是灵活的成本与性能平衡。
公差认知段位测试
1. 某轴标注 Φ10g6，它的上偏差是？( )
- A. +0.005
- B. -0.005
- C. 0
2. 手机充电头的松动设计属于：( )
- A. 过渡配合
- B. 间隙配合
- C. 过盈配合