机械图样中的 H7/g6、H7/k6、P7/h6 等标注,描述的是孔与轴之间的尺寸关系。判断采用基孔制还是基轴制,关键不在数字,而在字母:孔为 H 时采用基孔制,轴为 h 时采用基轴制。
一、先看懂配合代号
以常见标注为例:
这组代号可拆开理解:
| 标注 | 含义 |
|---|---|
| \phi20 | 基本尺寸为 20 mm |
| H7 | 孔的公差带代号 |
| h6 | 轴的公差带代号 |
| H、h | 公差带相对基本尺寸线的位置 |
| 7、6 | 公差等级,数字越小,公差通常越小 |
孔使用大写字母表示,轴使用小写字母表示。图样中的配合代号书写顺序固定为:
因此,H7/h6 中的 H7 是孔,h6 是轴;不能因为 h6 排在后面就把它当成孔的代号。
在极限与配合体系中,字母决定公差带的位置,数字决定公差带的宽度。比如 H6 和 H8 的下偏差位置相同,但 H6 的公差带更窄,尺寸精度更高。
二、基孔制:以 H 孔为基准
基孔制是指孔的基本偏差固定为 H,通过改变轴的公差带位置和公差等级,取得所需的间隙、过渡或过盈配合。
H 孔的特点是:
其中,EI 是孔的下偏差。下偏差为零,意味着孔的最小极限尺寸等于基本尺寸,孔的公差带位于基本尺寸线的上方。
例如,\phi20H7 的孔最小尺寸为 20.000 mm,最大尺寸则由 H7 对应的标准公差决定。换句话说,H 孔不会小于基本尺寸。
在基孔制中,孔通常固定为 H7、H8 或其他 H 公差带,设计人员通过选择不同的轴公差带来改变配合关系:
| 配合代号 | 一般配合性质 | 常见用途 |
|---|---|---|
| H7/g6 | 间隙配合 | 滑动件、转动件、导向件 |
| H7/h6 | 小间隙配合 | 一般定位、可拆卸连接 |
| H7/js6 或 H7/k6 | 过渡配合 | 齿轮、套筒、联轴器定位 |
| H7/m6、H7/p6 | 过盈配合或较紧配合 | 轮毂、衬套、固定连接 |
同一组字母代号在不同基本尺寸段下,实际的最大间隙或最大过盈会不同。因此,表中的“间隙、过渡、过盈”只是常见工程分类。遇到关键零件、精密装配或高载荷连接时,应查标准表并计算极限尺寸,不能只凭经验判断。
基孔制的思路很直观:孔加工到统一的 H 公差带,轴根据装配要求分别加工成 g、h、js、k、m、p 等不同位置。这样,同一个孔加工体系可以覆盖多种配合需求。
三、为什么基孔制最常用
普通机械产品中,基孔制通常是首选。这不是标准强制规定,而是制造成本和工艺组织共同决定的。
孔加工通常依靠钻头、铰刀、拉刀、镗刀、珩磨工具等。特别是批量生产时,孔的加工刀具、检具和工序一旦确定,保持孔的尺寸体系不变更容易稳定生产。
轴的外圆尺寸则可以通过车削、磨削、无心磨削、研磨等方法进行调整。与改变孔的加工尺寸相比,调整轴的尺寸往往更方便,也更容易控制。
例如,一个壳体孔加工为 \phi30H7。若需要配合件能自由滑动,可选用 g6 轴;若希望安装后位置稳定,可选用 k6 轴;若需要压装固定,则可选用 p6 或更紧的轴公差带。孔不变,只通过改变轴来满足不同功能要求。
这就是基孔制在机械制造中广泛使用的原因。
四、基轴制:以 h 轴为基准
基轴制与基孔制相反。它是指轴的基本偏差固定为 h,通过改变孔的公差带位置和公差等级,获得所需配合。
h 轴的特点是:
其中,es 是轴的上偏差。上偏差为零,意味着轴的最大极限尺寸等于基本尺寸,轴的公差带位于基本尺寸线的下方。
例如,\phi20h6 的轴最大尺寸为 20.000 mm,实际轴尺寸不会超过基本尺寸。
在基轴制中,轴通常固定为 h5、h6、h7 等,而孔则选择 G、H、J、K、M、P 等不同公差带:
| 配合代号 | 一般配合性质 | 常见用途 |
|---|---|---|
| G7/h6 | 间隙配合 | 滑动连接、导向机构 |
| H7/h6 | 小间隙配合 | 一般可拆卸定位 |
| J7/h6 或 K7/h6 | 过渡配合 | 较高定位要求的连接 |
| M7/h6、P7/h6 | 过盈配合或较紧配合 | 压装件、固定套筒 |
基轴制可概括为一句话:
轴保持 h,孔按配合要求变化。
五、基轴制适合哪些场合
基轴制的应用范围通常小于基孔制,但有些场景采用基轴制更合理。
1. 轴本身是标准件
标准磨光轴、导柱、销轴、活塞杆、精密圆棒等,外径往往已有成熟的规格体系。如果为了适应不同孔而反复改变轴的尺寸,会降低标准化程度,增加采购与加工成本。
此时,固定 h 轴、改变孔的公差带更方便。
2. 一根轴需要装配多个零件
一根轴上可能同时装有滑动套、齿轮、轴承座圈、轮毂或定位环。这些零件对配合的要求并不相同。
如果轴统一设计为 h6,可以通过不同孔公差带实现不同连接关系。例如:
| 零件功能 | 可采用的配合思路 |
|---|---|
| 可滑动的套筒 | G7/h6 或 H7/h6 |
| 需要准确定位的齿轮 | J7/h6 或 K7/h6 |
| 需要固定的轮毂或衬套 | M7/h6 或 P7/h6 |
3. 外径不宜修改
某些轴的外径由原材料规格、表面处理厚度、密封件型号、轴承内径或其他功能尺寸确定,改变轴尺寸的代价较高。这种情况下,采用基轴制更符合工程实际。
六、H7/h6 到底属于哪一种制度
H7/h6 是最容易引起误解的一组配合。
从定义上说:
- 孔为 H,因此它符合基孔制;
- 轴为 h,因此它也符合基轴制。
所以,H7/h6 可以看作基孔制和基轴制的共同配合。它既能作为基孔制系列中的一种配合,也能作为基轴制系列中的一种配合。
在具体设计中,应结合零件系列和工艺基准来理解:
- 若壳体孔统一按 H7 加工,再搭配不同轴,则按基孔制考虑;
- 若轴统一按 h6 制造,再搭配不同孔,则按基轴制考虑。
因此,不能脱离产品结构和加工方案,孤立地给 H7/h6 只贴上“基孔制”或“基轴制”的标签。
七、配合类别如何确定
基孔制和基轴制,只说明以孔还是以轴作为基准,并不能直接等同于间隙配合、过渡配合或过盈配合。
配合类别要通过孔、轴极限尺寸来判断。
设:
- D_{\max}:孔的最大极限尺寸;
- D_{\min}:孔的最小极限尺寸;
- d_{\max}:轴的最大极限尺寸;
- d_{\min}:轴的最小极限尺寸。
最大间隙为:
最小间隙为:
根据计算结果可作如下判断:
| 条件 | 配合类别 | 装配特点 |
|---|---|---|
| X_{\min}>0 | 间隙配合 | 孔始终大于轴,便于滑动、转动或拆卸 |
| X_{\max}>0,且 X_{\min}<0 | 过渡配合 | 可能有间隙,也可能有轻微过盈 |
| X_{\max}<0 | 过盈配合 | 轴始终大于孔,通常需要压装或温差装配 |
对于过盈配合,也可用过盈量表示:
当 N>0 时,轴的实际尺寸大于孔的实际尺寸,装配后会产生接触压力。
八、选配合时不要只看公差代号
一个配合是否合适,取决于零件的功能和工作条件,而不仅是图样上写了 H7/g6 还是 H7/p6。
1. 载荷与传力要求
承受扭矩、冲击载荷或交变载荷的连接,不能只追求较小间隙。若齿轮、联轴器、轮毂与轴之间存在过大的间隙,长期运行后可能产生微动磨损、松动和冲击。
但过盈也不能盲目增大。过盈过大可能引起薄壁孔件开裂、轴表面损伤、装配困难,甚至造成配合件的残余应力过高。
2. 温度变化
不同材料的热膨胀系数不同,温度变化会改变配合状态。
铝合金壳体与钢制轴配合时,升温后铝合金孔的膨胀通常大于钢轴,原本较紧的配合可能变松;低温下则可能变得更紧。对于电机壳体、减速器壳体、汽车零部件和高低温环境装备,这一点尤其需要重视。
3. 加工与检测能力
设计公差必须能够制造出来,也必须能够可靠检测。
选择 IT6、IT7 等较高精度公差时,需要考虑设备刚性、刀具磨损、热变形、表面粗糙度、检测手段和批量稳定性。对于普通车削件,如果没有磨削或精密镗削工序,直接要求很高的公差等级往往不经济,也难以保证。
4. 形位误差和粗糙度
孔、轴的尺寸合格,并不代表一定能够顺利装配。
圆度、圆柱度、同轴度、位置度、轴线倾斜以及表面粗糙度都会影响实际接触状态。对于精密定位孔、轴承配合孔、花键连接、导向机构和高速转子,应把尺寸公差、形位公差和粗糙度作为一个整体考虑。
九、快速判断方法
遇到孔轴配合标注时,可以按下面的顺序处理。
- 先确认基本尺寸,例如 \phi20。
- 区分孔和轴:大写字母是孔,小写字母是轴。
- 看到孔为 H,即可判断采用基孔制。
- 看到轴为 h,即可判断采用基轴制。
- 观察字母位置,初步判断轴或孔相对基本尺寸线的偏移方向。
- 查标准表得到上、下偏差,计算孔轴极限尺寸。
- 根据最大间隙、最小间隙或过盈量,确定实际配合类别。
- 最后结合零件功能、材料、载荷、温度、加工和装配方式选定配合。
可以记住两句最实用的话:
大写 H 是基准孔,孔为 H 时采用基孔制。
小写 h 是基准轴,轴为 h 时采用基轴制。
基孔制的特点是“孔不变,轴来配”;基轴制的特点是“轴不变,孔来配”。理解这一点,再看到各类孔轴配合标注时,就能很快判断其设计思路。

