公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用研究

寧曉雷

【摘要】在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，機(jī)械產(chǎn)品的零件 都有固定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，由于車床精度和生產(chǎn)人員的影響，每個(gè)制造的機(jī)械零件的尺寸都是不完全一樣的，都會有一定的誤差，這就對之后的零件的裝配組裝造成了一定的影響。 因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，公差配合就顯得尤為重要。

【關(guān)鍵詞】公差配合;機(jī)械設(shè)計(jì);機(jī)械制造

國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展腳步逐漸加快，促使我國機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域也取得了較為可觀的發(fā)展，創(chuàng)造出了更多的經(jīng)濟(jì)及社會效益。在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造的過程中有效應(yīng)用公差配合，有助于大幅度減少實(shí)際的生產(chǎn)時(shí)間以及需要投入的資金，同時(shí)，對促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造的實(shí)效性也存在積極影響。由于機(jī)械制造存在工藝性復(fù)雜、產(chǎn)品零件多樣性等特點(diǎn)，其生產(chǎn)時(shí)間較長，成本較高。因此，有必要對機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造中所應(yīng)用到的公差配合進(jìn)行分析，使機(jī)械產(chǎn)品滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化和準(zhǔn)確性的要求，從而獲得質(zhì)量保障。

1 、公差與配合

1.1 公差簡述

機(jī)械設(shè)計(jì)、制造中，公差的定義是機(jī)械零件尺寸參數(shù)的可接受極限波動區(qū)間。尺寸參數(shù)一般包含零件的幾何尺寸、物理化學(xué)參數(shù)。幾何尺寸公差是指機(jī)械幾何參數(shù)的變動區(qū)間，這里面包括零件的形狀、位置等等;物理化學(xué)參數(shù)公差是指機(jī)械零件的物理化學(xué)參數(shù)的波動區(qū)間。

1.2 配合簡述

機(jī)械設(shè)計(jì)、制造行業(yè)中，配合的定義是具有同樣的公稱尺寸而且相互進(jìn)行配合的孔軸。一般而言，有 3 種配合方式，即過盈、間隙和過渡配合。配合制的定義是指具備相同極限值的孔和對應(yīng)的軸在相配合時(shí)所應(yīng)用的制度。按照基準(zhǔn)不同，可以分為基軸制和基孔制兩種。基軸制是以軸所在的公差帶為標(biāo)準(zhǔn)，從而和帶有不同基本偏差孔的公差帶進(jìn)行配合;基孔制是以孔所在的公差帶為基準(zhǔn)，從而和帶有不同基本偏差軸的公差帶進(jìn)行配合。

1.3公差的分類

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及裝配中，公差根據(jù)幾何參數(shù)可以分為尺寸公差、 形狀公差和位置公差 3 類。 尺寸公差是指零件被加工時(shí)， 所要求的尺寸的變動量，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，是最大極限值和最小極限值減基本尺寸的代數(shù)差所得。 形狀公差是指單一實(shí)際要素所允許的變動量，如平面度、圓度和直線度等。 被測要素的幾何形狀公差是幾何形象的準(zhǔn)確性， 不存在基準(zhǔn)的要求，有一定的獨(dú)立性。 位置公差是指關(guān)聯(lián)實(shí)際要素的方向或位置對基準(zhǔn)所允許的變動全量。 被測要素的合格區(qū)域范圍為位置公差帶，被測要素在位置公差帶內(nèi)是為合格。

1.3 公差值

公差值就是公差大小的一個(gè)量，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造和裝配過程中，不同的精度要求對公差值也有一定的要求。 公差值通常是用“IT”來進(jìn)行表示，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，公差值有 20 個(gè)等級，用符號表示為 IT0 到 IT18。

2、公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用

2.1公差配合在零件制造中的應(yīng)用體現(xiàn)

在零件的機(jī)械制造中，一般而言，零件的實(shí)際間隙要比機(jī)械設(shè)計(jì)的間隙小一點(diǎn)，因此需要按照標(biāo)準(zhǔn)手冊規(guī)定的互換性和配合工差要求進(jìn)行嚴(yán)格配合。針對那些制造難度較大，或者對精度有較高要求的零件，為了進(jìn)一步保證零件的合格率，需要進(jìn)行二次加工，即利用已知公差尺寸的零件或者公差之間進(jìn)行配合的零件，重新加工。

2.2機(jī)械設(shè)計(jì)中公差配合的應(yīng)用

首先，基準(zhǔn)制的應(yīng)用，以軸、孔相互配合為例，基準(zhǔn)值的選用需要選用“基孔制”，選擇“基孔制”的原因是軸的加工精度相對孔加工來說，更容易控制，采用“基孔制”進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，能有效減少加工過程中精度的測試、效驗(yàn)次數(shù)，減少加工工序，從而降低零件加工成本，值得注意的是，如果多個(gè)零件需安裝在同一根軸上，為保證有效配合，就需要采用“基軸制”進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。若兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件需要實(shí)現(xiàn)有效配合時(shí)，需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)定的基準(zhǔn)制進(jìn)行設(shè)計(jì)。舉例而言，軸承配合的實(shí)現(xiàn)，內(nèi)圈設(shè)計(jì)需要采用基孔制、外圈設(shè)計(jì)則要采用基軸制。另外，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，基準(zhǔn)制的應(yīng)用還要綜合考慮其余特殊情況。其次，機(jī)械設(shè)計(jì)公差等級的選用。在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，需要根據(jù)以下原則來選用公差等級：①在能滿足機(jī)械零件基本使用需求的情況下，需要盡可能選擇低等級公差，以此來優(yōu)化施工步驟，降低加工成本。②零件的基本尺寸為500mm，并需采用高配合等級時(shí)，考慮到孔和軸的加工難度，一般情況下，需要采用“基孔制”進(jìn)行設(shè)計(jì)。在我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中，如若公差等級高于 IT8，軸的公差等級比孔的公差等級要低一級。最后，配合的應(yīng)用。在考慮零件配合的時(shí)候，需要綜合考慮到優(yōu)先公差帶、優(yōu)先配合、常用配合、常用公差帶，最好選用優(yōu)先公差帶、優(yōu)先配合，也可根據(jù)實(shí)際情況選擇適用于軸、孔加工的公差帶。

2.3公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綜合應(yīng)用

從最初的設(shè)計(jì)、改進(jìn)到最終的應(yīng)用生產(chǎn)，機(jī)械類產(chǎn)品的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要公差配合的參與。例如，在生產(chǎn)螺絲與螺母時(shí)，如果螺絲的尺寸偏大或偏小，就不能夠與螺母匹配，所以人們要提前進(jìn)行公差分析，根據(jù)不同類型機(jī)械的要求對不同產(chǎn)品進(jìn)行加工設(shè)計(jì)。公差配合在解決機(jī)械設(shè)備的故障中也發(fā)揮了舉足輕重的作用，由于諸多人為因素、物理?xiàng)l件的影響，正常運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器可能會在工作時(shí)出現(xiàn)障礙，這就離不開專業(yè)維修技術(shù)。維修設(shè)備時(shí)，有不同的工差配合種類選擇的原則，主要包括：一是在組裝配合部位零件時(shí)要分析受力情況和接觸形式，在配合面上不同零件傳遞扭矩的方式不同;二是在選擇配合方式時(shí)要考慮到零件的實(shí)際情況，根據(jù)零件的性質(zhì)來確定配合方式是緊或松;三是要根據(jù)零件的不同性能選擇公差配合等級。確定公差配合的類型時(shí)，人們要使經(jīng)濟(jì)效益最大化。同時(shí)，基準(zhǔn)制與非基準(zhǔn)制的選擇對于配合件是至關(guān)重要的。

3、結(jié)語

在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，不同型號的機(jī)械產(chǎn)品都有一定的標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于各種因素的影響，工具尺寸不可能達(dá)到完全一致，工差配合就顯得尤為重要。本文研究了公差在機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造中的應(yīng)用，認(rèn)為人們應(yīng)按照不同的公差類型選擇合適的公差配合，使機(jī)械設(shè)計(jì)更為合理，機(jī)械制作更為高效，機(jī)械使用更為方便。

【參考文獻(xiàn)】

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙立勛. 公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造中的應(yīng)用初探[J]. 中國設(shè)備工程，2017（ 18） ： 199.

[2] 趙丹. 公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造中的應(yīng)用研究[J]. 科技展望，2016，26（ 23） ： 95.

[3] 鄒樺，石蓮英. 公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造中的應(yīng)用[J]. 時(shí)代農(nóng)機(jī)，2015，42（ 5） ： 54.