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

曹石

【摘 要】生產(chǎn)中往往把零、部件的精度適當(dāng)降低，以便于制造。然后再根據(jù)實(shí)測(cè)尺寸的大小，將制成的相配零、部件各分成若干組。使每組內(nèi)尺寸差別比較小。最后再把相應(yīng)組的零、部件進(jìn)行裝配。這樣既解決了零部件的加工困難，又保證了裝配的精度要求。本文主要分析了公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，供讀者參考。

【關(guān)鍵詞】公差配合；機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用

一、公差與配合概述

（一）公差

公差是零件實(shí)際幾何參數(shù)允許的最大變動(dòng)量，其中幾何參數(shù)既包括機(jī)械加工中的幾何參數(shù)，也包括物理、化學(xué)等參數(shù)。對(duì)于機(jī)械制造，零件的幾何參數(shù)主要指尺寸（包括長(zhǎng)度、直徑、角度等）、幾何誤差、表面粗糙度等。要保證零件具有互換性，在滿足使用性能的前提下，只要使同一規(guī)格零件的幾何參數(shù)在一定范圍內(nèi)變動(dòng)即可，沒(méi)有必要也不可能使它們完全一致。公差根據(jù)幾何參數(shù)可分為尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度三大類。其中尺寸公差是允許零件尺寸的變動(dòng)量。幾何公差分為形狀公差、方向公差、位置公差、跳動(dòng)公差。形狀公差是指單一實(shí)際要素的形狀所允許的變動(dòng)全量；方向公差是指關(guān)聯(lián)實(shí)際要素的方向?qū)鶞?zhǔn)的變動(dòng)全量；位置公差是指關(guān)聯(lián)實(shí)際要素的位置對(duì)基準(zhǔn)的變動(dòng)全量；跳動(dòng)公差是限制被測(cè)實(shí)際表面相對(duì)基準(zhǔn)軸線的變動(dòng)全量。表面粗糙度是指由零件表面的較小間距和峰谷組成的微觀幾何形狀誤差。所謂公差值，就是指公差大小的一個(gè)量。對(duì)于尺寸公差，國(guó)家規(guī)定20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)，即IT01、IT0、IT1……IT18共20級(jí)，其中8級(jí)為中等精度，常用高精度有7級(jí)、6級(jí)、5級(jí)，常用低精度有9級(jí)、10級(jí)、11級(jí)、12級(jí)。對(duì)于幾何公差，根據(jù)幾何公差項(xiàng)目不同，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)11項(xiàng)幾何公差（除線、面輪廓度公差、位置度公差外）作了規(guī)定，圓度、圓柱度劃分為13級(jí)，即0～12級(jí)；其余的劃分為12級(jí)，即1～12級(jí)。對(duì)于粗糙度值，其分布采用了優(yōu)先數(shù)系的派生系列規(guī)則，即常用的為0.4、0.8、1.6、3.2、6.3、12.5等。

（二）配合

配合是指公稱尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。根據(jù)孔、軸公差帶不同位置關(guān)系，配合可分為間隙配合、過(guò)盈配合、過(guò)渡配合。配合精度是指配合后間隙或過(guò)盈的變化范圍的大小。配合公差。配合公差決定配合精度，所以要提高配合精度，使配合后間隙或過(guò)盈的變化范圍減小，就應(yīng)減小零件的公差，即要提高零件的加工精度。配合制（也稱基準(zhǔn)制）是指同一極限制的孔和軸組成配合的一種制度。它可分為基孔制和基軸制?；字剖侵富酒罟潭ú蛔兊目椎墓顜c不同基本偏差軸的公差帶形成的各種配合；基軸制是指基本偏差固定不變的軸的公差帶與不同基本偏差孔的公差帶形成的各種配合。

二、實(shí)例分析

在虛擬環(huán)境下建立零件模型，分析公差原則的應(yīng)用條件，通過(guò)用戶接口進(jìn)入尺寸模塊，在此基礎(chǔ)上進(jìn)入公差模塊選擇相應(yīng)的公差原則，生成模型數(shù)據(jù)；對(duì)于不滿足要求的公差，重新進(jìn)行分析、修正，達(dá)到配合合理，實(shí)現(xiàn)公差原則的選用與CAD系統(tǒng)的集成，流程為圖1所示：

根據(jù)此流程，利用面向?qū)ο蟮目梢暬浖谔摂M環(huán)境下設(shè)計(jì)立式電動(dòng)機(jī)的凸緣與機(jī)座孔的模型，如圖2所示，要求電動(dòng)機(jī)軸與機(jī)座孔在配合狀態(tài)下保持間隙為0的間隙配合。根據(jù)上述公差原則的應(yīng)用范圍，為了確?？纵S配合的精度，決定采用包容原則，利用最大實(shí)體邊界限制孔軸形位公差的變化量，以保證指定的配合性質(zhì)；同時(shí)為了提高裝配精度，設(shè)定基準(zhǔn)A平面，孔和軸相對(duì)于定位平面A限制垂直度要求，以避免兩平面貼合時(shí)孔和軸有可能產(chǎn)生局部過(guò)盈，使裝配發(fā)生困難，綜上所述，采用關(guān)聯(lián)要素的包容原則或最大實(shí)體原則的0形位公差滿足上述要求。根據(jù)功能要求，進(jìn)入形位公差庫(kù)，提取垂直度公差，設(shè)定最大實(shí)體的0形位公差值及相關(guān)符號(hào)，從而保證指定的間隙定位配合。

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