公差配合在機械設(shè)計與機械制造中的應(yīng)用

趙力銘

摘 要：機械設(shè)計的關(guān)鍵是設(shè)計人員根據(jù)機械真實應(yīng)用原理和運動模式，進一步科學(xué)規(guī)劃與設(shè)計零件的實際尺寸與應(yīng)用模式，從而優(yōu)化生產(chǎn)流程。針對設(shè)計人員來講，是否選擇標準化的設(shè)計零件，相應(yīng)影響了機械制造，要想在最大程度上減少誤差造成的不良后果，應(yīng)根據(jù)科學(xué)要求，保證產(chǎn)品生產(chǎn)水平。

關(guān)鍵詞：公差配合；機械設(shè)計；制造

引言：

利用控制精度與產(chǎn)品表面質(zhì)量綜合再現(xiàn)公差配合與產(chǎn)品質(zhì)量的聯(lián)系。其中牽涉的精度控制是指在生產(chǎn)要求相同的前提下加工零件，由于各類因素約束，在大小、形狀等方面產(chǎn)生一些操作差異，迫切需要采取科學(xué)公差。與尺寸有關(guān)的精度，關(guān)鍵是對加工表面相同基準尺寸的誤差嚴格把握；彼此位置精度，對加工表面與基準間的彼此位置誤差合理掌控。幾何精度，對加工表面形成的結(jié)合差異全面掌控，涉及平面、直線等。只有把握這些精度，才可以更好地應(yīng)用公差配合。

一、公差與配合

（一）公差概述

在機械設(shè)備制造中，公差定義是指機械零件尺寸參數(shù)可以承受的極限波動區(qū)域。這部分參數(shù)包括零件幾何尺寸、物理化學(xué)參數(shù)。幾何尺寸公差是機械幾何參數(shù)改變區(qū)域，牽涉到零件的形狀和位置等；物理化學(xué)參數(shù)公差是指機械零件的物流化學(xué)參數(shù)變化區(qū)域。

（二）配合概述

在機械設(shè)計與制造行業(yè)中，定義的配合是擁有相同公稱尺寸并且彼此配合的孔軸。通常來講，包括過盈、間隙和過渡三種配合方式。

配合制是指擁有同樣極限數(shù)值的孔與軸在彼此配合中根據(jù)的制度。結(jié)合不同基準，包括基軸制與基孔制兩種?；S制標準是軸產(chǎn)生的公差，進一步配合不同基本偏差孔的公差；基孔制基準是圍繞孔形成的公差，進一步配合不同基本偏差軸的公差[1]。

二、公差配合的選用

（一）公差配合意義

現(xiàn)代化機械生產(chǎn)對規(guī)范化要求更高，規(guī)定各種工具的型號標準，機械零件生產(chǎn)公司在不同區(qū)域能夠互換，保持一致的規(guī)格，無需重新設(shè)計，保證機械生產(chǎn)零件在公差范圍獲得對應(yīng)尺寸。機械制造中包括幾何參數(shù)與力學(xué)性能之間互換，制造中存在各類缺乏穩(wěn)定性的因素，任何一種機械都無法達到百分之百的統(tǒng)一，在機械設(shè)計制造過程中必須對公差預(yù)先設(shè)定，針對機械制造來講，公差主要是制造品提供幾何參數(shù)的變化范圍，可以產(chǎn)生一部分誤差。

在設(shè)計中必須慎重思考基準制，其通常應(yīng)用在普通軸孔配合中，使加工軸更為輕松，利用基準能夠節(jié)省時間，獲得精確的尺寸，更好實現(xiàn)標準化批量生產(chǎn)?；鶞拭鞔_之后，可以選擇不相同的公差等級，提示出制造的精確度，通常來講，公差等級自然越高越好，但在實際生產(chǎn)中，要想獲得最大化經(jīng)濟利益，在滿足實際標準時選擇偏低公差等級，節(jié)省了投入成本[2]。

（二）三種類型不同的公差選擇

結(jié)合軸孔存在的大小間隙，人們可以選擇相應(yīng)型號配置，當間隙較大時選擇H11/c11，比如手動式發(fā)電設(shè)備。空轉(zhuǎn)帶輪選擇H9/d9與軸配合，間隙偏小，但還能轉(zhuǎn)動。精密間隙通過H8/f7進行配合。大多數(shù)情況下過渡配合還可以選擇精密配合，應(yīng)用過程中盡量保證參數(shù)精密性，提高拆卸便捷性。若軸與孔難以發(fā)生對應(yīng)運動時，科學(xué)選擇過盈配合，固定軸孔統(tǒng)一承擔負荷，較大的過盈量傳遞的力量也更大。比如，貨車的輪圈與輪轂應(yīng)防止在運動中出現(xiàn)移動，采取溫差法對二者配合裝配。

三、公差配合應(yīng)用

針對機械設(shè)計與制造來講，應(yīng)高度關(guān)注公差配合發(fā)揮的作用，合理選擇基準制與非基準制，綜合思考機械制造中存在的問題，通過科學(xué)解決手段，處理相應(yīng)問題，并明確與控制公差值，提升實際配合水平，相應(yīng)提高制造能力。

（一）應(yīng)用在機械設(shè)計中

圍繞公差配合，是否正確選擇直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量。所以，在設(shè)計中，嚴格選擇每個位置的零件，全面分析實際情況，保證合理的選擇模式。公差配合希望了以獲得最大化利潤，遵守這些原則：

第一，選用基準制。綜合考慮基準制，在特殊情況下合理使用基軸制，若應(yīng)用的制作軸擁有公差等級，在相同軸上配置零件，最終利用基軸制。在一部分情況下，還能選擇非基準制，結(jié)合具體情況貫徹落實[3]。

第二，選用配合?？梢赃x擇類比方法，盡可能利用優(yōu)先配合模式，之后對經(jīng)常使用的配合應(yīng)用整體思考。

圍繞單一零件分析，主要是為了科學(xué)選擇公差等級與值，首先，公差項目需要為幾何公差選擇，實際表現(xiàn)為，根據(jù)特征要素，結(jié)合應(yīng)用零件要求，合理實施選擇。其次，選擇公差等級方面，采用類比方法，使用等級不高的公差值。要想達到工藝等價，應(yīng)嚴格控制尺寸和公差區(qū)域，通常采取軸高于孔的配合。

在具體生產(chǎn)過程中，極限量具應(yīng)用無法直接檢測零件加工的實際尺寸，通常狀況下，只是整體判斷過止端極其零件是否合格。在設(shè)計中應(yīng)用這部分量具，無形中增加了誤差概率。即便是零件在尺寸基石范圍內(nèi)，也無法達到整體配合需求。要想保證工藝的等價，基本尺寸應(yīng)小于500mm，標準公差明顯小于IT8，國標準薦孔明顯低于軸級，進一步達到配合要求；基本尺寸超過500mm，基本尺寸低于3mm或者是標準公差超過IT8時，國際推介孔緊密配合同級軸。針對過盈問題，應(yīng)嚴格控制配合公差等級，一般情況下，孔的標準公差必須低于IT8。比如，在設(shè)計石油鉆井設(shè)備時，科學(xué)設(shè)計公差配合，避免按照傳統(tǒng)標準開展合理選擇。主要是由于其在比較惡劣的環(huán)境中應(yīng)用，對這類型設(shè)備設(shè)計時，主要思考耐用特點與經(jīng)濟性。綜合分析，在科學(xué)選擇配合公差的前提下，在操作設(shè)備鏈輪中全面分析齒輪承受的負荷。由于荷載存在大小差異，相應(yīng)產(chǎn)生不同的公差配合[4]。

（二）應(yīng)用在機械制造中

針對基準制選擇來講，其在齒輪和聯(lián)軸器中應(yīng)用。非基準制應(yīng)用在平鍵和殼孔，僅需要標記軸公差，從而利用P6。殼孔緊密配合軸承內(nèi)圈，建議選擇k7。鍵槽配合平鍵，保證二者之間的寬度。

在現(xiàn)實選擇中，綜合思考設(shè)計狀況，配合對象是相對較松的零件，同時，根據(jù)零件要求與應(yīng)用途徑，明確公差數(shù)值，在具體加工中，合理對其調(diào)整，防止加工方式影響配合生產(chǎn)工作。

（三）整體應(yīng)用

公差需要在初期設(shè)計、改進到最終生產(chǎn)應(yīng)用的每一個環(huán)節(jié)中實施配合與參與。比如，當生產(chǎn)螺絲與螺母時，若尺寸出現(xiàn)偏差，難以和螺母科學(xué)匹配，這也是人們選擇公差分析的基礎(chǔ)，結(jié)合機械對應(yīng)需求加工設(shè)計產(chǎn)品。在解決設(shè)備故障中公差配合發(fā)揮了至關(guān)重要的功能，由于存在不少人為因素，物理環(huán)境帶來的干擾，機器在在正常運行時都會發(fā)生事故，這就需要采取專業(yè)化的維修技術(shù)。對設(shè)備維修時，選擇不同公差配合類型應(yīng)遵守一定原則，具體包括：零件組合裝配時需要整體研究受力狀況與接觸模式，在配合方面零件也產(chǎn)生不一樣的扭矩；二是選擇配合時思考零件的真實狀況，按照零件特點明確松緊配合方式；三是按照零件性能采取對應(yīng)公差配合登記。當對公差配合類型明確時，人們可以收獲最大效益。

四、結(jié)束語

綜合分析，在機械設(shè)計與制造中科學(xué)應(yīng)用公差配合，最大程度減少了發(fā)生誤差的幾率，相應(yīng)確保了產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。在機械制造過程中，不一樣的零件具備比較規(guī)范的尺寸，若不注意這部分問題，必定干擾機械設(shè)計過程，所以，高度關(guān)注孔軸之間的配合問題，相應(yīng)提升設(shè)計與制造水平，并全面彰顯公差配合的應(yīng)用價值，推動其可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]趙良貴.機械設(shè)備因公差配合引起的故障問題及其維修技術(shù)探討 [J].機電信息，2016（12）：106-107.

[2]安曉衛(wèi)，李衡，徐萬孚 . 配合面公差對機械密封環(huán)密封性能的影響 [J].沈陽理工大學(xué)學(xué)報，2016（6）：92-98.

[3]易忠奇.機械產(chǎn)品制造中公差配合的選用[J].精密制造與自動化，2017（4）：49-50.

[4]李俊，仝軍營，劉洋.冶金機械的綠色設(shè)計新理念與高端制造新技術(shù)研究[J].世界有色金屬，2018（20）： 56+58.