公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造中的應(yīng)用探微

馬志剛

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000）

在各行各業(yè)的建設(shè)與生產(chǎn)過程中都涉及到了機(jī)械設(shè)計(jì)和制造，這是促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要內(nèi)容，機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平的高低在很大程度上影響著一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)提升。相較于西方發(fā)達(dá)國家來說，我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)起步較晚，發(fā)展相對(duì)較為落后，在改革開放之后才真正意義上成為了現(xiàn)代化的工業(yè)國家。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造來說，公差配合是其中的一項(xiàng)重要技術(shù)，對(duì)于零件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和后期的裝配發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此，有必要高度重視。

1 公差和配合的介紹

公差配合不僅是一項(xiàng)特殊的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)，更是一門特殊的、具備一定嚴(yán)謹(jǐn)性的學(xué)科，是人們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)中，通過不斷總結(jié)和探尋所梳理的經(jīng)驗(yàn)和理論。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，公差配合技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮著重要作用，在很大程度上影響了零件質(zhì)量的好壞以及零件整體的使用壽命。

1.1 公差

公差指的是在相對(duì)參數(shù)范圍內(nèi)可以允許的最大數(shù)值。針對(duì)零件的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造來說，幾何參數(shù)指的是零件的直徑和長度，其中涉及到的幾何參數(shù)既包含零件實(shí)際加工時(shí)的參數(shù)，也包含相應(yīng)的化學(xué)參數(shù)。若想有效保證零件的互換性，就需要在實(shí)際生產(chǎn)過程中適當(dāng)調(diào)整和變動(dòng)幾何參數(shù)。

1.1.1 公差的分類

站在幾何參數(shù)的角度可以將公差分為三個(gè)種類，分別是尺寸公差、形狀公差和位置公差。尺寸公差指的是極限值與基本尺寸之間代數(shù)差；形狀公差指的是在零件加工過程中所允許的變動(dòng)量的一個(gè)范圍；位置公差指的是在零件加工過程中對(duì)于方向和位置方面所允許的變動(dòng)量的范圍。這其中提到的范圍即位置公差帶，處于位置公差帶內(nèi)的數(shù)值便可以稱之為合格參數(shù)。

1.1.2 公差值

公差值，代表的是公差的大小，具體到某一個(gè)數(shù)量。通常情況下用“IT”來表示，在實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，不同精度的零件對(duì)公差值也有不同的要求。

1.2 配合

配合指的是針對(duì)尺寸一致的孔與軸之間的位置關(guān)系，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^渡和過盈配合，過程中配合公差直接會(huì)影響到零件的配合精度，因此相關(guān)人員應(yīng)該注重配合精度的提升，盡可能的降低零件公差數(shù)值，有效提高零件加工精度。

配合制，即指相同極限制下的軸與孔配合的有效制度，主要可以分為兩種，分別是基孔制和基軸制?；字浦傅氖窃诨酒钗窗l(fā)生變動(dòng)的前提下，公差帶和不同偏差軸之間的有效配合；基軸制指的是基本偏差，未發(fā)生變動(dòng)的前提下孔與軸公差帶之間配合。

2 公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造方面的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造過程中，要想有效提高零件精度，保證零件加工質(zhì)量，必須要結(jié)合實(shí)際情況，重視公差配合技術(shù)的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際情況合理選用基準(zhǔn)制與非基準(zhǔn)制，充分考慮到機(jī)械制造中可能出現(xiàn)的所有問題，并針對(duì)實(shí)際情況采取有效的解決策略，確?？梢栽诮鉀Q問題的同時(shí)準(zhǔn)確控制公差值，最終從根本上提升零件加工配合質(zhì)量，有效促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造水平的強(qiáng)化。因此在實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，公差配合的應(yīng)用具體可以表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)中關(guān)于公差配合的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)中，對(duì)于零件產(chǎn)品的壽命和使用性能來說，公差配合有著很大影響，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，必須要結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際情況來合理進(jìn)行公差配合的應(yīng)用與實(shí)施，然后結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析和探討，選擇最佳的公差配合方式，從根本上保證經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于零件加工來說，公差配合選擇方式也存在一定差異，因此要結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品的類型和基準(zhǔn)制來進(jìn)行配合件的選擇與考量。高度重視基準(zhǔn)孔的優(yōu)先選擇，對(duì)于一些特殊情況也可以選擇應(yīng)用基準(zhǔn)軸，過程中必須要將優(yōu)先配合放在首要位置，然后再考慮普通配合。

涉及石油鉆井機(jī)械設(shè)備的時(shí)候，必須要對(duì)公差配合的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和具體方法進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)，這主要是因?yàn)樵擃悪C(jī)械設(shè)計(jì)通常處于一些惡劣的環(huán)境中，因此在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)操作的時(shí)候必須要充分考慮到其經(jīng)濟(jì)性和耐用性特點(diǎn)。在合理選擇公差配合的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備鏈輪和配合操作中齒輪對(duì)于負(fù)荷的承受能力進(jìn)行全面的分析。由于所受荷載存在一定差異，因此設(shè)備的公差配合也存在很大不同，但在具體的實(shí)施過程中，必須要全面考慮到零件的實(shí)際特點(diǎn)，這樣才能更好保證所選偏差值的合理性。對(duì)于車床夾具公差的選擇，既要充分考慮到所規(guī)定的公差配合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要認(rèn)真分析其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，這樣才能更好的提高公差配合選擇和應(yīng)用的科學(xué)性與合理性。

2.2 機(jī)械制造中關(guān)于公差配合的應(yīng)用

2.2.1 設(shè)備維護(hù)

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域發(fā)展不斷加快，且逐漸形成了一套具有標(biāo)準(zhǔn)性和實(shí)用性的選用標(biāo)準(zhǔn)。國家相關(guān)部門對(duì)此也出臺(tái)了有關(guān)政策和制度，明確了選擇標(biāo)準(zhǔn)。在公差配合中，計(jì)算法和類比法相對(duì)來說出現(xiàn)頻率較高，類比法簡單來說就是根據(jù)目前的公差等級(jí)來對(duì)零件制造工藝的特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，然后在此基礎(chǔ)上確定工程等級(jí)參數(shù)。過程中首先要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定配合類別；然后選擇恰當(dāng)合理的配合方法；再針對(duì)實(shí)際工作情況來合理調(diào)整配合的松緊度；最后明確所選擇的配合方式。這種方法是目前應(yīng)用最為廣泛的配合方式之一。計(jì)算法相較于其他方法來說較為復(fù)雜繁瑣，其中會(huì)涉及到大量的計(jì)算，不夠方便簡潔[1]。也正是由于這一特點(diǎn)的存在，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用相較于類別法來說頻率較少。

除此之外，需要注意的是在實(shí)施配合選擇操作的時(shí)候，必須要嚴(yán)格遵循以下原則：

1）優(yōu)先利用基孔制：在具體機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造過程中，必須要充分考慮到多方面的現(xiàn)實(shí)情況，保證實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益可以得到有效提升。

2）準(zhǔn)確區(qū)分不需要應(yīng)用零件的加工方法：在進(jìn)行公差配合選擇之前，必須要充分考慮到零件加工的現(xiàn)實(shí)情況，包括現(xiàn)實(shí)加工需求、配合調(diào)整操作的實(shí)施，從多方面充分減少加工過程對(duì)于整體配合的影響，這樣才能更好提高機(jī)械產(chǎn)品加工質(zhì)量。

3）對(duì)于一些需要經(jīng)常更換的零件，可以對(duì)松合度進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶嵘?；如果零件使用頻率較低，且不需要經(jīng)常更換便可以適當(dāng)提升配合方式的松緊度。最典型的例子便是制漿造紙?jiān)O(shè)備，這種設(shè)備的使用多數(shù)時(shí)間都處于較為惡劣的環(huán)境中，因此零件需要頻繁更換，所以在實(shí)際進(jìn)行操作的過程中，應(yīng)該考慮到以下相關(guān)因素：

①對(duì)配合部位的裝配方式和受力情況進(jìn)行具體分析和調(diào)查，通過盈配合方式來實(shí)現(xiàn)依靠配合面的彈力完成扭距傳遞操作[2]。在這一過程中，如果扭距大小相同，且選用了具有一定差異的裝配方法，那么在配合方式上也會(huì)存在一定的差異；但如果僅僅是利用配合面所發(fā)揮出的定心功能，便可以選擇相同的配合方式。

②對(duì)零件裝配的困難程度進(jìn)行分析和調(diào)查。如果過程中所選擇的配合方法過盈量較大，那么便會(huì)提升零件拆卸和配合的難度，這樣便會(huì)嚴(yán)重影響到造紙廠后續(xù)每一個(gè)環(huán)節(jié)的具體施工和操作。

2.2.2 個(gè)體零件生產(chǎn)

在生產(chǎn)零件的過程中，必須要考慮到公差值的選擇和項(xiàng)目的具體情況。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的時(shí)候，根據(jù)零件的直徑和長度來選擇公差值，且要嚴(yán)格遵循以下原則：

1）對(duì)檢測(cè)對(duì)象的幾何性質(zhì)以及其所具備的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性進(jìn)行全面的考慮，總結(jié)其使用價(jià)值；應(yīng)用類比法來選擇公差等級(jí)和公差值，這一過程中，相關(guān)人員應(yīng)該予以高度重視，必須要在滿足基本要求基礎(chǔ)上來選擇一些低等級(jí)和大數(shù)值的公差，這樣才能有效保證相關(guān)參數(shù)之間的配合性[3]。

2）如果需要加工和生產(chǎn)大量的零件，那么可以通過擋塊兒來控制零件加工尺寸。在具體操作的過程中，僅僅需要對(duì)加工對(duì)象的尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)即可，這樣就可以從根本上保證零件的生產(chǎn)加工質(zhì)量。

3）如果生產(chǎn)單個(gè)零件，則可以利用人工操作來控制零件的加工尺寸。比如選擇人工手段來調(diào)整和控制孔的加工尺寸，嚴(yán)格控制其最小極限值；在加工軸的時(shí)候，需要將尺寸控制在最大的極限值處。從某種角度來講，只有在生產(chǎn)大批量零件的時(shí)候，其尺寸變化才符合正態(tài)分布規(guī)律，而在這一過程中零件公差配合，也與這一規(guī)律有著密切聯(lián)系。這也可以從另一個(gè)角度體現(xiàn)出如果生產(chǎn)大量零件，則不會(huì)出現(xiàn)極限配合尺寸的問題，但如果是生產(chǎn)單個(gè)零件，便會(huì)受到人工控制操作的影響，從而還有可能出現(xiàn)極限配合尺寸的情況[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，近年來我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，科技不斷進(jìn)步，誕生了各種各樣先進(jìn)的技術(shù)手段，在這種環(huán)境下，我國機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)也得到了快速的發(fā)展，技術(shù)水平不斷提升，且獲得了很多優(yōu)異的成績，公差配合技術(shù)便誕生于這一環(huán)境中，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著不容忽視的重要作用，對(duì)此必須要予以高度重視。但是從當(dāng)前的實(shí)際情況來說，我國在這一方面的研究相較于西方發(fā)達(dá)國家還有待進(jìn)一步提高。對(duì)此必須要結(jié)合實(shí)際情況選擇合理的應(yīng)用方式，積極進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)，探索更多的方法，總結(jié)更多的經(jīng)驗(yàn)，這樣才能更好促進(jìn)我國機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的良好發(fā)展。