试论公差配合在机械设计与机械制造中的应用

试论公差配合在机械设计与机械制造中的应用

杜俊杰

（齐齐哈尔龙沙区齐重数控有限责任公司黑龙江齐齐哈尔161005）

摘要：国家经济发展脚步逐渐加快，促使我国机械设计及制造领域也取得了较为可观的发展，创造出了更多的经济及社会效益。在机械设计及制造的过程中有效应用公差配合，有助于大幅度减少实际的生产时间以及需要投入的资金，同时，对促进机械设计及制造的实效性也存在积极影响。

关键词：公差配合；机械设计；机械制造；应用

一、公差配合概述

1、公差

机械设计、制造中，公差的定义是机械零件尺寸参数的可接受极限波动区间。尺寸参数一般包含零件的几何尺寸、物理化学参数。几何尺寸公差是指机械几何参数的变动区间，这里面包括零件的形状、位置等等；物理化学参数公差是指机械零件的物理化学参数的波动区间。

2、配合

机械设计、制造行业中，配合的定义是具有同样的公称尺寸而且相互进行配合的孔轴。一般而言，有3种配合方式，即过盈、间隙和过渡配合。配合制的定义是指具备相同极限值的孔和对应的轴在相配合时所应用的制度。按照基准不同，可以分为基轴制和基孔制两种。基轴制是以轴所在的公差带为标准，从而和带有不同基本偏差孔的公差带进行配合；基孔制是以孔所在的公差带为基准，从而和带有不同基本偏差轴的公差带进行配合。

3、公差配合

结合公差、配合的定义可得出公差配合的定义是在间隙、过盈范围内的变动量。在机械设计与制造中，配合公差影响着配合精度。通过降低配合公差能缩小配合间隙，从而提高零件的精确度。在行业标准中，配合制主要包括基孔制和基轴制，其中基孔制具有优先性。但在以下3种情况下易选用基轴制：（1）相同尺寸的某一段轴，需与配合种类不用的孔结合；（2）在一些等直径长轴的配合应用中；（3）在一些特殊零部件中。

4、公差配合和机械设计、机械制造的联系

公差配合和机械产品质量有着比较密切的联系，其中涉及精度控制和产品表面质量。精度控制指的是要是生产条件相同，所生产出的零件就比较容易受到加工因素的影响，而且一般会在大小形状方面产生一定的误差，因此需要确保选择的正确性。加工精度控制的主要内容有：一是尺寸精度，这是为了增强对表面和基准面所存在误差的控制；二是互相位置精度，控制加工表面与其基准间的相互位置误差。其中需要把所存在的各种差值借助一定的形式进行表示；三是几何形状精度，用来控制加工表面的几何形状误差，包括平面度、圆度、直线度等。不仅如此，公差配合对于产品表面质量的影响通常是通过分析机械设计与制造过程中的产品误差得到的。

二、公差配合在机械设计与机械制造中的应用

1、公差配合在机械设计中的应用

公差配合对机械设计产品的寿命长短及使用性能的高低存在决定性影响。在具体实施机械设计操作的过程中，需要基于产品的现实状况对公差配合进行具体的选择和应用操作，同时以最适宜的角度进行考量，选择出可创造出更多经济效益的公差配合。对于各部分的零件及零件的各个部分，使用的公差配合择选方式均具有较大的差异性。针对配合件来讲，需要对实际应用何种类型的配合及基准制加以有效考量和分析。就基准的选择来讲，应重视对优先选择基准孔提起高度重视，个别特殊情况下也可以应用基准轴。而就配合来讲，可以考虑对类比法加以有效应用。其中，需要对优先配合进行优先考虑，随后再考虑普通配合。例如，在设计石油钻井机械设备时，针对公差配合的设计，便不能依据传统的标准进行具体的择选操作。究其原因，此类设计的应用环境具备较高的恶劣性，因此在实际设计此类设备时，需要同时对耐用性及经济性加以重点考量。具体而言，即为在合理选择配合公差的基础上，对设备链轮及配合操作实施过程中齿轮承受的实际负荷等加以有效分析。由于所受荷载的大小存在较大差异性，设备的公差配合也存在较为明显的不同。如，倘若公差配合较大，可以应用H8/k7；倘若公差配合较小，则可以应用H7/p6。但在对轴及键等配合公差实施具体择选的过程中，应重视对相应零件的实际特点加以充分考量，有助于确保所择选偏差值的合理性。例如，对平键的高度或者宽度的机械偏差值加以有效明确等。同时，在选择车床夹具公差时，既应重视结合所规定的公差配合设计标准，也应基于实用性及经济性等角度进行考量，有助于提升选择的科学性。

2、在机械设备日常维护中的选用

随着我国机械设计与制造行业的发展，业内已经形成一套完善的配合选用标准。此外，国家也出台了相应的选择标准。配合比较常见的选择方法包括类比法、实验法和计算法。其中类比法是指通过参照已经存在的公差等级，结合零件特点、工艺等进行工程等级的分析、对比。其基本步骤包括：依据标准确定配合类别、确定采用优先配合还是常用配合、依据实际工作条件对配合松紧进行调整最终确定配合方法。这种方法比较常见的配合选择方法，而实验法周期较长、成本也比较高，计算法的计算量非常大，且比较复杂。结合实际在选择配合时需要考虑以下情况：（1）配合部位的受力情况和装配方式。在制浆造纸设备中，如果是依靠配合面弹性力实现传递扭矩，则应当选择过盈配合。需要注意的是如果传递的扭矩同等大小，其零件的装配方式有所不同，则其配合方式也会存在不同。如果是仅仅依靠配合面起到定心的作用，那么就可以选择类似H7/H6的配合。（2）还应当切实考虑零件装配的难易程度。如果选择过盈量较大的配合，则其配合的装配、拆卸都会非常难。这对于造纸厂来说是极其不利于维护的。另外，在考虑装配难度的同时还应对零件的尺寸大小、形状进行全面的考虑。大尺寸的配合面可以选择比较松的配合，小尺寸就选择比较紧的配合。如果零件属于实心厚壁形状，其弹性较小，易选择较松的配合。反之，选用较紧的配合。（3）轴承是需要经常更换的零件。为此，还应当合理选择轴承配合以提升设备使用性能。

3、个体零件生产

倘若生产零件的数量较多，可以利用挡块对加工的尺寸实施有效控制。在具体实施相应加工操作的过程中，仅需要将加工对象的尺寸分布关键点调整至公差带中心即可，有助于确保所生产零件的整体质量。同时，基于较多的生产实践表明，虽然机械产品出现的误差是随机的，但此类误差值和相应的正态分布规律较为相符。就单个零件的生产来讲，可通过有效采取人工手段的方式对零件的尺寸加以控制。例如，操作人员会在对孔实施加工操作时，将其尺寸控制在最小的极限值处；在对轴实施加工操作时，将其尺寸控制在最大的极限值处。换而言之，仅有针对大量零件的生产来讲，其零件的尺寸才和正态分布规律相符，且其零件配合也符合此规律，这表示在针对大量零件实施生产操作的过程中，出现极限配合尺寸的可能性为零，但单个零件的生产操作基于人为控制操作的影响。因此，从理论角度上来讲，此类生产操作实施的过程中是存在出现极限配合尺寸的可能的。

结束语

总的来说，公差和配合机械中的选择和使用是比较复杂的，要是出现错误就会影响产品的质量。选择的公差和配合不仅要满足使用需求，还要获取更多的经济效益，选择合适的公差和配合，可以使得单个零件产品更加可靠，可以显著降低生产成本。

参考文献：

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