試論公差配合在機械設計與機械制造中的應用

摘 要：作為工業(yè)領域中具備較高重要性及價值的一部分，機械制造業(yè)的發(fā)展質(zhì)量高低，可將國家科學技術的發(fā)展水平較為直觀的展現(xiàn)出來。因此，對機械設計及制造加以深入的研究和分析至關重要。本文主要圍繞公差配合在機械設計及機械制造中的應用展開了探討，其中，提出了一些相關的公差配合選擇和應用策略，以期為有關研究提供參考。

關鍵詞：公差配合;機械設計;機械制造;應用

國家經(jīng)濟發(fā)展腳步逐漸加快，促使我國機械設計及制造領域也取得了較為可觀的發(fā)展，創(chuàng)造出了更多的經(jīng)濟及社會效益。在機械設計及制造的過程中有效應用公差配合，有助于大幅度減少實際的生產(chǎn)時間以及需要投入的資金，同時，對促進機械設計及制造的實效性也存在積極影響。

一、公差配合在機械設計中的應用

從某種意義上來講，公差配合對機械設計產(chǎn)品的壽命長短及使用性能的高低存在決定性影響。在具體實施機械設計操作的過程中，需要基于產(chǎn)品的現(xiàn)實狀況對公差配合進行具體的選擇和應用操作，同時以最適宜的角度進行考量，選擇出可創(chuàng)造出更多經(jīng)濟效益的公差配合。對于各部分的零件及零件的各個部分，使用的公差配合擇選方式均具有較大的差異性。針對配合件來講，需要對實際應用何種類型的配合及基準制加以有效考量和分析。就基準的選擇來講，應重視對優(yōu)先選擇基準孔提起高度重視，個別特殊情況下也可以應用基準軸。而就配合來講，可以考慮對類比法加以有效應用。其中，需要對優(yōu)先配合進行優(yōu)先考慮，隨后再考慮普通配合。[1]

例如，在設計石油鉆井機械設備時，針對公差配合的設計，便不能依據(jù)傳統(tǒng)的標準進行具體的擇選操作。究其原因，此類設計的應用環(huán)境具備較高的惡劣性，因此在實際設計此類設備時，需要同時對耐用性及經(jīng)濟性加以重點考量。具體而言，即為在合理選擇配合公差的基礎上，對設備鏈輪及配合操作實施過程中齒輪承受的實際負荷等加以有效分析。由于所受荷載的大小存在較大差異性，設備的公差配合也存在較為明顯的不同。如，倘若公差配合較大，可以應用H8/k7;倘若公差配合較小，則可以應用H7/p6。

但在對軸及鍵等配合公差實施具體擇選的過程中，應重視對相應零件的實際特點加以充分考量，有助于確保所擇選偏差值的合理性。例如，對平鍵的高度或者寬度的機械偏差值加以有效明確等。同時，在選擇車床夾具公差時，既應重視結合所規(guī)定的公差配合設計標準，也應基于實用性及經(jīng)濟性等角度進行考量，有助于提升選擇的科學性。

二、公差配合在機械設計及制造其他方面的應用

（一）設備維護

基于國家機械設計及制造領域發(fā)展速度的不斷加快，現(xiàn)如今，該領域已經(jīng)建立起了一套實效性相對較高的配合選用標準。同時，國家也相繼制定出了有關的選擇標準。配合中出現(xiàn)頻率較高的方式具體有計算法及類比法等。其中，類比法主要指依據(jù)現(xiàn)存的公差等級，在充分考量零件制造工藝特點等的基礎上，對工程的等級加以有效的分析及對比。具體的流程為：按照所規(guī)定標準對配合的類別加以確定;了解和掌握實際應用的配合方法;按照現(xiàn)實工作情況針對配合的松緊實施合理調(diào)整，并明確最后的配合方式。[2]

此類方式是現(xiàn)如今應用較為廣泛的配合挑選方式之一。究其原因，應用實驗法需要投入較多的經(jīng)濟成本，且該方法的周期也相對較長;計算法具有的復雜性相對較高，在應用過程中通常涉及到大量的計算，便捷性較低。因此，對這兩種方式的應用較少。此外，在具體實施配合擇選操作的過程中，還需要嚴格參考如下原則：

首先，重視對基孔制加以優(yōu)先利用。但在具體實施各環(huán)節(jié)生產(chǎn)操作的過程中，還應注重充分考量現(xiàn)實情況，有助于創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益。

其次，區(qū)別無需應用零件的加工方法。在實際選擇公差配合的過程中，對零件的現(xiàn)實加工情況應進行充分考量。例如基于現(xiàn)實的加工需求，實施科學的配合調(diào)整操作，以促使加工對配合造成的影響大幅度減小，有助于促進機械產(chǎn)品的質(zhì)量提升。

最后，針對更換頻率較高的零件，可應用松度較高的配合，針對更換難度較大、頻率較低的零件，可應用緊度較大的配合。例如，就制漿造紙設備而言，由于其運行環(huán)境多較為惡劣，一般需要即為頻繁的進行零件更換操作，更重要的是在購買此類設備時并不會提供相應的裝配圖紙。

所以，在對其實施具體維修操作的過程中，應重視合理選擇配合的種類，并在充分考量現(xiàn)實情況的基礎上實施具體的公差配合擇選及應用操作。

具體而言，在進行相應操作的過程中，需要考量的因素包括：

第一，配合部位裝配方式及受力狀況。就制漿造紙設備來講，倘若需要單純依靠配合面的彈力實施相應的扭矩傳遞操作，需要選擇過盈配合方式。其中，應重視的為，倘若所傳遞的扭矩大小相同，而其零件使用的裝配方法具有差異性，那么相應的配合方式也會有所不同;倘若單純利用配合面發(fā)揮相應的定心職能，則可以選擇如H7/H6一樣的配合。

第二，需要對零件裝配的困難程度加以充分考量，倘若所擇選配合的過盈量較大，那么其拆卸及配合的難度通常會較大，會對造紙廠后期實施的各環(huán)節(jié)維護操作產(chǎn)生較大的影響。

（二）個體零件生產(chǎn)

在生產(chǎn)個體零件的過程中，需要重視的擇選內(nèi)容包括公差的值、項目等。在具體實施機械的設計及制造操作時，選擇公差項目即為選擇結合項目，包括長度及直徑等。具體實施選擇操作的過程中，也應重視考量如下原則：參考檢測對象具有的幾何性質(zhì)，并基于實用性及經(jīng)濟性的角度，對相應對象的使用價值進行分析。在具體選擇公差值及公差等級時，應用較為廣泛的方式為類比法，但在使用的同時，也需要以有效滿足相應的基本需求為前提，盡量選擇一些數(shù)值較大以及等級較低的公差，如此一來，才可以確保根據(jù)圖紙生產(chǎn)的孔具及軸等存在較高的配合性。[3]

此外，倘若生產(chǎn)零件的數(shù)量較多，可以利用擋塊對加工的尺寸實施有效控制。在具體實施相應加工操作的過程中，僅需要將加工對象的尺寸分布關鍵點調(diào)整至公差帶中心即可，有助于確保所生產(chǎn)零件的整體質(zhì)量。同時，基于較多的生產(chǎn)實踐表明，雖然機械產(chǎn)品出現(xiàn)的誤差是隨機的，但此類誤差值和相應的正態(tài)分布規(guī)律較為相符。

就單個零件的生產(chǎn)來講，可通過有效采取人工手段的方式對零件的尺寸加以控制。例如，操作人員會在對孔實施加工操作時，將其尺寸控制在最小的極限值處;在對軸實施加工操作時，將其尺寸控制在最大的極限值處。換而言之，僅有針對大量零件的生產(chǎn)來講，其零件的尺寸才和正態(tài)分布規(guī)律相符，且其零件配合也符合此規(guī)律，這表示在針對大量零件實施生產(chǎn)操作的過程中，出現(xiàn)極限配合尺寸的可能性為零，但單個零件的生產(chǎn)操作基于人為控制操作的影響。因此，從理論角度上來講，此類生產(chǎn)操作實施的過程中是存在出現(xiàn)極限配合尺寸的可能的。

三、結語

綜上所述，基于國家科學技術水平的不斷提升，以及長時間的探索及實踐，我國的機械設計及制造行業(yè)在技術研究方面取得了諸多較為可觀的發(fā)展成果，但照比其他發(fā)達國家來講，依舊存在較大差距。所以，我們理應重視對相關方面的研究進行更為深入的探索，合理吸收和借鑒其他優(yōu)秀經(jīng)驗，總結前人實踐經(jīng)驗，有助于推進國家機械制造領域的長遠、穩(wěn)定發(fā)展進程。

參考文獻：

[1]王柏森，李遠航，范素香.基于SolidWorks的機械式工業(yè)機器人末端執(zhí)行裝置的設計與實現(xiàn)[J].河南科技，2018（14）：1-2.

[2]侯杰，朱繼宏，張衛(wèi)紅.考慮機械連接載荷和疲勞性能的裝配結構拓撲優(yōu)化設計方法[J].科學通報，1-8.

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

作者簡介：邊東巖（1964-），女，漢族，河北高陽縣人，高級講師，研究方向：機械設計與制造。