公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用研究

摘 要：在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，機(jī)械產(chǎn)品的零件都有固定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，由于車床精度和生產(chǎn)人員的影響，每個(gè)制造的機(jī)械零件的尺寸都是完全不一樣的，都會(huì)有一定的誤差。這就對(duì)之后的零件的裝配組裝造成了一定的影響。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，公差配合就顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：公差配合;機(jī)械制造;工業(yè)生產(chǎn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.009

機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域所涉及到的行業(yè)十分廣泛，是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)領(lǐng)域，一個(gè)國家的機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)發(fā)達(dá)程度，是衡量一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。在世界工業(yè)革命之后，歐洲等國家率先開始進(jìn)行大規(guī)模先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造，開始進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代，而在這一方面，我國相對(duì)來說比較落后，一直到清朝末年，也沒有實(shí)現(xiàn)真正的工業(yè)化。在解放之后，我國開始全力進(jìn)行工業(yè)化建設(shè)，在機(jī)械制造領(lǐng)域取得了突出的成就，到改革開放之后，我國基本上已經(jīng)成為現(xiàn)代化的工業(yè)國家，實(shí)現(xiàn)了在工業(yè)生產(chǎn)上的多項(xiàng)自主制造能力。公差配合作為機(jī)械制造中的一項(xiàng)重要技術(shù)，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和后期的裝配過程都十分重要，公差配合也因此受到行業(yè)人士的重視。

1 公差和配合

公差與配合是一門十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，通過人們?cè)陂L期的機(jī)械設(shè)計(jì)制造與裝備中總結(jié)出來的科學(xué)的理論。公差與配合對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造有著很重要的影響，可以直接決定零件質(zhì)量的好壞程度，同時(shí)也關(guān)系到零件在配合使用中的壽命。

1.1 公差的分類

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及裝配中，公差根據(jù)幾何參數(shù)可以分為尺寸公差、形狀公差和位置公差三類。尺寸公差是指零件被加工時(shí)，所要求的尺寸的變動(dòng)量，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，是最大極限值和最小極限值減基本尺寸的代數(shù)差所得。形狀公差是指單一實(shí)際要素所允許的變動(dòng)量，如平面度、圓度和直線度等。被測(cè)要素的幾何形狀公差是幾何形象的準(zhǔn)確性，不存在基準(zhǔn)的要求，有一定的獨(dú)立性。位置公差是指關(guān)聯(lián)實(shí)際要素的方向或位置對(duì)基準(zhǔn)所允許的變動(dòng)全量。被測(cè)要素的合格區(qū)域范圍為位置公差帶，被測(cè)要素在位置公差帶內(nèi)是為合格。

1.2 公差值

公差值就是公差大小的一個(gè)量，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造和裝配過程中，不同的精度要求對(duì)公差值也有一定的要求。公差值通常是用“IT”來進(jìn)行表示，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，公差值有二十個(gè)等級(jí)，用符號(hào)表示為IT0到IT18。

1.3 機(jī)械設(shè)計(jì)中公差配合的選用

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，公差配合的選擇主要內(nèi)容為基準(zhǔn)制的選擇和公差等級(jí)兩項(xiàng)內(nèi)容。以孔和軸的配合為例，基準(zhǔn)值的選擇主要有兩種，一種是基孔制，就是以孔為基準(zhǔn)件，配合軸的公差使用。另一種是基軸制，即以軸的尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，以孔的公差尺寸配合使用。在一般情況下，由于軸的使用和加工比較方便，加工工序較少，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)中以基孔制為主。另外，在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，如果是兩個(gè)基準(zhǔn)件互相配合，應(yīng)該嚴(yán)格的按照標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)定來進(jìn)行。比如軸承的配合，內(nèi)圈需要采用基孔制，外圈需要采用基軸制。公差的等級(jí)在實(shí)際的選用過程中，要遵循三個(gè)原則。首先，在保證零件的使用要求情況下，優(yōu)先選用最低等級(jí)的公差;其次，零件的基本尺寸大于500mm時(shí)，這時(shí)候應(yīng)該采用基孔制。第三，在孔和軸的配合中，先考慮優(yōu)先配合和優(yōu)先公差帶，再考慮使用常用配合和常用公差帶。

2 公差在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和加工，都離不開公差配合的使用標(biāo)準(zhǔn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)和加工中，對(duì)于不同的機(jī)械產(chǎn)品，需要設(shè)計(jì)人員與加工人員共同來完成，按照要求的規(guī)范來進(jìn)行。以石油鉆井設(shè)備為例，分析公差配合的應(yīng)用和選擇。石油鉆井設(shè)備的使用環(huán)境比較復(fù)雜，而且使用的場(chǎng)所比較偏僻，附近可能沒有任何維修和加工場(chǎng)所。因此，在石油鉆井設(shè)備設(shè)計(jì)制造中，要優(yōu)先考慮它的耐用性和經(jīng)濟(jì)性。

2.1 與軸配合時(shí)的公差選用

在石油機(jī)械中，一般情況下，軸一般標(biāo)0～+0.005如果是不常拆的話，就是+0.005～+0.01的過盈配合就可以了，如果要常常的拆裝就是過渡配合就可以了。我們還要考慮到軸材料本身在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候的熱脹，所以軸承越大的話，最好是-0.005～0的間隙配合，最大也不要超過0.01的間隙配合。但是不同的受載荷力的所選用的公差配合也不相同。一般情況下，受載荷力較大時(shí)選用H7/p6、H7/n6、P6-P8/K6、M7/k6、R8/k6、P7/h7;所受載荷較小時(shí)可選用公差H8/k7。

2.2 軸承件公差配合選用

與軸承配合的軸或軸承座孔的公差等級(jí)與軸承精度有關(guān)。與P0級(jí)精度軸承配合的軸，其公差等級(jí)一般為IT6，軸承座孔一般為IT7。對(duì)旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性有較高要求的場(chǎng)合（如電動(dòng)機(jī)等），應(yīng)選擇軸為IT5，軸承座孔為IT6。安裝向心軸承和角接觸軸承的軸的公差帶參照相應(yīng)公差帶表。就大多數(shù)場(chǎng)合而言，軸旋轉(zhuǎn)且徑向載荷方向不變，即軸承內(nèi)圈相對(duì)于載荷方向旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，一般應(yīng)選擇過渡或過盈配合。靜止軸且徑向載荷方向不變，即軸承內(nèi)圈相對(duì)于載荷方向是靜止的場(chǎng)合，可選擇過渡或小間隙配合（太大的間隙是不允許的）。

2.3 軸與鍵、轂的配合選用

普通平鍵與鍵槽主要是在寬度方向的配合，在高度方向必須是有間隙的。鍵寬度方向的公差帶一般按h8選擇，如果是松連接，軸按H9、轂按D10選擇，如果是正常連接，軸按N9、轂按js選擇。

3 結(jié)語

從上文的論述中可以看出，機(jī)械設(shè)計(jì)制造中公差配合是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)且復(fù)雜的工作，需要機(jī)械設(shè)計(jì)人員和制造人員充分的重視起來，任何一個(gè)細(xì)小的差別和疏忽都可能造成零件的不合格，對(duì)后期的機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生不良的影響。通過適當(dāng)?shù)墓钆浜希粌H能夠大大的增加零件設(shè)計(jì)和制造的成品率，同時(shí)也能降低成本。隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域也取得了突出的成就，但這一切都在是精密的科學(xué)理論等基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)的。所以對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造研究者來說，需要對(duì)公差配合等一些列基礎(chǔ)理論充分重視起來，才能在工作中得到有效的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]王穎輝.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[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018，No.257（04）：144+146.

[2]趙立勛.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[J].中國設(shè)備工程，2017（18）：199-200.

[3]易忠奇.機(jī)械產(chǎn)品制造中公差配合的選用[J].精密制造與自動(dòng)化，2015（04）：49-50.

作者簡(jiǎn)介：周美容（1971-），女，湖南永州人，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。