公差配合在機械設計與制造中的應用研究

寧曉雷

【摘要】在機械設計與制造中，機械產品的零件 都有固定的標準尺寸，但是在實際的生產過程中，由于車床精度和生產人員的影響，每個制造的機械零件的尺寸都是不完全一樣的，都會有一定的誤差，這就對之后的零件的裝配組裝造成了一定的影響。 因此，在機械設計與制造過程中，公差配合就顯得尤為重要。

【關鍵詞】公差配合;機械設計;機械制造

國家經濟發展腳步逐漸加快，促使我國機械設計及制造領域也取得了較為可觀的發展，創造出了更多的經濟及社會效益。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。由于機械制造存在工藝性復雜、產品零件多樣性等特點，其生產時間較長，成本較高。因此，有必要對機械設計與機械制造中所應用到的公差配合進行分析，使機械產品滿足相關標準化和準確性的要求，從而獲得質量保障。

1 、公差與配合

1.1 公差簡述

機械設計、制造中，公差的定義是機械零件尺寸參數的可接受極限波動區間。尺寸參數一般包含零件的幾何尺寸、物理化學參數。幾何尺寸公差是指機械幾何參數的變動區間，這里面包括零件的形狀、位置等等;物理化學參數公差是指機械零件的物理化學參數的波動區間。

1.2 配合簡述

機械設計、制造行業中，配合的定義是具有同樣的公稱尺寸而且相互進行配合的孔軸。一般而言，有 3 種配合方式，即過盈、間隙和過渡配合。配合制的定義是指具備相同極限值的孔和對應的軸在相配合時所應用的制度。按照基準不同，可以分為基軸制和基孔制兩種。基軸制是以軸所在的公差帶為標準，從而和帶有不同基本偏差孔的公差帶進行配合;基孔制是以孔所在的公差帶為基準，從而和帶有不同基本偏差軸的公差帶進行配合。

1.3公差的分類

在機械設計制造以及裝配中，公差根據幾何參數可以分為尺寸公差、 形狀公差和位置公差 3 類。 尺寸公差是指零件被加工時， 所要求的尺寸的變動量，在實際計算時，是最大極限值和最小極限值減基本尺寸的代數差所得。 形狀公差是指單一實際要素所允許的變動量，如平面度、圓度和直線度等。 被測要素的幾何形狀公差是幾何形象的準確性， 不存在基準的要求，有一定的獨立性。 位置公差是指關聯實際要素的方向或位置對基準所允許的變動全量。 被測要素的合格區域范圍為位置公差帶，被測要素在位置公差帶內是為合格。

1.3 公差值

公差值就是公差大小的一個量，在進行機械設計制造和裝配過程中，不同的精度要求對公差值也有一定的要求。 公差值通常是用“IT”來進行表示，在機械設計中，公差值有 20 個等級，用符號表示為 IT0 到 IT18。

2、公差配合在機械設計與制造中的應用

2.1公差配合在零件制造中的應用體現

在零件的機械制造中，一般而言，零件的實際間隙要比機械設計的間隙小一點，因此需要按照標準手冊規定的互換性和配合工差要求進行嚴格配合。針對那些制造難度較大，或者對精度有較高要求的零件，為了進一步保證零件的合格率，需要進行二次加工，即利用已知公差尺寸的零件或者公差之間進行配合的零件，重新加工。

2.2機械設計中公差配合的應用

首先，基準制的應用，以軸、孔相互配合為例，基準值的選用需要選用“基孔制”，選擇“基孔制”的原因是軸的加工精度相對孔加工來說，更容易控制，采用“基孔制”進行機械設計，能有效減少加工過程中精度的測試、效驗次數，減少加工工序，從而降低零件加工成本，值得注意的是，如果多個零件需安裝在同一根軸上，為保證有效配合，就需要采用“基軸制”進行機械設計。若兩個標準件需要實現有效配合時，需要嚴格按照標準件規定的基準制進行設計。舉例而言，軸承配合的實現，內圈設計需要采用基孔制、外圈設計則要采用基軸制。另外，在機械設計的過程中，基準制的應用還要綜合考慮其余特殊情況。其次，機械設計公差等級的選用。在機械設計的過程中，需要根據以下原則來選用公差等級：①在能滿足機械零件基本使用需求的情況下，需要盡可能選擇低等級公差，以此來優化施工步驟，降低加工成本。②零件的基本尺寸為500mm，并需采用高配合等級時，考慮到孔和軸的加工難度，一般情況下，需要采用“基孔制”進行設計。在我國現行的標準中，如若公差等級高于 IT8，軸的公差等級比孔的公差等級要低一級。最后，配合的應用。在考慮零件配合的時候，需要綜合考慮到優先公差帶、優先配合、常用配合、常用公差帶，最好選用優先公差帶、優先配合，也可根據實際情況選擇適用于軸、孔加工的公差帶。

2.3公差配合在機械設計與制造中的綜合應用

從最初的設計、改進到最終的應用生產，機械類產品的每一個環節都需要公差配合的參與。例如，在生產螺絲與螺母時，如果螺絲的尺寸偏大或偏小，就不能夠與螺母匹配，所以人們要提前進行公差分析，根據不同類型機械的要求對不同產品進行加工設計。公差配合在解決機械設備的故障中也發揮了舉足輕重的作用，由于諸多人為因素、物理條件的影響，正常運轉的機器可能會在工作時出現障礙，這就離不開專業維修技術。維修設備時，有不同的工差配合種類選擇的原則，主要包括：一是在組裝配合部位零件時要分析受力情況和接觸形式，在配合面上不同零件傳遞扭矩的方式不同;二是在選擇配合方式時要考慮到零件的實際情況，根據零件的性質來確定配合方式是緊或松;三是要根據零件的不同性能選擇公差配合等級。確定公差配合的類型時，人們要使經濟效益最大化。同時，基準制與非基準制的選擇對于配合件是至關重要的。

3、結語

在機械設計與制造過程中，不同型號的機械產品都有一定的標準，但在實際生產中，由于各種因素的影響，工具尺寸不可能達到完全一致，工差配合就顯得尤為重要。本文研究了公差在機械設計與機械制造中的應用，認為人們應按照不同的公差類型選擇合適的公差配合，使機械設計更為合理，機械制作更為高效，機械使用更為方便。

【參考文獻】

參考文獻：

[1] 趙立勛. 公差配合在機械設計與機械制造中的應用初探[J]. 中國設備工程，2017（ 18） ： 199.

[2] 趙丹. 公差配合在機械設計與機械制造中的應用研究[J]. 科技展望，2016，26（ 23） ： 95.

[3] 鄒樺，石蓮英. 公差配合在機械設計與機械制造中的應用[J]. 時代農機，2015，42（ 5） ： 54.