公差配合在機械設計與機械制造中的應用分析

劉叢叢

摘要：作為工業領域中具備較高重要性及價值的一部分，機械制造業的發展質量高低，可將國家科學技術的發展水平較為直觀的展現出來。因此，對機械設計及制造加以深入的研究和分析至關重要。本文主要探討了公差配合在機械設計與機械制造中的應用分析。

關鍵詞：公差配合;機械設計;機械制造;應用分析

引言

國家經濟發展加快，促進了我國機械設計及制造。尺寸、形狀和位置參數超出公差的確定要求，對不確定度小于20%的坐標測量機（CMM）進行校核，對測量點的數量和最優位置的測量策略，以及根據給定規則進行強大的軟件和評價程序。

1.公差配合在機械設計中的應用

對于用三坐標測量機測量工件的質量控制，無論是測量點的有效數目和位置，還是確定整體工件的尺寸、位置和形狀的最小偏差的正確評定，都是經濟制造的保證。實現這一廣義目標函數的思想，除了提供個人特征的已知數據外，還開辟了基于最小區域目標函數，局部不同公差復合特征數據拼接的新方法。[1]

如果忽略了形狀偏差、尺寸和位置偏差之間的依賴關系以及工件不對中的影響，那么就會計算出過大的位置偏差;

如果對輪廓測試的協調系統優化沒有考慮到各個異型材零件的不同公差，則評估將不會顯示出最小的形狀偏差。[2]

因此，對于用三坐標測量機測量的工件進行質量控制，只要有足夠的測量點數量和位置，就只有對整個工件的尺寸、位置和質量偏差進行正確的評定，才能保證整個工件的經濟制造。實現這一通用目標函數的思想，除了為工業特征提供已知的數據外，還開辟了一套新的任務集。筆者研究了基于最小區域目標函數，局部不同公差復合特征數據擬合的新方法。

2.公差配合在機械設計及制造

2.1基于最小區域原理的數據擬合

基于最小二乘原理（Gauss）的數據融合算法是協同測量技術中幾何元素參數化的常用方法。在此，幾何元素通常是直線、平面、圓柱、錐、球體等單一特征，由一組直線、多圓柱、連通弧形輪廓、自由曲面或雕刻縫合面組成的多邊形等復合特征，以及凸緣鉆孔等特征的特征。用最小二乘法和最小Z0ne原理對幾何元素進行參數化，必須滿足正交距離回歸（ODR）的重要條件。因此，要最小化的殘余量必須垂直于最佳擬合特征[1]。特別是對于最小二乘參數化，很多的解和算法都是眾所周知的。

2.2最小區域原理的數據點誤差

除了最小二乘解外，根據最小區域原理（Chebyshev）的最佳ft算法（Chebyshev）對數據進行評價也變得越來越重要。基本任務之一是根據ISO?1101計算幾何元素的形狀偏差。幾何單元的參數被確定，使得正交形狀偏差最小。到目前為止，關于ODR最小極大解以及個別幾何元素之間的解和算法的研究還很少。這也是CMM中的最小區域逼近僅局限于簡單的幾何元素而在CMM中不很常見的原因，但由于其對數據點誤差的敏感性，也存在嚴重的最小區域擬合精度問題。如果適合的數據集包含隨機錯誤（通常是在掃描點的情況下）或任何異常值，這些錯誤的點將決定最終的解決方案。因此，數據點驗證是極小區域fttig過程之前的一個非常重要的步驟。數據驗證應包括兩個步驟：

用常用方法消除異常值。如果測量了大量的點，就可以刪除幾個點。但是必須使用不刪除描述局部形式偏差的有效點的算法。[3]

低通濾波，以減少局部隨機誤差。根據隨機誤差的性質，濾波過程也必須是具有截斷長度的ODR濾波器，因為在具有掃描控制的三坐標測量機中它們是常見的。

最常見的最小區域算法最嚴重的缺點，是它們對整個數據集或幾何元素具有恒定的區域寬度。如前所述，實際工件測量數據的評估需要由復合特征的個體公差定義的不同區域寬度的算法。[4]

3.最佳擬合算法對公差進行考慮

3.1優化變換參數

公差適合作為極小極大解與定義的區域寬度避免了這個問題。采用最佳擬合算法對公差進行了考慮，并在考慮距離f及其公差的情況下，對標稱輪廓點的位置進行了優化。

任務是將點（特征中點）與定義的公差區域相結合，因為存在著流動類型。根據ISO?1101的位置公差的圓形公差區域;角定向矩形公差區公差是定向的一維公差。對于上述公差f?t，每條直線給出了用于優化變換參數的線性系統的約束條件。根據公差字段的數量和類型，約束的總數為（對于圓形公差字段為8邊多邊形）。該線性系統可以用通用單純形法求解符號-無約束變量，并給出了最優變換參數和容差FI因子Ф的求解方法。

3.2輪廓的公差擬合

固定公差擬合方法是Werth?MesstechnikGie?en的WinWerth軟件的一個集成部分。零件的作用導致異型材的不同公差。用光學CMM和圖對實際部分進行任何位置的掃描。5B包含掃描點的坐標（超過4.000點）。

很容易就會發現，許多型材截面超出了所需的公差，特別是在公差要求較高的型材區域。

使用公差擬合方法后的情況，外層盡量減少到一些小的部分，可以看到與實際比較相關的附加協調變換。[5]

結束語

綜上所述，基于國家科學技術水平的不斷提升，協同測量技術已發展成為汽車、機械制造、塑料成型等行業幾何質量控制的重要工具，機械零件的功能日益提高，公差對精度的要求越來越高，這就導致了確定幾何偏差和幾何工件公差不存在任何誤差的測量和評價策略。我們理應重視對相關方面的研究，合理吸收和借鑒其他優秀經驗，推進國家機械制造領域的長遠、穩定發展進程。

參考文獻：

[1]孟丹.公差配合在機械設計與機械制造中的應用分析[J].冶金管理，2020（03）：68+70.

[2]蔣雪.公差配合在機械設計與機械制造中的應用分析[J].花炮科技與市場，2019（02）：206.

[3]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）：199-200.

[4]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.

[5]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（05）：54-55.