公差配合在機械設計與機械制造中的應用探微

馬志剛

（新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453000）

在各行各業的建設與生產過程中都涉及到了機械設計和制造，這是促進我國國民經濟建設的重要內容，機械設計制造水平的高低在很大程度上影響著一個國家的經濟發展和科學技術提升。相較于西方發達國家來說，我國機械設計制造行業起步較晚，發展相對較為落后，在改革開放之后才真正意義上成為了現代化的工業國家。對于機械設計與制造來說，公差配合是其中的一項重要技術，對于零件的設計、生產和后期的裝配發揮著關鍵作用，因此，有必要高度重視。

1 公差和配合的介紹

公差配合不僅是一項特殊的機械設計制造技術，更是一門特殊的、具備一定嚴謹性的學科，是人們在機械設計與制造行業中，通過不斷總結和探尋所梳理的經驗和理論。在機械設計與制造過程中，公差配合技術的應用發揮著重要作用，在很大程度上影響了零件質量的好壞以及零件整體的使用壽命。

1.1 公差

公差指的是在相對參數范圍內可以允許的最大數值。針對零件的機械設計和制造來說，幾何參數指的是零件的直徑和長度，其中涉及到的幾何參數既包含零件實際加工時的參數，也包含相應的化學參數。若想有效保證零件的互換性，就需要在實際生產過程中適當調整和變動幾何參數。

1.1.1 公差的分類

站在幾何參數的角度可以將公差分為三個種類，分別是尺寸公差、形狀公差和位置公差。尺寸公差指的是極限值與基本尺寸之間代數差；形狀公差指的是在零件加工過程中所允許的變動量的一個范圍；位置公差指的是在零件加工過程中對于方向和位置方面所允許的變動量的范圍。這其中提到的范圍即位置公差帶，處于位置公差帶內的數值便可以稱之為合格參數。

1.1.2 公差值

公差值，代表的是公差的大小，具體到某一個數量。通常情況下用“IT”來表示，在實際機械設計與制造過程中，不同精度的零件對公差值也有不同的要求。

1.2 配合

配合指的是針對尺寸一致的孔與軸之間的位置關系，對其進行適當的過渡和過盈配合，過程中配合公差直接會影響到零件的配合精度，因此相關人員應該注重配合精度的提升，盡可能的降低零件公差數值，有效提高零件加工精度。

配合制，即指相同極限制下的軸與孔配合的有效制度，主要可以分為兩種，分別是基孔制和基軸制。基孔制指的是在基本偏差未發生變動的前提下，公差帶和不同偏差軸之間的有效配合；基軸制指的是基本偏差，未發生變動的前提下孔與軸公差帶之間配合。

2 公差配合在機械設計及制造方面的應用

在機械設計和機械制造過程中，要想有效提高零件精度，保證零件加工質量，必須要結合實際情況，重視公差配合技術的應用。結合實際情況合理選用基準制與非基準制，充分考慮到機械制造中可能出現的所有問題，并針對實際情況采取有效的解決策略，確保可以在解決問題的同時準確控制公差值，最終從根本上提升零件加工配合質量，有效促進機械設計與制造水平的強化。因此在實際機械設計與制造過程中，公差配合的應用具體可以表現在以下幾個方面：

2.1 機械設計中關于公差配合的應用

在機械設計行業中，對于零件產品的壽命和使用性能來說，公差配合有著很大影響，在進行機械設計的過程中，必須要結合產品的實際情況來合理進行公差配合的應用與實施，然后結合實際情況進行分析和探討，選擇最佳的公差配合方式，從根本上保證經濟效益。對于零件加工來說，公差配合選擇方式也存在一定差異，因此要結合實際產品的類型和基準制來進行配合件的選擇與考量。高度重視基準孔的優先選擇，對于一些特殊情況也可以選擇應用基準軸，過程中必須要將優先配合放在首要位置，然后再考慮普通配合。

涉及石油鉆井機械設備的時候，必須要對公差配合的應用標準和具體方法進行創新與改進，這主要是因為該類機械設計通常處于一些惡劣的環境中，因此在實際進行設計操作的時候必須要充分考慮到其經濟性和耐用性特點。在合理選擇公差配合的基礎上，對設備鏈輪和配合操作中齒輪對于負荷的承受能力進行全面的分析。由于所受荷載存在一定差異，因此設備的公差配合也存在很大不同，但在具體的實施過程中，必須要全面考慮到零件的實際特點，這樣才能更好保證所選偏差值的合理性。對于車床夾具公差的選擇，既要充分考慮到所規定的公差配合設計標準，同時也要認真分析其經濟性和實用性，這樣才能更好的提高公差配合選擇和應用的科學性與合理性。

2.2 機械制造中關于公差配合的應用

2.2.1 設備維護

近年來，隨著社會經濟的不斷發展，我國工業機械設計及制造領域發展不斷加快，且逐漸形成了一套具有標準性和實用性的選用標準。國家相關部門對此也出臺了有關政策和制度，明確了選擇標準。在公差配合中，計算法和類比法相對來說出現頻率較高，類比法簡單來說就是根據目前的公差等級來對零件制造工藝的特點進行全面分析，然后在此基礎上確定工程等級參數。過程中首先要按照相關標準確定配合類別；然后選擇恰當合理的配合方法；再針對實際工作情況來合理調整配合的松緊度；最后明確所選擇的配合方式。這種方法是目前應用最為廣泛的配合方式之一。計算法相較于其他方法來說較為復雜繁瑣，其中會涉及到大量的計算，不夠方便簡潔[1]。也正是由于這一特點的存在，導致實際應用相較于類別法來說頻率較少。

除此之外，需要注意的是在實施配合選擇操作的時候，必須要嚴格遵循以下原則：

1）優先利用基孔制：在具體機械設計生產制造過程中，必須要充分考慮到多方面的現實情況，保證實際生產經濟效益可以得到有效提升。

2）準確區分不需要應用零件的加工方法：在進行公差配合選擇之前，必須要充分考慮到零件加工的現實情況，包括現實加工需求、配合調整操作的實施，從多方面充分減少加工過程對于整體配合的影響，這樣才能更好提高機械產品加工質量。

3）對于一些需要經常更換的零件，可以對松合度進行適當的提升；如果零件使用頻率較低，且不需要經常更換便可以適當提升配合方式的松緊度。最典型的例子便是制漿造紙設備，這種設備的使用多數時間都處于較為惡劣的環境中，因此零件需要頻繁更換，所以在實際進行操作的過程中，應該考慮到以下相關因素：

①對配合部位的裝配方式和受力情況進行具體分析和調查，通過盈配合方式來實現依靠配合面的彈力完成扭距傳遞操作[2]。在這一過程中，如果扭距大小相同，且選用了具有一定差異的裝配方法，那么在配合方式上也會存在一定的差異；但如果僅僅是利用配合面所發揮出的定心功能，便可以選擇相同的配合方式。

②對零件裝配的困難程度進行分析和調查。如果過程中所選擇的配合方法過盈量較大，那么便會提升零件拆卸和配合的難度，這樣便會嚴重影響到造紙廠后續每一個環節的具體施工和操作。

2.2.2 個體零件生產

在生產零件的過程中，必須要考慮到公差值的選擇和項目的具體情況。在進行機械設計與制造的時候，根據零件的直徑和長度來選擇公差值，且要嚴格遵循以下原則：

1）對檢測對象的幾何性質以及其所具備的經濟性和實用性進行全面的考慮，總結其使用價值；應用類比法來選擇公差等級和公差值，這一過程中，相關人員應該予以高度重視，必須要在滿足基本要求基礎上來選擇一些低等級和大數值的公差，這樣才能有效保證相關參數之間的配合性[3]。

2）如果需要加工和生產大量的零件，那么可以通過擋塊兒來控制零件加工尺寸。在具體操作的過程中，僅僅需要對加工對象的尺寸進行適當的調節即可，這樣就可以從根本上保證零件的生產加工質量。

3）如果生產單個零件，則可以利用人工操作來控制零件的加工尺寸。比如選擇人工手段來調整和控制孔的加工尺寸，嚴格控制其最小極限值；在加工軸的時候，需要將尺寸控制在最大的極限值處。從某種角度來講，只有在生產大批量零件的時候，其尺寸變化才符合正態分布規律，而在這一過程中零件公差配合，也與這一規律有著密切聯系。這也可以從另一個角度體現出如果生產大量零件，則不會出現極限配合尺寸的問題，但如果是生產單個零件，便會受到人工控制操作的影響，從而還有可能出現極限配合尺寸的情況[4]。

3 結語

綜上所述，近年來我國社會經濟發展迅速，科技不斷進步，誕生了各種各樣先進的技術手段，在這種環境下，我國機械設計與制造行業也得到了快速的發展，技術水平不斷提升，且獲得了很多優異的成績，公差配合技術便誕生于這一環境中，在機械設計與制造行業得到了廣泛應用，發揮著不容忽視的重要作用，對此必須要予以高度重視。但是從當前的實際情況來說，我國在這一方面的研究相較于西方發達國家還有待進一步提高。對此必須要結合實際情況選擇合理的應用方式，積極進行創新與改進，探索更多的方法，總結更多的經驗，這樣才能更好促進我國機械設計與制造領域的良好發展。