機械產品設計中公差與配合的選擇

【摘 要】公差與配合的選擇在機械產品的設計與制造中非常重要，它直接影響產品的使用性能和加工成本。公差與配合選擇的原則是：在滿足使用要求的前提下，力求最大的技術經濟效益。 如何選擇公差與配合，在機械產品的設計與制造過程中，直接影響產品的使用性能和加工成本。

【關鍵詞】機械產品設計；公差；配合

一、基準制的選擇

公差與配合選擇的第一步是選擇基準制，也就是選基孔制或基軸制。基孔制和基軸制的選擇主要從產品結構、工藝性能和經濟效益等多方面綜合考慮。一般情況下選用基孔制。但是對于下面三種情況，采用基軸制比較經濟合理。（1）在農業機械、紡織機械和建筑機械制造過程中，因上述機械精度要求不高，選擇具有一定精度（IT9～IT11）的冷拉鋼材做軸時，不必切削加工就可直接使用，因此應選用基軸制。（2）在同一基本尺寸的軸的不同部位上，裝配幾個不同松緊要求的孔的零件時，為方便加和利于裝配，應該選用基軸制。（3）任何與標準零部件配合的孔和軸，必須以標準件為基準。例如滾動軸承的內圈與軸頸的配合采用基孔制、外圈與軸承座孔的配合則采用基軸制。

二、標準公差等級的選擇

公差與配合選擇的第二步是確定公差等級。合理的選擇標準公差等級，就是要正確的處理零件的使用要求與制造工藝、加工成本之間的關系，一般按以下原則確定標準公差等級；

（1）在滿足零件使用要求的前提下，盡量選用級別較低的公差等級。以保證技術經濟效益的最大化。（2）聯系加工工藝來考慮。設計中一般先根據使用要求確定配合公差Tf，因為配合公差等于孔的公差加上軸的公差，所以我們在分配配合公差時，必須遵守等價原則：使孔和軸的加工難易程度相等。在間隙配合和過渡配合中，當公差等級≤8級時，或過盈配合時的公差等級≤7級時，常用尺寸的孔比相同等級的軸加工起來要困難，加工成本相對也高些，為了使組成配合的孔和軸工藝等價，選用公差時可把軸的公差比孔的公差定高一級；例H5/g4、H6/P5等；對于精度較低的配合可選同級配合，例H9/g9。（3）聯系配合性質來考慮。對過渡配合或過盈配合，一般情況下不允許間隙和過盈的變動范圍太大，因此公差等級不能過低（一般可取孔為≤IT8，軸為≤IT7級）。對于間隙配合來說，間隙小的配合公差等級應高些，間隙大的配合公差等級應低些。（4）聯系相配的零部件的精度來考慮。例如與滾動軸承相配合的軸頸和外殼孔的精度，取決于軸承的精度等級；即相配合零部件的精度等級要相等。而確定孔、軸公差等級方法主要有類比法和計算—查表法。第一，類比法：類比法就是把現有的經驗資料和設計要求做對比、根據不同的使用要求對經驗資料做一定調整的方法。第二，計算—查表法：計算—查表法就是根據已知配合的極限過盈或間隙，先計算出配合公差，再把配合公差合理的分配給孔和軸，最后通過查{標準公差表GB/T1800.3-1998}確定孔和軸的標準公差的方法。

三、配合種類的選擇

公差與配合選擇的第三步是選擇配合種類。進行配合的選擇時，要盡量選用國家標準推薦的優先或常用配合。配合的選擇方法包括類比法、計算法和實驗法三種。

1.類比法。使用類比法時要做好以下兩方面的工作：（1）認真分析工作條件和使用要求分析時要充分考慮孔和軸工作時的相對狀態：如運動方向、速度、精度和連續工作時間，承受載荷情況，工作溫度和潤滑條件，裝拆情況和材料的機械性能等。根據工作具體條件的不同，相應的改變孔、軸配合的間隙量或過盈量。（2）確定配合類別及基本偏差。配合類別包括間隙配合、過渡配合和過盈配合三種情況。第一，間隙配合的選擇工作時孔和軸之間有相對運動、或雖無相對運動但要求裝拆方便的孔和軸的配合，應該選用間隙配合。其間隙大小與孔軸之間的相對運動速度有關，速度高、間隙要大一些，速度低、間隙可以小一些。第二，過渡配合的選擇。結合件要求定心精度很高時，或要求裝、拆較方便的孔和軸之間的配合，應采用過渡配合（如軸與較高精度齒輪的配合等）。為保證定心精度，過渡配合的最大間隙要小；為裝拆方便，過渡配合的最大過盈也不能大；相應的配合公差也就比較小。所以過渡配合的孔和軸的公差等級比較高。對不常裝拆、傳遞載荷大、震動大和對中性要求高的情況，一般選用較緊的過渡配合，否則選用比較松的過渡配合。第三，過盈配合的選擇。對于受力較大，需要利用過盈來保證固定或傳遞載荷的孔、軸之間的配合，應選擇過盈配合。在確定了配合類別之后，進一步選取合適的基本偏差。選取中盡量選用優先配合和常用配合。

2.計算—查表法。用計算—查表法確定配合時，首先我們要根據設計給定的極限間隙或過盈，計算出配合公差，然后把配合公差按工藝等價原則初步分配給孔和軸，再查標準公差表分別確定孔和軸的標準公差值。確定好標準公差后要檢驗一下，看看孔和軸的標準公差之和是否大于設計給定的配合公差。第二步是確定基準制；如設計無特殊要求，一般選用基孔制。第三步我們通過由設計給定的極限間隙或極限過盈，確定非基準件的基本偏差代號。最后一步是驗算極限間隙或極限過盈。如果由標準公差得出的極限間隙和極限過盈在設計所給定的范圍內，選用的配合符合要求。