公差配合在機械設計與機械制造中的應用初探

曹石

【摘 要】生產中往往把零、部件的精度適當降低，以便于制造。然后再根據實測尺寸的大小，將制成的相配零、部件各分成若干組。使每組內尺寸差別比較小。最后再把相應組的零、部件進行裝配。這樣既解決了零部件的加工困難，又保證了裝配的精度要求。本文主要分析了公差配合在機械設計中的應用，供讀者參考。

【關鍵詞】公差配合；機械設計；應用

一、公差與配合概述

（一）公差

公差是零件實際幾何參數允許的最大變動量，其中幾何參數既包括機械加工中的幾何參數，也包括物理、化學等參數。對于機械制造，零件的幾何參數主要指尺寸（包括長度、直徑、角度等）、幾何誤差、表面粗糙度等。要保證零件具有互換性，在滿足使用性能的前提下，只要使同一規格零件的幾何參數在一定范圍內變動即可，沒有必要也不可能使它們完全一致。公差根據幾何參數可分為尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度三大類。其中尺寸公差是允許零件尺寸的變動量。幾何公差分為形狀公差、方向公差、位置公差、跳動公差。形狀公差是指單一實際要素的形狀所允許的變動全量；方向公差是指關聯實際要素的方向對基準的變動全量；位置公差是指關聯實際要素的位置對基準的變動全量；跳動公差是限制被測實際表面相對基準軸線的變動全量。表面粗糙度是指由零件表面的較小間距和峰谷組成的微觀幾何形狀誤差。所謂公差值，就是指公差大小的一個量。對于尺寸公差，國家規定20個標準公差等級，即IT01、IT0、IT1……IT18共20級，其中8級為中等精度，常用高精度有7級、6級、5級，常用低精度有9級、10級、11級、12級。對于幾何公差，根據幾何公差項目不同，國家標準對11項幾何公差（除線、面輪廓度公差、位置度公差外）作了規定，圓度、圓柱度劃分為13級，即0～12級；其余的劃分為12級，即1～12級。對于粗糙度值，其分布采用了優先數系的派生系列規則，即常用的為0.4、0.8、1.6、3.2、6.3、12.5等。

（二）配合

配合是指公稱尺寸相同的、相互結合的孔和軸公差帶之間的關系。根據孔、軸公差帶不同位置關系，配合可分為間隙配合、過盈配合、過渡配合。配合精度是指配合后間隙或過盈的變化范圍的大小。配合公差。配合公差決定配合精度，所以要提高配合精度，使配合后間隙或過盈的變化范圍減小，就應減小零件的公差，即要提高零件的加工精度。配合制（也稱基準制）是指同一極限制的孔和軸組成配合的一種制度。它可分為基孔制和基軸制。基孔制是指基本偏差固定不變的孔的公差帶與不同基本偏差軸的公差帶形成的各種配合；基軸制是指基本偏差固定不變的軸的公差帶與不同基本偏差孔的公差帶形成的各種配合。

二、實例分析

在虛擬環境下建立零件模型，分析公差原則的應用條件，通過用戶接口進入尺寸模塊，在此基礎上進入公差模塊選擇相應的公差原則，生成模型數據；對于不滿足要求的公差，重新進行分析、修正，達到配合合理，實現公差原則的選用與CAD系統的集成，流程為圖1所示：

根據此流程，利用面向對象的可視化軟件，在虛擬環境下設計立式電動機的凸緣與機座孔的模型，如圖2所示，要求電動機軸與機座孔在配合狀態下保持間隙為0的間隙配合。根據上述公差原則的應用范圍，為了確保孔軸配合的精度，決定采用包容原則，利用最大實體邊界限制孔軸形位公差的變化量，以保證指定的配合性質；同時為了提高裝配精度，設定基準A平面，孔和軸相對于定位平面A限制垂直度要求，以避免兩平面貼合時孔和軸有可能產生局部過盈，使裝配發生困難，綜上所述，采用關聯要素的包容原則或最大實體原則的0形位公差滿足上述要求。根據功能要求，進入形位公差庫，提取垂直度公差，設定最大實體的0形位公差值及相關符號，從而保證指定的間隙定位配合。

【參考文獻】

[1]沈志昕.公差配合在機械設計與機械制造中的應用[J].農機使用與維修，2018（04）：75.

[2]蘇遠彬，李素平.機械設計中極限與配合、形位公差及公差原則的確定[J].機械工業標準化與質量，2007（06）：31-35+1.

[3]張瑞洪.用預定精度法確定機械設計公差與配合的研究[J].機械設計，1993（05）：39-41+44-61.