公差配合在機械設計與機械制造中的應用

趙力銘

摘 要：機械設計的關鍵是設計人員根據機械真實應用原理和運動模式，進一步科學規劃與設計零件的實際尺寸與應用模式，從而優化生產流程。針對設計人員來講，是否選擇標準化的設計零件，相應影響了機械制造，要想在最大程度上減少誤差造成的不良后果，應根據科學要求，保證產品生產水平。

關鍵詞：公差配合；機械設計；制造

引言：

利用控制精度與產品表面質量綜合再現公差配合與產品質量的聯系。其中牽涉的精度控制是指在生產要求相同的前提下加工零件，由于各類因素約束，在大小、形狀等方面產生一些操作差異，迫切需要采取科學公差。與尺寸有關的精度，關鍵是對加工表面相同基準尺寸的誤差嚴格把握；彼此位置精度，對加工表面與基準間的彼此位置誤差合理掌控。幾何精度，對加工表面形成的結合差異全面掌控，涉及平面、直線等。只有把握這些精度，才可以更好地應用公差配合。

一、公差與配合

（一）公差概述

在機械設備制造中，公差定義是指機械零件尺寸參數可以承受的極限波動區域。這部分參數包括零件幾何尺寸、物理化學參數。幾何尺寸公差是機械幾何參數改變區域，牽涉到零件的形狀和位置等；物理化學參數公差是指機械零件的物流化學參數變化區域。

（二）配合概述

在機械設計與制造行業中，定義的配合是擁有相同公稱尺寸并且彼此配合的孔軸。通常來講，包括過盈、間隙和過渡三種配合方式。

配合制是指擁有同樣極限數值的孔與軸在彼此配合中根據的制度。結合不同基準，包括基軸制與基孔制兩種。基軸制標準是軸產生的公差，進一步配合不同基本偏差孔的公差；基孔制基準是圍繞孔形成的公差，進一步配合不同基本偏差軸的公差[1]。

二、公差配合的選用

（一）公差配合意義

現代化機械生產對規范化要求更高，規定各種工具的型號標準，機械零件生產公司在不同區域能夠互換，保持一致的規格，無需重新設計，保證機械生產零件在公差范圍獲得對應尺寸。機械制造中包括幾何參數與力學性能之間互換，制造中存在各類缺乏穩定性的因素，任何一種機械都無法達到百分之百的統一，在機械設計制造過程中必須對公差預先設定，針對機械制造來講，公差主要是制造品提供幾何參數的變化范圍，可以產生一部分誤差。

在設計中必須慎重思考基準制，其通常應用在普通軸孔配合中，使加工軸更為輕松，利用基準能夠節省時間，獲得精確的尺寸，更好實現標準化批量生產。基準明確之后，可以選擇不相同的公差等級，提示出制造的精確度，通常來講，公差等級自然越高越好，但在實際生產中，要想獲得最大化經濟利益，在滿足實際標準時選擇偏低公差等級，節省了投入成本[2]。

（二）三種類型不同的公差選擇

結合軸孔存在的大小間隙，人們可以選擇相應型號配置，當間隙較大時選擇H11/c11，比如手動式發電設備。空轉帶輪選擇H9/d9與軸配合，間隙偏小，但還能轉動。精密間隙通過H8/f7進行配合。大多數情況下過渡配合還可以選擇精密配合，應用過程中盡量保證參數精密性，提高拆卸便捷性。若軸與孔難以發生對應運動時，科學選擇過盈配合，固定軸孔統一承擔負荷，較大的過盈量傳遞的力量也更大。比如，貨車的輪圈與輪轂應防止在運動中出現移動，采取溫差法對二者配合裝配。

三、公差配合應用

針對機械設計與制造來講，應高度關注公差配合發揮的作用，合理選擇基準制與非基準制，綜合思考機械制造中存在的問題，通過科學解決手段，處理相應問題，并明確與控制公差值，提升實際配合水平，相應提高制造能力。

（一）應用在機械設計中

圍繞公差配合，是否正確選擇直接影響了產品質量。所以，在設計中，嚴格選擇每個位置的零件，全面分析實際情況，保證合理的選擇模式。公差配合希望了以獲得最大化利潤，遵守這些原則：

第一，選用基準制。綜合考慮基準制，在特殊情況下合理使用基軸制，若應用的制作軸擁有公差等級，在相同軸上配置零件，最終利用基軸制。在一部分情況下，還能選擇非基準制，結合具體情況貫徹落實[3]。

第二，選用配合。可以選擇類比方法，盡可能利用優先配合模式，之后對經常使用的配合應用整體思考。

圍繞單一零件分析，主要是為了科學選擇公差等級與值，首先，公差項目需要為幾何公差選擇，實際表現為，根據特征要素，結合應用零件要求，合理實施選擇。其次，選擇公差等級方面，采用類比方法，使用等級不高的公差值。要想達到工藝等價，應嚴格控制尺寸和公差區域，通常采取軸高于孔的配合。

在具體生產過程中，極限量具應用無法直接檢測零件加工的實際尺寸，通常狀況下，只是整體判斷過止端極其零件是否合格。在設計中應用這部分量具，無形中增加了誤差概率。即便是零件在尺寸基石范圍內，也無法達到整體配合需求。要想保證工藝的等價，基本尺寸應小于500mm，標準公差明顯小于IT8，國標準薦孔明顯低于軸級，進一步達到配合要求；基本尺寸超過500mm，基本尺寸低于3mm或者是標準公差超過IT8時，國際推介孔緊密配合同級軸。針對過盈問題，應嚴格控制配合公差等級，一般情況下，孔的標準公差必須低于IT8。比如，在設計石油鉆井設備時，科學設計公差配合，避免按照傳統標準開展合理選擇。主要是由于其在比較惡劣的環境中應用，對這類型設備設計時，主要思考耐用特點與經濟性。綜合分析，在科學選擇配合公差的前提下，在操作設備鏈輪中全面分析齒輪承受的負荷。由于荷載存在大小差異，相應產生不同的公差配合[4]。

（二）應用在機械制造中

針對基準制選擇來講，其在齒輪和聯軸器中應用。非基準制應用在平鍵和殼孔，僅需要標記軸公差，從而利用P6。殼孔緊密配合軸承內圈，建議選擇k7。鍵槽配合平鍵，保證二者之間的寬度。

在現實選擇中，綜合思考設計狀況，配合對象是相對較松的零件，同時，根據零件要求與應用途徑，明確公差數值，在具體加工中，合理對其調整，防止加工方式影響配合生產工作。

（三）整體應用

公差需要在初期設計、改進到最終生產應用的每一個環節中實施配合與參與。比如，當生產螺絲與螺母時，若尺寸出現偏差，難以和螺母科學匹配，這也是人們選擇公差分析的基礎，結合機械對應需求加工設計產品。在解決設備故障中公差配合發揮了至關重要的功能，由于存在不少人為因素，物理環境帶來的干擾，機器在在正常運行時都會發生事故，這就需要采取專業化的維修技術。對設備維修時，選擇不同公差配合類型應遵守一定原則，具體包括：零件組合裝配時需要整體研究受力狀況與接觸模式，在配合方面零件也產生不一樣的扭矩；二是選擇配合時思考零件的真實狀況，按照零件特點明確松緊配合方式；三是按照零件性能采取對應公差配合登記。當對公差配合類型明確時，人們可以收獲最大效益。

四、結束語

綜合分析，在機械設計與制造中科學應用公差配合，最大程度減少了發生誤差的幾率，相應確保了產品生產質量。在機械制造過程中，不一樣的零件具備比較規范的尺寸，若不注意這部分問題，必定干擾機械設計過程，所以，高度關注孔軸之間的配合問題，相應提升設計與制造水平，并全面彰顯公差配合的應用價值，推動其可持續發展。

參考文獻：

[1]趙良貴.機械設備因公差配合引起的故障問題及其維修技術探討 [J].機電信息，2016（12）：106-107.

[2]安曉衛，李衡，徐萬孚 . 配合面公差對機械密封環密封性能的影響 [J].沈陽理工大學學報，2016（6）：92-98.

[3]易忠奇.機械產品制造中公差配合的選用[J].精密制造與自動化，2017（4）：49-50.

[4]李俊，仝軍營，劉洋.冶金機械的綠色設計新理念與高端制造新技術研究[J].世界有色金屬，2018（20）： 56+58.