尺寸公差在生產中的使用與優(yōu)化探討

孫海軍

（上海電氣上重碾磨特裝設備有限公司，上海 201100）

1 概述

尺寸公差即公差，是指在切削加工中零件尺寸允許的變動量。零件在制造過程中，由于加工或測量等因素的影響。零件加工完后的實際尺寸總存在一定的誤差。為保證零件的互換性及滿足設計的要求，必須將零件的尺寸控制在允許的變動范圍內。尺寸公差是零件加工必須遵循的法則。在實際生產中，加工合格的零件，在后續(xù)的裝配過程中也有一些問題的存在。本文就問題產生進行分析，就如何改進優(yōu)化作如下闡述。

2 配合關系

在機械裝配中，基本尺寸相同的、相互結合的孔和軸的公差帶之間的關系，稱為配合。由于孔和軸的實際尺寸不同，裝配后可以產生“間隙”或“過盈”。在孔與軸的配合中，孔的實際尺寸減去軸的實際尺寸所得的代數(shù)差為正值時是間隙，為負值時是過盈。

2．1 配合種類

按其軸與孔公差帶所處的不同位置可分為三種配合即間隙配合、過盈配合、過渡配合。

（1）間隙配合。是指具有間隙的配合包括最小間隙為零?？椎墓顜г谳S的公差帶上面，如圖1（1），孔的實際尺寸大于軸的實際尺寸。（2）過盈配合?？椎膶嶋H尺寸小于軸的實際尺寸，裝配后具有一定過盈量的配合包括最小過盈為零。軸的公差帶在孔的公差帶上面，如圖1（2）。（3）過渡配合。軸與孔裝配后有可能是間隙，也有可能是過盈的配合。軸與孔的公差帶相互交疊，如圖1（3）。

圖1

2．2 公差配合的實際應用

三種配合關系反映在機械裝配中，只有兩種形式就是間隙和過盈。間隙和過盈應用在不同場合的機構中。兩個相互滑動或滾動的零件及為方便裝配及拆卸的零件均采用間隙配合。而過盈配合多用在需要傳遞較大扭矩和承受軸向載荷機構中。如聯(lián)軸節(jié)與傳動軸的配合。一些定位要求較高但承受載荷不大的的零件采用過渡配合。我們叫它“零對零”配合，就是存在極小的間隙或過盈。此類配合常用在滾動軸承和其相關的軸與軸承座之間的配合。在機械裝配中過盈配合采用“溫差法”進行裝配。通過加熱或冷凍使其零件膨脹或收縮，來獲得裝配間隙。過盈量的大小決定了被加熱零件的加熱溫度和保溫時間。過渡配合由于配合間隙或過盈較小，可以采用打裝和壓裝法進行裝配，但此方法僅適用于截面積較小的零件裝配。對于截面積較大的零件，仍需用溫差法來獲得裝配間隙。最后就是間隙配合，這種配合在機械裝配中最為普遍。間隙的大小決定了裝配時的難易程度，就是間隙大裝起來比間隙小裝起來容易。我們可以得出結論，就是間隙的大小決定了機械裝配的效率。

2．3 配合間隙計算

國家標準規(guī)定：孔的上偏差代號為ES，孔的下偏差代號為EI；軸的上偏差代號為es,軸的下偏差代號為ei。從圖1（1）中我們可知:

最大間隙=ES-ei

最小間隙=EI-es

如圖2，軸座孔的尺寸Φ400H7經查表可知，ES=+0.063 EI=0。滾動軸承外圈的尺寸公差帶不等同于一般基軸制的公差帶，我們視它的上下偏差均為0。將孔的上下偏差數(shù)據(jù)代入公式1，所得結果最大配合間隙為0.063mm最小配合間隙為0。當最小間隙為0同時軸承座孔存在著形位公差，此條件下軸承無法裝入軸承座內。由于操作側軸承座裝配后需要在軸向有一定的竄動量，因此，軸承座不能使用溫差法裝配。通常我們會手工拋磨軸承座內孔來獲得裝配必要的間隙。手工打磨不僅效率低而且在拋磨直徑稍大的孔時，也不能保證軸承座內孔的形位公差。

3 尺寸極限公差在加工中的優(yōu)化

在機械加工時，如果無特殊要求，操作者只要將零件尺寸加工到下偏差就完成了零件的加工。上面我們提到過，加工到下差的零件配合間隙小裝配困難。產生這種現(xiàn)象的原因，是機床的精度和操作者的心理因素分不開的。我們拋開機床因素不提，來分析一下操作者的心理，當一個零件的尺寸加工到下差，它就是一個合格的零件。操作者沒有必要繼續(xù)加工。如果再加工不僅浪費時間也有加工超差的可能。

3．1 尺寸中差理念建立

根據(jù)上述零件加工后所產生的問題，我們有必要對現(xiàn)有的尺寸極限偏差進行改進優(yōu)化。我們可以在尺寸上下偏差之間取一平衡點，我們將這點定為尺寸中差?？着c軸的中差代號分別用EM em表示。那么它的取值應該為

3．2 實例說明

（1）將圖2中Φ400H7上下偏差尺寸代入公式2，

400H7優(yōu)化后的實際尺寸便是400.0315～400.063，從而我們可以得知軸承座內孔與軸承外圈最小配合間隙0.0315mm可以裝配。

（2）針對典型的間隙配合與過盈配合優(yōu)化后的效果。從中我們能看出優(yōu)化后的最小間隙、最小過盈均被放大。這樣會改變裝配時該“松的不松”該“緊的不緊”的局面。增大了配合間隙，提高了裝配時的效率。

4 結語

圖2

建立中差理念意義深遠，它勢必會提升機械零件加工及裝配的質量，提高裝配的工作效率。中差尺寸看似增加了零件加工的難度，只不過是將尺寸下偏差做了上移。這個小小的上移過程，會培養(yǎng)我們做事從能夠做成功到盡量去做完美。