公差配合及其在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的有效應(yīng)用

周功新

摘 要：在我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域以及整個(gè)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)下，機(jī)械制造行業(yè)都屬于基礎(chǔ)性和支柱型行業(yè)，而且機(jī)械設(shè)計(jì)與制造水平也直接決定一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)水平和綜合實(shí)力。但是基于對(duì)我國(guó)目前機(jī)械設(shè)計(jì)與制造水平的分析，其中仍存在較多的問題沒有解決，尤其是針對(duì)其中的公差配合問題來說，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品的質(zhì)量有著決定性的作用。在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中對(duì)公差配合的控制，直接影響后期的裝配工作和具體使用情況。因此，為了保證機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的產(chǎn)品符合經(jīng)濟(jì)性和互換性的要求，則應(yīng)正確理解和重視公差配合，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中合理應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：公差配合;機(jī)械設(shè)計(jì);機(jī)械制造;應(yīng)用

1引言

機(jī)械制造是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和主要?jiǎng)恿ΓI(yè)制造產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展二者之間存在相互促進(jìn)和推動(dòng)的作用，提升機(jī)械設(shè)計(jì)和制造水平，能夠?yàn)槲覈?guó)工業(yè)發(fā)展提供核心動(dòng)力。現(xiàn)階段，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造水平得到了顯著提升，其中公差配合起到關(guān)鍵作用，直接決定零部件的生產(chǎn)制造質(zhì)量和成本。文章則重點(diǎn)針對(duì)公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造中的應(yīng)用情況進(jìn)行深入研究，提升公差配合技術(shù)水平，保證機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的標(biāo)準(zhǔn)化、準(zhǔn)確性的要求。

2公差配合概述

2.1公差

在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，所謂公差就是機(jī)械零件的幾何參數(shù)所允許的變動(dòng)量，主要設(shè)計(jì)產(chǎn)品的直徑、長(zhǎng)度和寬度等參數(shù)。規(guī)定產(chǎn)品的公差要求，有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可替代性，保證按照此公差要求生產(chǎn)的產(chǎn)品具有最基本的使用功能，也就是由公差決定生產(chǎn)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)范圍。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造公差主要有尺寸、形狀、位置公差等類型，且分為20個(gè)等級(jí)，數(shù)字越小，代表所允許的標(biāo)準(zhǔn)范圍越小。

2.2配合

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的配合，就是指滿足一定公差要求的產(chǎn)品之間滿足一定的配合要求，比如間隙配合、過盈配合或過渡配合要求。其中的過盈和間隙配合代表著產(chǎn)品配合的松緊程度，具體地說，間隙配合就是機(jī)械產(chǎn)品的孔和軸之間的配合，最小間隙值為零，最大間隙值就是二者的公差值之差。而過盈配合就是孔公差帶在軸公差帶之下，二者的公差值之差就是最大過盈配合，最小過盈值就是零。

2.3公差配合

由公差和配合的定義可知，所謂公差配合就是間隙和過盈之間的變動(dòng)量，其在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中直接決定配合的精準(zhǔn)度，合理應(yīng)用公差配合，有助于縮小配合之間的間隙并提升零件的精確度。在目前的機(jī)械制造行業(yè)中通常采用基孔制和基軸制兩種標(biāo)準(zhǔn)配合制方式，比如基于基孔制要求，保證相同尺寸的某一段軸或者等直徑長(zhǎng)軸上的有效配合，而其他特殊的零部件則可以采取基軸制的公差配合方式。

3公差配合與機(jī)械設(shè)計(jì)制造的關(guān)系

公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的作用主要體現(xiàn)在精度控制和零件質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面。對(duì)于前者來說，在不同的機(jī)械加工條件下，零部件的加工幾何參數(shù)會(huì)存在較大不同，為此應(yīng)通過公差配合的方式來對(duì)零部件的精度加以控制。對(duì)于后者來說，通過公差配合方式還可以對(duì)產(chǎn)品之間的誤差加以分析，從而對(duì)零件質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，這也看出公差配合對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造的重要作用。

4公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1在單個(gè)零部件中的應(yīng)用

鑒于公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要作用，應(yīng)在機(jī)械設(shè)計(jì)之前熟練掌握公差配合的相關(guān)原則和規(guī)定。比如針對(duì)所要設(shè)計(jì)的機(jī)械零部件來說，可以分為重要和次要零件兩大類，需要結(jié)合其具體的使用情況和使用狀態(tài)來確定不同類別零部件的公差配合要求。而針對(duì)相同的零部件來說，也會(huì)由于其應(yīng)用部位的不同而對(duì)公差配合的要求不同。因此，針對(duì)單個(gè)零部件來說，在開展機(jī)械設(shè)計(jì)階段，則重點(diǎn)針對(duì)公差項(xiàng)目的選擇、公差的等級(jí)、公差值等內(nèi)容加以全面考慮。尤其是在選擇公差項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合所設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何特征、結(jié)構(gòu)特征和零件的使用要求等內(nèi)容。還要考慮對(duì)零部件的檢測(cè)是否便捷和經(jīng)濟(jì)性等因素，可以通過類比方法來確定公差等級(jí)和公差值。

4.2在配合件上的應(yīng)用

針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的配合件設(shè)計(jì)時(shí)，基于對(duì)兩個(gè)零件上孔和軸的配合來說，在設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)基準(zhǔn)制的選擇和配合加以考慮。比如對(duì)于基孔制和基軸制兩種基準(zhǔn)制來說，目前比較常用是基孔制，但是對(duì)于基軸制來說，如果需要設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)滿足將多個(gè)零部件在同一個(gè)公稱尺寸的軸上進(jìn)行裝配時(shí)應(yīng)用。或者是針對(duì)孔和軸之間的配合，如果所用軸的材質(zhì)為冷拉棒材且存在一定的公差等級(jí)要求，可以在二者配合時(shí)選擇基軸制作為基準(zhǔn)制要求。為了滿足基準(zhǔn)制要求，則應(yīng)按照相應(yīng)的規(guī)律和原則要求，通過類比方法確定零件的配合情況，所用配合要求中的優(yōu)先配合應(yīng)先于常用配合。

5公差配合在機(jī)械制造中的應(yīng)用

5.1在零件生產(chǎn)中的應(yīng)用

基于機(jī)械設(shè)計(jì)要求，在毛坯基礎(chǔ)上開展機(jī)械制造加工，才能得出符合一定公差和配合要求的零件，這也是通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)來滿足一定的機(jī)械生產(chǎn)要求的首要環(huán)節(jié)，也就是基于公差配合來保證通過機(jī)械制造的零件不會(huì)出現(xiàn)誤差問題。但是由于機(jī)械制造過程中容易受到外部環(huán)境、技術(shù)以及人員等不同因素而造成所加工產(chǎn)品具有一定的誤差問題。零件公差的要求，就是上述誤差應(yīng)在一定范圍之內(nèi)，保證所生產(chǎn)的零件可以正常使用。比如針對(duì)石油行業(yè)中的鉆井設(shè)備來說，其機(jī)械制造的程序比較復(fù)雜，在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造階段，應(yīng)遵循一定的理念來要求和控制公差配合，還要考慮設(shè)備的鏈輪和齒輪等因素，保證所設(shè)計(jì)的鏈輪和齒輪等設(shè)備的負(fù)荷承受能力滿足要求。針對(duì)二者可以承受負(fù)荷能力的不同，按照相應(yīng)的公差配合要求，保證不同零部件的公差配合滿足要求。此外，針對(duì)不同零部件之間的軸和鍵之間的配合，也允許有一定的偏差，也就是控制在允許范圍之內(nèi)，從而可以提升所生產(chǎn)零部件和最終設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性與耐用性。

5.2在設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域在逐漸擴(kuò)大，在工業(yè)生產(chǎn)中所用各類工程設(shè)備的數(shù)量也不斷增多，但是在各類設(shè)備的使用中，容易由于設(shè)計(jì)和制造等因素而影響其質(zhì)量，導(dǎo)致其故障概率較高，耽誤正常生產(chǎn)并增加故障維修所花費(fèi)的成本等，還會(huì)引發(fā)安全事故，威脅人員生命安全，造成惡劣的社會(huì)影響等。為此，在設(shè)備使用過程中，應(yīng)做好設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)工作，但是如果在機(jī)械制造環(huán)節(jié)中沒有做好公差配合的控制，影響設(shè)備的使用年限，導(dǎo)致其壽命的縮短，還會(huì)增加成本。因此，為了預(yù)防由于公差配合而引發(fā)的事故，減輕設(shè)備維護(hù)工作量和壓力，這就需要基于各類工程設(shè)備運(yùn)行環(huán)境比較惡劣的特點(diǎn)，容易在運(yùn)行中受到損害而影響設(shè)備的整體運(yùn)行。為此，在設(shè)備維護(hù)中應(yīng)重視配合種類的選擇，有效彌補(bǔ)在初期無裝配圖指導(dǎo)下導(dǎo)致的 問題。在分析配合種類選擇的過程中，需要基于眾多原則，比如設(shè)備配合部位的受力不同的特點(diǎn)，保證所選擇的裝配方式符合此受力情況不斷改變的要求。在合理選擇裝配方式之外，還應(yīng)考慮零件的裝配難度等設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)中的因素，合理與科學(xué)應(yīng)用公差配合，減輕設(shè)備維護(hù)工作量，提升設(shè)備使用率和運(yùn)行效率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限。

6結(jié)語(yǔ)

正是由于在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中公差配合都起到重要作用，可以有效避免傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的問題。為此，無論是單個(gè)零件還是配合件的機(jī)械設(shè)計(jì)，以及零件生產(chǎn)、設(shè)備維護(hù)等機(jī)械制造等方面，都應(yīng)重視公差配合問題，保證設(shè)備零件的精準(zhǔn)度，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造成本的降低，推進(jìn)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造水平的提升。

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