公差配合及其在機械設計與制造中的有效應用

周功新

摘 要：在我國的工業領域以及整個市場經濟發展形勢下，機械制造行業都屬于基礎性和支柱型行業，而且機械設計與制造水平也直接決定一個國家的科學技術水平和綜合實力。但是基于對我國目前機械設計與制造水平的分析，其中仍存在較多的問題沒有解決，尤其是針對其中的公差配合問題來說，對于機械設計和制造產品的質量有著決定性的作用。在機械設計和制造中對公差配合的控制，直接影響后期的裝配工作和具體使用情況。因此，為了保證機械設計與制造的產品符合經濟性和互換性的要求，則應正確理解和重視公差配合，在機械設計與制造中合理應用。

關鍵詞：公差配合;機械設計;機械制造;應用

1引言

機械制造是一個國家經濟發展的基礎和主要動力，工業制造產業和市場經濟的發展二者之間存在相互促進和推動的作用，提升機械設計和制造水平，能夠為我國工業發展提供核心動力。現階段，我國的機械設計與制造水平得到了顯著提升，其中公差配合起到關鍵作用，直接決定零部件的生產制造質量和成本。文章則重點針對公差配合在機械設計、制造中的應用情況進行深入研究，提升公差配合技術水平，保證機械設計與制造的標準化、準確性的要求。

2公差配合概述

2.1公差

在機械設計與制造中，所謂公差就是機械零件的幾何參數所允許的變動量，主要設計產品的直徑、長度和寬度等參數。規定產品的公差要求，有助于實現產品的可替代性，保證按照此公差要求生產的產品具有最基本的使用功能，也就是由公差決定生產規格的標準范圍。機械設計與制造公差主要有尺寸、形狀、位置公差等類型，且分為20個等級，數字越小，代表所允許的標準范圍越小。

2.2配合

機械設計與制造中的配合，就是指滿足一定公差要求的產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品配合的松緊程度，具體地說，間隙配合就是機械產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量，其在機械設計與制造中直接決定配合的精準度，合理應用公差配合，有助于縮小配合之間的間隙并提升零件的精確度。在目前的機械制造行業中通常采用基孔制和基軸制兩種標準配合制方式，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公差配合與機械設計制造的關系

公差配合在機械設計與制造中的作用主要體現在精度控制和零件質量評價等方面。對于前者來說，在不同的機械加工條件下，零部件的加工幾何參數會存在較大不同，為此應通過公差配合的方式來對零部件的精度加以控制。對于后者來說，通過公差配合方式還可以對產品之間的誤差加以分析，從而對零件質量進行準確評價，這也看出公差配合對機械設計、制造的重要作用。

4公差配合在機械設計中的應用

4.1在單個零部件中的應用

鑒于公差配合在機械設計中的重要作用，應在機械設計之前熟練掌握公差配合的相關原則和規定。比如針對所要設計的機械零部件來說，可以分為重要和次要零件兩大類，需要結合其具體的使用情況和使用狀態來確定不同類別零部件的公差配合要求。而針對相同的零部件來說，也會由于其應用部位的不同而對公差配合的要求不同。因此，針對單個零部件來說，在開展機械設計階段，則重點針對公差項目的選擇、公差的等級、公差值等內容加以全面考慮。尤其是在選擇公差項目時，應充分結合所設計對象的幾何特征、結構特征和零件的使用要求等內容。還要考慮對零部件的檢測是否便捷和經濟性等因素，可以通過類比方法來確定公差等級和公差值。

4.2在配合件上的應用

針對機械設計中的配合件設計時，基于對兩個零件上孔和軸的配合來說，在設計時，技術人員應對基準制的選擇和配合加以考慮。比如對于基孔制和基軸制兩種基準制來說，目前比較常用是基孔制，但是對于基軸制來說，如果需要設計的機械產品應滿足將多個零部件在同一個公稱尺寸的軸上進行裝配時應用。或者是針對孔和軸之間的配合，如果所用軸的材質為冷拉棒材且存在一定的公差等級要求，可以在二者配合時選擇基軸制作為基準制要求。為了滿足基準制要求，則應按照相應的規律和原則要求，通過類比方法確定零件的配合情況，所用配合要求中的優先配合應先于常用配合。

5公差配合在機械制造中的應用

5.1在零件生產中的應用

基于機械設計要求，在毛坯基礎上開展機械制造加工，才能得出符合一定公差和配合要求的零件，這也是通過產品設計來滿足一定的機械生產要求的首要環節，也就是基于公差配合來保證通過機械制造的零件不會出現誤差問題。但是由于機械制造過程中容易受到外部環境、技術以及人員等不同因素而造成所加工產品具有一定的誤差問題。零件公差的要求，就是上述誤差應在一定范圍之內，保證所生產的零件可以正常使用。比如針對石油行業中的鉆井設備來說，其機械制造的程序比較復雜，在機械設計和制造階段，應遵循一定的理念來要求和控制公差配合，還要考慮設備的鏈輪和齒輪等因素，保證所設計的鏈輪和齒輪等設備的負荷承受能力滿足要求。針對二者可以承受負荷能力的不同，按照相應的公差配合要求，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，從而可以提升所生產零部件和最終設備的經濟性與耐用性。

5.2在設備維護中的應用

現階段我國工業領域在逐漸擴大，在工業生產中所用各類工程設備的數量也不斷增多，但是在各類設備的使用中，容易由于設計和制造等因素而影響其質量，導致其故障概率較高，耽誤正常生產并增加故障維修所花費的成本等，還會引發安全事故，威脅人員生命安全，造成惡劣的社會影響等。為此，在設備使用過程中，應做好設備的維護和保養工作，但是如果在機械制造環節中沒有做好公差配合的控制，影響設備的使用年限，導致其壽命的縮短，還會增加成本。因此，為了預防由于公差配合而引發的事故，減輕設備維護工作量和壓力，這就需要基于各類工程設備運行環境比較惡劣的特點，容易在運行中受到損害而影響設備的整體運行。為此，在設備維護中應重視配合種類的選擇，有效彌補在初期無裝配圖指導下導致的 問題。在分析配合種類選擇的過程中，需要基于眾多原則，比如設備配合部位的受力不同的特點，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，還應考慮零件的裝配難度等設備保養維護中的因素，合理與科學應用公差配合，減輕設備維護工作量，提升設備使用率和運行效率，延長設備的使用年限。

6結語

正是由于在機械設計與制造中公差配合都起到重要作用，可以有效避免傳統機械設計與制造中的問題。為此，無論是單個零件還是配合件的機械設計，以及零件生產、設備維護等機械制造等方面，都應重視公差配合問題，保證設備零件的精準度，實現機械制造成本的降低，推進我國機械設計與制造水平的提升。

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