公差配合在机械设计与机械制造中的应用探析

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摘 要：本文以公差配合在机械设计与制造中的应用为研究点，介绍了公差与配合的概念，指出了公差配合与机械设计与制造的关系，并根据笔者实践经验，重点介绍了公差配合在机械设计与制造中的应用情况，对于开展公差配合研究工作具有一定的指导意义。
关键词：公差配合；机械设计与制造；应用研究
1 前言
近年来，我国社会经济快速发展，极大地促进了我国机械设计与制造业的发展，另一方面，制造业也得到快速发展，并带来了巨大的社会效益和经济效益。当前，机械制造业作为工业领域的心脏，在很大程度上代表了我国科学技术发展水平。另一方面，机械产品具有工艺复杂、技术性强、零件多样等特点。因此，如何保障生产产品的标准化、精确性成为了机械设计制造人员重点关注的问题。
2 公差与配合
机械设计中的公差指的是实际参数值的允许变动量，其参数包括物理参数、化学参数以及几何参数等。在机械设计制造领域，公差的制定主要用來确定产品几何参数，确保变动量被控制在允许范围内。实际证明，公差与配合的优劣对制造的产品以及生产产品的机器都有很大的影响，而在机械制造过程中，公差是为了零件配合安装的需要，因此，考虑公差配合是必要的。公差与配合应当注意以下几个方面：
①公差的分类：公差根据几何参数可以分为形状公差、尺寸公差以及位置公差三种；②公差值：用来描述公差大小的物理量，共包括二十个等级，即IT0至IT19；③公差配合的选用：公差配合的选用包括基准制的选用和公差等级的选用两个方面，其中基准制的选用通常首先考虑选择基孔制，以便于减少零件生产成本，基准制的应用中务必要查看零件配合是否存在特殊要求，如有，需严格执行。对于公差等级的选用也需遵循相应原则，此处不赘述；④配合的选用：机械设计制造中，配合的选用首先考虑优先配合和优先公差带，再考虑常用配合和公差带。此外，在实际操作中，需要根据实际情况灵活选择。
3 公差配合与机械设计及制造的关系
公差配合与机械产品质量的关系主要通过控制精度和产品表面质量两个方面体现。其中所谓精度控制主要指在相同生产条件下生产的零件，受到加工因素影响，其大小、形状、尺寸会存在一定的加工误差，因此选取合理的公差显得尤为重要。加工精度主要包括：①尺寸精度：目的在于控制加工表面同基准尺寸间的误差：②相互位置精度：用来控制加工表面与其基准间的相互位置误差，如垂直度、平行度零件各差来表示的要求或允许的符号说明等：③几何形状精度：用来控制加工表面的几何形状误差，包括平面度、圆度、直线度等。
4 公差配合在机械设计与机械制造中的应用
4.1 车床夹具公差的确定
公差的确定需建立在公差配合设计手册的基础上，以经济性、耐久性、易于维护为目的进行选择。其中主要包括以下方面：①轴承件配合中公差选用；当用于空套旋转时，同孔的配合公差选择H7，同轴的配合公差选h6、m6、k6。用于支撑中，与孔配合时，选择G7，与轴配合选择同上；②与轴配合时公差的选用：在齿轮、链轮以及皮带轮同轴配合的过程中，若受荷载较大，则公差可选择M7/k6、H7/p6、H7/t7等，若受荷载小，则选用公差H8/k7；③键与轴、毂的配合公差选用：一般情况下，轴的极限偏差N9、毂的极限偏差JS9，连接较紧是，都为P9。
4.2 零件单件生产过程中的公差配合
较为常见的情况是，设计制造中均按照相关规范要求严格执行，且各成型零件符合要求，但当装配时出现了两个或多个零件配合时达不到设计要求的情况，这种尺寸配合往往不能够用于实际生产。出现这种情况的原因在于当前的公差制度是基于以往大量生产统计规律的，然而，我们知道，在实际机械制造过程中，很多加工尺寸误差往往是随机产生的。经过长期研究总结发现，这些误差通常服从正态分布规律。
4.3 机械设备日常维修中公差的应用
设备的维修中，配合种类的选择首先考虑国家标准推荐的优先或常用配合，选择方法包括类比法、实验法以及计算法三种。此外，配合种类选择参照以下原则：①确定基准制：包括基轴制和基孔制两类，而实际生产过程中，可根据实际需要选择；②零件加工方法对配合的影响：在实际生产过程中，可按照零件的相关要求，进行适当调整，最大限度降低加工方法对配合造成的影响，保障配合的质量；③对于装配中经常拆换的机械零件应尽可能选择较松的配合，对于不常变动的零件选择较紧的配合。
5 结语
可以看出，公差与配合机械设计中的选择和应用是一门严谨而复杂的工作，任何一个小的错误都可能造成产品质量不合格。公差与配合的选择原则是，在满足使用要求的前提下，尽可能寻求最大的技术效益和经济效益，的确，在机械设计与制造中，零件的使用要求同制造成本之间是存在矛盾的，而通过采用适当的公差与配合，能够有效提升单个零件产品的可靠性，同时增强零件之间的配合能力，降低生产成本。多年来，随着科学技术的发展以及长期的实践探索总结，我国在机械设计与制造领域中的技术研究工作取得了十分显著的成果，但相对发达国家而言，我国的技术研究仍有很大差距。因此，只有继续积极探索、总结前人经验、深入开展科学技术研究工作，才能保证我国机械制造业的长期健康发展。
参考文献：
[1]邹桦，石莲英.公差配合在机械设计与机械制造中的应用[J].时代农机，2015（05）：54-55.
[2]董燕，冯辉英.机械设计中配制配合的应用[J].现代制造工程，2008（11）：64-67.