公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的應(yīng)用

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摘要:作為工業(yè)領(lǐng)域中具備較高重要性及價(jià)值的一部分，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展質(zhì)量高低，可將國(guó)家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平較為直觀的展現(xiàn)出來(lái)。因此，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造加以深入的研究和分析至關(guān)重要。本文主要圍繞公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械制造中的應(yīng)用展開了探討，其中，提出了一些相關(guān)的公差配合選擇和應(yīng)用策略，以期為有關(guān)研究提供參考。

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

一、公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

從某種意義上來(lái)講，公差配合對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的壽命長(zhǎng)短及使用性能的高低存在決定性影響。在具體實(shí)施機(jī)械設(shè)計(jì)操作的過(guò)程中，需要基于產(chǎn)品的現(xiàn)實(shí)狀況對(duì)公差配合進(jìn)行具體的選擇和應(yīng)用操作，同時(shí)以最適宜的角度進(jìn)行考量，選擇出可創(chuàng)造出更多經(jīng)濟(jì)效益的公差配合。對(duì)于各部分的零件及零件的各個(gè)部分，使用的公差配合擇選方式均具有較大的差異性。針對(duì)配合件來(lái)講，需要對(duì)實(shí)際應(yīng)用何種類型的配合及基準(zhǔn)制加以有效考量和分析。就基準(zhǔn)的選擇來(lái)講，應(yīng)重視對(duì)優(yōu)先選擇基準(zhǔn)孔提起高度重視，個(gè)別特殊情況下也可以應(yīng)用基準(zhǔn)軸。而就配合來(lái)講，可以考慮對(duì)類比法加以有效應(yīng)用。其中，需要對(duì)優(yōu)先配合進(jìn)行優(yōu)先考慮，隨后再考慮普通配合。［1］例如，在設(shè)計(jì)石油鉆井機(jī)械設(shè)備時(shí)，針對(duì)公差配合的設(shè)計(jì)，便不能依據(jù)傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體的擇選操作。究其原因，此類設(shè)計(jì)的應(yīng)用環(huán)境具備較高的惡劣性，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)此類設(shè)備時(shí)，需要同時(shí)對(duì)耐用性及經(jīng)濟(jì)性加以重點(diǎn)考量。具體而言，即為在合理選擇配合公差的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備鏈輪及配合操作實(shí)施過(guò)程中齒輪承受的實(shí)際負(fù)荷等加以有效分析。由于所受荷載的大小存在較大差異性，設(shè)備的公差配合也存在較為明顯的不同。如，倘若公差配合較大，可以應(yīng)用H8/k7;倘若公差配合較小，則可以應(yīng)用H7/p6。但在對(duì)軸及鍵等配合公差實(shí)施具體擇選的過(guò)程中，應(yīng)重視對(duì)相應(yīng)零件的實(shí)際特點(diǎn)加以充分考量，有助于確保所擇選偏差值的合理性。例如，對(duì)平鍵的高度或者寬度的機(jī)械偏差值加以有效明確等。同時(shí)，在選擇車床夾具公差時(shí)，既應(yīng)重視結(jié)合所規(guī)定的公差配合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，也應(yīng)基于實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)性等角度進(jìn)行考量，有助于提升選擇的科學(xué)性。

二、公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造其他方面的應(yīng)用

(一)設(shè)備維護(hù)

基于國(guó)家機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域發(fā)展速度的不斷加快，現(xiàn)如今，該領(lǐng)域已經(jīng)建立起了一套實(shí)效性相對(duì)較高的配合選用標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，國(guó)家也相繼制定出了有關(guān)的選擇標(biāo)準(zhǔn)。配合中出現(xiàn)頻率較高的方式具體有計(jì)算法及類比法等。其中，類比法主要指依據(jù)現(xiàn)存的公差等級(jí)，在充分考量零件制造工藝特點(diǎn)等的基礎(chǔ)上，對(duì)工程的等級(jí)加以有效的分析及對(duì)比。具體的流程為:按照所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)配合的類別加以確定;了解和掌握實(shí)際應(yīng)用的配合方法;按照現(xiàn)實(shí)工作情況針對(duì)配合的松緊實(shí)施合理調(diào)整，并明確最后的配合方式。［2］此類方式是現(xiàn)如今應(yīng)用較為廣泛的配合挑選方式之一。究其原因，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)法需要投入較多的經(jīng)濟(jì)成本，且該方法的周期也相對(duì)較長(zhǎng);計(jì)算法具有的復(fù)雜性相對(duì)較高，在應(yīng)用過(guò)程中通常涉及到大量的計(jì)算，便捷性較低。因此，對(duì)這兩種方式的應(yīng)用較少。此外，在具體實(shí)施配合擇選操作的過(guò)程中，還需要嚴(yán)格參考如下原則:首先，重視對(duì)基孔制加以優(yōu)先利用。但在具體實(shí)施各環(huán)節(jié)生產(chǎn)操作的過(guò)程中，還應(yīng)注重充分考量現(xiàn)實(shí)情況，有助于創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。其次，區(qū)別無(wú)需應(yīng)用零件的加工方法。在實(shí)際選擇公差配合的過(guò)程中，對(duì)零件的現(xiàn)實(shí)加工情況應(yīng)進(jìn)行充分考量。例如基于現(xiàn)實(shí)的加工需求，實(shí)施科學(xué)的配合調(diào)整操作，以促使加工對(duì)配合造成的影響大幅度減小，有助于促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量提升。最后，針對(duì)更換頻率較高的零件，可應(yīng)用松度較高的配合，針對(duì)更換難度較大、頻率較低的零件，可應(yīng)用緊度較大的配合。例如，就制漿造紙?jiān)O(shè)備而言，由于其運(yùn)行環(huán)境多較為惡劣，一般需要即為頻繁的進(jìn)行零件更換操作，更重要的是在購(gòu)買此類設(shè)備時(shí)并不會(huì)提供相應(yīng)的裝配圖紙。所以，在對(duì)其實(shí)施具體維修操作的過(guò)程中，應(yīng)重視合理選擇配合的種類，并在充分考量現(xiàn)實(shí)情況的基礎(chǔ)上實(shí)施具體的公差配合擇選及應(yīng)用操作。具體而言，在進(jìn)行相應(yīng)操作的過(guò)程中，需要考量的因素包括:第一，配合部位裝配方式及受力狀況。就制漿造紙?jiān)O(shè)備來(lái)講，倘若需要單純依靠配合面的彈力實(shí)施相應(yīng)的扭矩傳遞操作，需要選擇過(guò)盈配合方式。其中，應(yīng)重視的為，倘若所傳遞的扭矩大小相同，而其零件使用的裝配方法具有差異性，那么相應(yīng)的配合方式也會(huì)有所不同;倘若單純利用配合面發(fā)揮相應(yīng)的定心職能，則可以選擇如H7/H6一樣的配合。第二，需要對(duì)零件裝配的困難程度加以充分考量，倘若所擇選配合的過(guò)盈量較大，那么其拆卸及配合的難度通常會(huì)較大，會(huì)對(duì)造紙廠后期實(shí)施的各環(huán)節(jié)維護(hù)操作產(chǎn)生較大的影響。

(二)個(gè)體零件生產(chǎn)

在生產(chǎn)個(gè)體零件的過(guò)程中，需要重視的擇選內(nèi)容包括公差的值、項(xiàng)目等。在具體實(shí)施機(jī)械的設(shè)計(jì)及制造操作時(shí)，選擇公差項(xiàng)目即為選擇結(jié)合項(xiàng)目，包括長(zhǎng)度及直徑等。具體實(shí)施選擇操作的過(guò)程中，也應(yīng)重視考量如下原則:參考檢測(cè)對(duì)象具有的幾何性質(zhì)，并基于實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)性的角度，對(duì)相應(yīng)對(duì)象的使用價(jià)值進(jìn)行分析。在具體選擇公差值及公差等級(jí)時(shí)，應(yīng)用較為廣泛的方式為類比法，但在使用的同時(shí)，也需要以有效滿足相應(yīng)的基本需求為前提，盡量選擇一些數(shù)值較大以及等級(jí)較低的公差，如此一來(lái)，才可以確保根據(jù)圖紙生產(chǎn)的孔具及軸等存在較高的配合性。［3］此外，倘若生產(chǎn)零件的數(shù)量較多，可以利用擋塊對(duì)加工的尺寸實(shí)施有效控制。在具體實(shí)施相應(yīng)加工操作的過(guò)程中，僅需要將加工對(duì)象的尺寸分布關(guān)鍵點(diǎn)調(diào)整至公差帶中心即可，有助于確保所生產(chǎn)零件的整體質(zhì)量。同時(shí)，基于較多的生產(chǎn)實(shí)踐表明，雖然機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)的誤差是隨機(jī)的，但此類誤差值和相應(yīng)的正態(tài)分布規(guī)律較為相符。就單個(gè)零件的生產(chǎn)來(lái)講，可通過(guò)有效采取人工手段的方式對(duì)零件的尺寸加以控制。例如，操作人員會(huì)在對(duì)孔實(shí)施加工操作時(shí)，將其尺寸控制在最小的極限值處;在對(duì)軸實(shí)施加工操作時(shí)，將其尺寸控制在最大的極限值處。換而言之，僅有針對(duì)大量零件的生產(chǎn)來(lái)講，其零件的尺寸才和正態(tài)分布規(guī)律相符，且其零件配合也符合此規(guī)律，這表示在針對(duì)大量零件實(shí)施生產(chǎn)操作的過(guò)程中，出現(xiàn)極限配合尺寸的可能性為零，但單個(gè)零件的生產(chǎn)操作基于人為控制操作的影響。因此，從理論角度上來(lái)講，此類生產(chǎn)操作實(shí)施的過(guò)程中是存在出現(xiàn)極限配合尺寸的可能的。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，以及長(zhǎng)時(shí)間的探索及實(shí)踐，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)及制造行業(yè)在技術(shù)研究方面取得了諸多較為可觀的發(fā)展成果，但照比其他發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)講，依舊存在較大差距。所以，我們理應(yīng)重視對(duì)相關(guān)方面的研究進(jìn)行更為深入的探索，合理吸收和借鑒其他優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)前人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有助于推進(jìn)國(guó)家機(jī)械制造領(lǐng)域的長(zhǎng)遠(yuǎn)、穩(wěn)定發(fā)展進(jìn)程。

參考文獻(xiàn):

［1］王柏森，李遠(yuǎn)航，范素香．基于SolidWorks的機(jī)械式工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．河南科技，2018(14):1-2．

［2］侯杰，朱繼宏，張衛(wèi)紅．考慮機(jī)械連接載荷和疲勞性能的裝配結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法［J］．科學(xué)通報(bào)，1-8．

［3］李俊，仝軍營(yíng)，劉洋．冶金機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)新理念與高端制造新技術(shù)研究［J］．世界有色金屬，2018(20):56+58．

作者：邊東巖 單位：濮陽(yáng)市高級(jí)技工學(xué)校