機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的公差配合應(yīng)用

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摘要：對于機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造來說，通常情況下，機(jī)械產(chǎn)品的零件都有一個(gè)固定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，但是由于受到多方面因素的影響，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中每個(gè)機(jī)械零件的尺寸出現(xiàn)誤差是十分常見的情況，這在很大程度上影響了零件的裝配工作。要想解決這一問題，便需要在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中合理的應(yīng)用公差配合。本文對此做了深入研究，對公差配合做了簡要介紹，結(jié)合實(shí)際情況探討了在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)中關(guān)于公差配合技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：公差配合；機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)械制造；工業(yè)生產(chǎn)

在各行各業(yè)的建設(shè)與生產(chǎn)過程中都涉及到了機(jī)械設(shè)計(jì)和制造，這是促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要內(nèi)容，機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平的高低在很大程度上影響著一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)提升。相較于西方發(fā)達(dá)國家來說，我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)起步較晚，發(fā)展相對較為落后，在改革開放之后才真正意義上成為了現(xiàn)代化的工業(yè)國家。對于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造來說，公差配合是其中的一項(xiàng)重要技術(shù)，對于零件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和后期的裝配發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此，有必要高度重視。

1公差和配合的介紹

公差配合不僅是一項(xiàng)特殊的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)，更是一門特殊的、具備一定嚴(yán)謹(jǐn)性的學(xué)科，是人們在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)中，通過不斷總結(jié)和探尋所梳理的經(jīng)驗(yàn)和理論。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，公差配合技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮著重要作用，在很大程度上影響了零件質(zhì)量的好壞以及零件整體的使用壽命。

1.1公差

公差指的是在相對參數(shù)范圍內(nèi)可以允許的最大數(shù)值。針對零件的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造來說，幾何參數(shù)指的是零件的直徑和長度，其中涉及到的幾何參數(shù)既包含零件實(shí)際加工時(shí)的參數(shù)，也包含相應(yīng)的化學(xué)參數(shù)。若想有效保證零件的互換性，就需要在實(shí)際生產(chǎn)過程中適當(dāng)調(diào)整和變動(dòng)幾何參數(shù)。

1.1.1公差的分類站在幾何參數(shù)的角度可以將公差分為三個(gè)種類，分別是尺寸公差、形狀公差和位置公差。尺寸公差指的是極限值與基本尺寸之間代數(shù)差；形狀公差指的是在零件加工過程中所允許的變動(dòng)量的一個(gè)范圍；位置公差指的是在零件加工過程中對于方向和位置方面所允許的變動(dòng)量的范圍。這其中提到的范圍即位置公差帶，處于位置公差帶內(nèi)的數(shù)值便可以稱之為合格參數(shù)。

1.1.2公差值公差值，代表的是公差的大小，具體到某一個(gè)數(shù)量。通常情況下用“IT”來表示，在實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，不同精度的零件對公差值也有不同的要求。

1.2配合

配合指的是針對尺寸一致的孔與軸之間的位置關(guān)系，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^渡和過盈配合，過程中配合公差直接會(huì)影響到零件的配合精度，因此相關(guān)人員應(yīng)該注重配合精度的提升，盡可能的降低零件公差數(shù)值，有效提高零件加工精度。配合制，即指相同極限制下的軸與孔配合的有效制度，主要可以分為兩種，分別是基孔制和基軸制。基孔制指的是在基本偏差未發(fā)生變動(dòng)的前提下，公差帶和不同偏差軸之間的有效配合；基軸制指的是基本偏差，未發(fā)生變動(dòng)的前提下孔與軸公差帶之間配合。

2公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造方面的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造過程中，要想有效提高零件精度，保證零件加工質(zhì)量，必須要結(jié)合實(shí)際情況，重視公差配合技術(shù)的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際情況合理選用基準(zhǔn)制與非基準(zhǔn)制，充分考慮到機(jī)械制造中可能出現(xiàn)的所有問題，并針對實(shí)際情況采取有效的解決策略，確保可以在解決問題的同時(shí)準(zhǔn)確控制公差值，最終從根本上提升零件加工配合質(zhì)量，有效促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造水平的強(qiáng)化。因此在實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，公差配合的應(yīng)用具體可以表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1機(jī)械設(shè)計(jì)中關(guān)于公差配合的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)中，對于零件產(chǎn)品的壽命和使用性能來說，公差配合有著很大影響，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，必須要結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際情況來合理進(jìn)行公差配合的應(yīng)用與實(shí)施，然后結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析和探討，選擇最佳的公差配合方式，從根本上保證經(jīng)濟(jì)效益。對于零件加工來說，公差配合選擇方式也存在一定差異，因此要結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品的類型和基準(zhǔn)制來進(jìn)行配合件的選擇與考量。高度重視基準(zhǔn)孔的優(yōu)先選擇，對于一些特殊情況也可以選擇應(yīng)用基準(zhǔn)軸，過程中必須要將優(yōu)先配合放在首要位置，然后再考慮普通配合。涉及石油鉆井機(jī)械設(shè)備的時(shí)候，必須要對公差配合的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和具體方法進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)，這主要是因?yàn)樵擃悪C(jī)械設(shè)計(jì)通常處于一些惡劣的環(huán)境中，因此在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)操作的時(shí)候必須要充分考慮到其經(jīng)濟(jì)性和耐用性特點(diǎn)。在合理選擇公差配合的基礎(chǔ)上，對設(shè)備鏈輪和配合操作中齒輪對于負(fù)荷的承受能力進(jìn)行全面的分析。由于所受荷載存在一定差異，因此設(shè)備的公差配合也存在很大不同，但在具體的實(shí)施過程中，必須要全面考慮到零件的實(shí)際特點(diǎn)，這樣才能更好保證所選偏差值的合理性。對于車床夾具公差的選擇，既要充分考慮到所規(guī)定的公差配合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要認(rèn)真分析其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，這樣才能更好的提高公差配合選擇和應(yīng)用的科學(xué)性與合理性。

2.2機(jī)械制造中關(guān)于公差配合的應(yīng)用

2.2.1設(shè)備維護(hù)近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域發(fā)展不斷加快，且逐漸形成了一套具有標(biāo)準(zhǔn)性和實(shí)用性的選用標(biāo)準(zhǔn)。國家相關(guān)部門對此也出臺(tái)了有關(guān)政策和制度，明確了選擇標(biāo)準(zhǔn)。在公差配合中，計(jì)算法和類比法相對來說出現(xiàn)頻率較高，類比法簡單來說就是根據(jù)目前的公差等級(jí)來對零件制造工藝的特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，然后在此基礎(chǔ)上確定工程等級(jí)參數(shù)。過程中首先要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定配合類別；然后選擇恰當(dāng)合理的配合方法；再針對實(shí)際工作情況來合理調(diào)整配合的松緊度；最后明確所選擇的配合方式。這種方法是目前應(yīng)用最為廣泛的配合方式之一。計(jì)算法相較于其他方法來說較為復(fù)雜繁瑣，其中會(huì)涉及到大量的計(jì)算，不夠方便簡潔[1]。也正是由于這一特點(diǎn)的存在，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用相較于類別法來說頻率較少。除此之外，需要注意的是在實(shí)施配合選擇操作的時(shí)候，必須要嚴(yán)格遵循以下原則：1）優(yōu)先利用基孔制：在具體機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造過程中，必須要充分考慮到多方面的現(xiàn)實(shí)情況，保證實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益可以得到有效提升。2）準(zhǔn)確區(qū)分不需要應(yīng)用零件的加工方法：在進(jìn)行公差配合選擇之前，必須要充分考慮到零件加工的現(xiàn)實(shí)情況，包括現(xiàn)實(shí)加工需求、配合調(diào)整操作的實(shí)施，從多方面充分減少加工過程對于整體配合的影響，這樣才能更好提高機(jī)械產(chǎn)品加工質(zhì)量。3）對于一些需要經(jīng)常更換的零件，可以對松合度進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶嵘?；如果零件使用頻率較低，且不需要經(jīng)常更換便可以適當(dāng)提升配合方式的松緊度。最典型的例子便是制漿造紙?jiān)O(shè)備，這種設(shè)備的使用多數(shù)時(shí)間都處于較為惡劣的環(huán)境中，因此零件需要頻繁更換，所以在實(shí)際進(jìn)行操作的過程中，應(yīng)該考慮到以下相關(guān)因素：①對配合部位的裝配方式和受力情況進(jìn)行具體分析和調(diào)查，通過盈配合方式來實(shí)現(xiàn)依靠配合面的彈力完成扭距傳遞操作[2]。在這一過程中，如果扭距大小相同，且選用了具有一定差異的裝配方法，那么在配合方式上也會(huì)存在一定的差異；但如果僅僅是利用配合面所發(fā)揮出的定心功能，便可以選擇相同的配合方式。②對零件裝配的困難程度進(jìn)行分析和調(diào)查。如果過程中所選擇的配合方法過盈量較大，那么便會(huì)提升零件拆卸和配合的難度，這樣便會(huì)嚴(yán)重影響到造紙廠后續(xù)每一個(gè)環(huán)節(jié)的具體施工和操作。

2.2.2個(gè)體零件生產(chǎn)在生產(chǎn)零件的過程中，必須要考慮到公差值的選擇和項(xiàng)目的具體情況。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的時(shí)候，根據(jù)零件的直徑和長度來選擇公差值，且要嚴(yán)格遵循以下原則：1）對檢測對象的幾何性質(zhì)以及其所具備的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性進(jìn)行全面的考慮，總結(jié)其使用價(jià)值；應(yīng)用類比法來選擇公差等級(jí)和公差值，這一過程中，相關(guān)人員應(yīng)該予以高度重視，必須要在滿足基本要求基礎(chǔ)上來選擇一些低等級(jí)和大數(shù)值的公差，這樣才能有效保證相關(guān)參數(shù)之間的配合性[3]。2）如果需要加工和生產(chǎn)大量的零件，那么可以通過擋塊兒來控制零件加工尺寸。在具體操作的過程中，僅僅需要對加工對象的尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)即可，這樣就可以從根本上保證零件的生產(chǎn)加工質(zhì)量。3）如果生產(chǎn)單個(gè)零件，則可以利用人工操作來控制零件的加工尺寸。比如選擇人工手段來調(diào)整和控制孔的加工尺寸，嚴(yán)格控制其最小極限值；在加工軸的時(shí)候，需要將尺寸控制在最大的極限值處。從某種角度來講，只有在生產(chǎn)大批量零件的時(shí)候，其尺寸變化才符合正態(tài)分布規(guī)律，而在這一過程中零件公差配合，也與這一規(guī)律有著密切聯(lián)系。這也可以從另一個(gè)角度體現(xiàn)出如果生產(chǎn)大量零件，則不會(huì)出現(xiàn)極限配合尺寸的問題，但如果是生產(chǎn)單個(gè)零件，便會(huì)受到人工控制操作的影響，從而還有可能出現(xiàn)極限配合尺寸的情況[4]。

3結(jié)語

綜上所述，近年來我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，科技不斷進(jìn)步，誕生了各種各樣先進(jìn)的技術(shù)手段，在這種環(huán)境下，我國機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)也得到了快速的發(fā)展，技術(shù)水平不斷提升，且獲得了很多優(yōu)異的成績，公差配合技術(shù)便誕生于這一環(huán)境中，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著不容忽視的重要作用，對此必須要予以高度重視。但是從當(dāng)前的實(shí)際情況來說，我國在這一方面的研究相較于西方發(fā)達(dá)國家還有待進(jìn)一步提高。對此必須要結(jié)合實(shí)際情況選擇合理的應(yīng)用方式，積極進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)，探索更多的方法，總結(jié)更多的經(jīng)驗(yàn)，這樣才能更好促進(jìn)我國機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的良好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱宏興，王柏森，李遠(yuǎn)航，等.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)：30-32．

[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)，2019(1)：79-86．

[3]李俊，仝軍營，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.

[4]王穎輝.公差配合在機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造中的應(yīng)用初探[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018(4)：144-146.

作者：馬志剛 單位：新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院