公差配合在机械设计与机械制造中的应用

赵力铭

摘 要：机械设计的关键是设计人员根据机械真实应用原理和运动模式，进一步科学规划与设计零件的实际尺寸与应用模式，从而优化生产流程。针对设计人员来讲，是否选择标准化的设计零件，相应影响了机械制造，要想在最大程度上减少误差造成的不良后果，应根据科学要求，保证产品生产水平。

关键词：公差配合；机械设计；制造

引言：

利用控制精度与产品表面质量综合再现公差配合与产品质量的联系。其中牵涉的精度控制是指在生产要求相同的前提下加工零件，由于各类因素约束，在大小、形状等方面产生一些操作差异，迫切需要采取科学公差。与尺寸有关的精度，关键是对加工表面相同基准尺寸的误差严格把握；彼此位置精度，对加工表面与基准间的彼此位置误差合理掌控。几何精度，对加工表面形成的结合差异全面掌控，涉及平面、直线等。只有把握这些精度，才可以更好地应用公差配合。

一、公差与配合

（一）公差概述

在机械设备制造中，公差定义是指机械零件尺寸参数可以承受的极限波动区域。这部分参数包括零件几何尺寸、物理化学参数。几何尺寸公差是机械几何参数改变区域，牵涉到零件的形状和位置等；物理化学参数公差是指机械零件的物流化学参数变化区域。

（二）配合概述

在機械设计与制造行业中，定义的配合是拥有相同公称尺寸并且彼此配合的孔轴。通常来讲，包括过盈、间隙和过渡三种配合方式。

配合制是指拥有同样极限数值的孔与轴在彼此配合中根据的制度。结合不同基准，包括基轴制与基孔制两种。基轴制标准是轴产生的公差，进一步配合不同基本偏差孔的公差；基孔制基准是围绕孔形成的公差，进一步配合不同基本偏差轴的公差[1]。

二、公差配合的选用

（一）公差配合意义

现代化机械生产对规范化要求更高，规定各种工具的型号标准，机械零件生产公司在不同区域能够互换，保持一致的规格，无需重新设计，保证机械生产零件在公差范围获得对应尺寸。机械制造中包括几何参数与力学性能之间互换，制造中存在各类缺乏稳定性的因素，任何一种机械都无法达到百分之百的统一，在机械设计制造过程中必须对公差预先设定，针对机械制造来讲，公差主要是制造品提供几何参数的变化范围，可以产生一部分误差。

在设计中必须慎重思考基准制，其通常应用在普通轴孔配合中，使加工轴更为轻松，利用基准能够节省时间，获得精确的尺寸，更好实现标准化批量生产。基准明确之后，可以选择不相同的公差等级，提示出制造的精确度，通常来讲，公差等级自然越高越好，但在实际生产中，要想获得最大化经济利益，在满足实际标准时选择偏低公差等级，节省了投入成本[2]。

（二）三种类型不同的公差选择

结合轴孔存在的大小间隙，人们可以选择相应型号配置，当间隙较大时选择H11/c11，比如手动式发电设备。空转带轮选择H9/d9与轴配合，间隙偏小，但还能转动。精密间隙通过H8/f7进行配合。大多数情况下过渡配合还可以选择精密配合，应用过程中尽量保证参数精密性，提高拆卸便捷性。若轴与孔难以发生对应运动时，科学选择过盈配合，固定轴孔统一承担负荷，较大的过盈量传递的力量也更大。比如，货车的轮圈与轮毂应防止在运动中出现移动，采取温差法对二者配合装配。

三、公差配合应用

针对机械设计与制造来讲，应高度关注公差配合发挥的作用，合理选择基准制与非基准制，综合思考机械制造中存在的问题，通过科学解决手段，处理相应问题，并明确与控制公差值，提升实际配合水平，相应提高制造能力。

（一）应用在机械设计中

围绕公差配合，是否正确选择直接影响了产品质量。所以，在设计中，严格选择每个位置的零件，全面分析实际情况，保证合理的选择模式。公差配合希望了以获得最大化利润，遵守这些原则：

第一，选用基准制。综合考虑基准制，在特殊情况下合理使用基轴制，若应用的制作轴拥有公差等级，在相同轴上配置零件，最终利用基轴制。在一部分情况下，还能选择非基准制，结合具体情况贯彻落实[3]。

第二，选用配合。可以选择类比方法，尽可能利用优先配合模式，之后对经常使用的配合应用整体思考。

围绕单一零件分析，主要是为了科学选择公差等级与值，首先，公差项目需要为几何公差选择，实际表现为，根据特征要素，结合应用零件要求，合理实施选择。其次，选择公差等级方面，采用类比方法，使用等级不高的公差值。要想达到工艺等价，应严格控制尺寸和公差区域，通常采取轴高于孔的配合。

在具体生产过程中，极限量具应用无法直接检测零件加工的实际尺寸，通常状况下，只是整体判断过止端极其零件是否合格。在设计中应用这部分量具，无形中增加了误差概率。即便是零件在尺寸基石范围内，也无法达到整体配合需求。要想保证工艺的等价，基本尺寸应小于500mm，标准公差明显小于IT8，国标准荐孔明显低于轴级，进一步达到配合要求；基本尺寸超过500mm，基本尺寸低于3mm或者是标准公差超过IT8时，国际推介孔紧密配合同级轴。针对过盈问题，应严格控制配合公差等级，一般情况下，孔的标准公差必须低于IT8。比如，在设计石油钻井设备时，科学设计公差配合，避免按照传统标准开展合理选择。主要是由于其在比较恶劣的环境中应用，对这类型设备设计时，主要思考耐用特点与经济性。综合分析，在科学选择配合公差的前提下，在操作设备链轮中全面分析齿轮承受的负荷。由于荷载存在大小差异，相应产生不同的公差配合[4]。

（二）应用在机械制造中

针对基准制选择来讲，其在齿轮和联轴器中应用。非基准制应用在平键和壳孔，仅需要标记轴公差，从而利用P6。壳孔紧密配合轴承内圈，建议选择k7。键槽配合平键，保证二者之间的宽度。

在现实选择中，综合思考设计状况，配合对象是相对较松的零件，同时，根据零件要求与应用途径，明确公差数值，在具体加工中，合理对其调整，防止加工方式影响配合生产工作。

（三）整体应用

公差需要在初期设计、改进到最终生产应用的每一个环节中实施配合与参与。比如，当生产螺丝与螺母时，若尺寸出现偏差，难以和螺母科学匹配，这也是人们选择公差分析的基础，结合机械对应需求加工设计产品。在解决设备故障中公差配合发挥了至关重要的功能，由于存在不少人为因素，物理环境带来的干扰，机器在在正常运行时都会发生事故，这就需要采取专业化的维修技术。对设备维修时，选择不同公差配合类型应遵守一定原则，具体包括：零件组合装配时需要整体研究受力状况与接触模式，在配合方面零件也产生不一样的扭矩；二是选择配合时思考零件的真实状况，按照零件特点明确松紧配合方式；三是按照零件性能采取对应公差配合登记。当对公差配合类型明确时，人们可以收获最大效益。

四、结束语

综合分析，在机械设计与制造中科学应用公差配合，最大程度减少了发生误差的几率，相应确保了产品生产质量。在机械制造过程中，不一样的零件具备比较规范的尺寸，若不注意这部分问题，必定干扰机械设计过程，所以，高度关注孔轴之间的配合问题，相应提升设计与制造水平，并全面彰显公差配合的应用价值，推动其可持续发展。

参考文献：

[1]赵良贵.机械设备因公差配合引起的故障问题及其维修技术探讨 [J].机电信息，2016（12）：106-107.

[2]安晓卫，李衡，徐万孚 . 配合面公差对机械密封环密封性能的影响 [J].沈阳理工大学学报，2016（6）：92-98.

[3]易忠奇.机械产品制造中公差配合的选用[J].精密制造与自动化，2017（4）：49-50.

[4]李俊，仝军营，刘洋.冶金机械的绿色设计新理念与高端制造新技术研究[J].世界有色金属，2018（20）： 56+58.