公差配合在机械设计与机械制造中的应用分析

刘丛丛

摘要：作为工业领域中具备较高重要性及价值的一部分，机械制造业的发展质量高低，可将国家科学技术的发展水平较为直观的展现出来。因此，对机械设计及制造加以深入的研究和分析至关重要。本文主要探讨了公差配合在机械设计与机械制造中的应用分析。

关键词：公差配合;机械设计;机械制造;应用分析

引言

国家经济发展加快，促进了我国机械设计及制造。尺寸、形状和位置参数超出公差的确定要求，对不确定度小于20%的坐标测量机（CMM）进行校核，对测量点的数量和最优位置的测量策略，以及根据给定规则进行强大的软件和评价程序。

1.公差配合在机械设计中的应用

对于用三坐标测量机测量工件的质量控制，无论是测量点的有效数目和位置，还是确定整体工件的尺寸、位置和形状的最小偏差的正确评定，都是经济制造的保证。实现这一广义目标函数的思想，除了提供个人特征的已知数据外，还开辟了基于最小区域目标函数，局部不同公差复合特征数据拼接的新方法。[1]

如果忽略了形状偏差、尺寸和位置偏差之间的依赖关系以及工件不对中的影响，那么就会计算出过大的位置偏差;

如果对轮廓测试的协调系统优化没有考虑到各个异型材零件的不同公差，则评估将不会显示出最小的形状偏差。[2]

因此，对于用三坐标测量机测量的工件进行质量控制，只要有足够的测量点数量和位置，就只有对整个工件的尺寸、位置和质量偏差进行正确的评定，才能保证整个工件的经济制造。實现这一通用目标函数的思想，除了为工业特征提供已知的数据外，还开辟了一套新的任务集。笔者研究了基于最小区域目标函数，局部不同公差复合特征数据拟合的新方法。

2.公差配合在机械设计及制造

2.1基于最小区域原理的数据拟合

基于最小二乘原理（Gauss）的数据融合算法是协同测量技术中几何元素参数化的常用方法。在此，几何元素通常是直线、平面、圆柱、锥、球体等单一特征，由一组直线、多圆柱、连通弧形轮廓、自由曲面或雕刻缝合面组成的多边形等复合特征，以及凸缘钻孔等特征的特征。用最小二乘法和最小Z0ne原理对几何元素进行参数化，必须满足正交距离回归（ODR）的重要条件。因此，要最小化的残余量必须垂直于最佳拟合特征[1]。特别是对于最小二乘参数化，很多的解和算法都是众所周知的。

2.2最小区域原理的数据点误差

除了最小二乘解外，根据最小区域原理（Chebyshev）的最佳ft算法（Chebyshev）对数据进行评价也变得越来越重要。基本任务之一是根据ISO 1101计算几何元素的形状偏差。几何单元的参数被确定，使得正交形状偏差最小。到目前为止，关于ODR最小极大解以及个别几何元素之间的解和算法的研究还很少。这也是CMM中的最小区域逼近仅局限于简单的几何元素而在CMM中不很常见的原因，但由于其对数据点误差的敏感性，也存在严重的最小区域拟合精度问题。如果适合的数据集包含随机错误（通常是在扫描点的情况下）或任何异常值，这些错误的点将决定最终的解决方案。因此，数据点验证是极小区域fttig过程之前的一个非常重要的步骤。数据验证应包括两个步骤：

用常用方法消除异常值。如果测量了大量的点，就可以删除几个点。但是必须使用不删除描述局部形式偏差的有效点的算法。[3]

低通滤波，以减少局部随机误差。根据随机误差的性质，滤波过程也必须是具有截断长度的ODR滤波器，因为在具有扫描控制的三坐标测量机中它们是常见的。

最常见的最小区域算法最严重的缺点，是它们对整个数据集或几何元素具有恒定的区域宽度。如前所述，实际工件测量数据的评估需要由复合特征的个体公差定义的不同区域宽度的算法。[4]

3.最佳拟合算法对公差进行考虑

3.1优化变换参数

公差适合作为极小极大解与定义的区域宽度避免了这个问题。采用最佳拟合算法对公差进行了考虑，并在考虑距离f及其公差的情况下，对标称轮廓点的位置进行了优化。

任务是将点（特征中点）与定义的公差区域相结合，因为存在着流动类型。根据ISO 1101的位置公差的圆形公差区域;角定向矩形公差区公差是定向的一维公差。对于上述公差f t，每条直线给出了用于优化变换参数的线性系统的约束条件。根据公差字段的数量和类型，约束的总数为（对于圆形公差字段为8边多边形）。该线性系统可以用通用单纯形法求解符号-无约束变量，并给出了最优变换参数和容差FI因子Ф的求解方法。

3.2轮廓的公差拟合

固定公差拟合方法是Werth MesstechnikGie en的WinWerth软件的一个集成部分。零件的作用导致异型材的不同公差。用光学CMM和图对实际部分进行任何位置的扫描。5B包含扫描点的坐标（超过4.000点）。

很容易就会发现，许多型材截面超出了所需的公差，特别是在公差要求较高的型材区域。

使用公差拟合方法后的情况，外层尽量减少到一些小的部分，可以看到与实际比较相关的附加协调变换。[5]

结束语

综上所述，基于国家科学技术水平的不断提升，协同测量技术已发展成为汽车、机械制造、塑料成型等行业几何质量控制的重要工具，机械零件的功能日益提高，公差对精度的要求越来越高，这就导致了确定几何偏差和几何工件公差不存在任何误差的测量和评价策略。我们理应重视对相关方面的研究，合理吸收和借鉴其他优秀经验，推进国家机械制造领域的长远、稳定发展进程。

参考文献：

[1]孟丹.公差配合在机械设计与机械制造中的应用分析[J].冶金管理，2020（03）：68+70.

[2]蒋雪.公差配合在机械设计与机械制造中的应用分析[J].花炮科技与市场，2019（02）：206.

[3]赵立勋.公差配合在机械设计与机械制造中的应用初探[J].中国设备工程，2017（18）：199-200.

[4]赵丹.公差配合在机械设计与机械制造中的应用研究[J].科技展望，2016，26（23）：95.

[5]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，2015，42（05）：54-55.