公差配合及其在机械设计与制造中的有效应用

周功新

摘 要：在我国的工业领域以及整个市场经济发展形势下，机械制造行业都属于基础性和支柱型行业，而且机械设计与制造水平也直接决定一个国家的科学技术水平和综合实力。但是基于对我国目前机械设计与制造水平的分析，其中仍存在较多的问题没有解决，尤其是针对其中的公差配合问题来说，对于机械设计和制造产品的质量有着决定性的作用。在机械设计和制造中对公差配合的控制，直接影响后期的裝配工作和具体使用情况。因此，为了保证机械设计与制造的产品符合经济性和互换性的要求，则应正确理解和重视公差配合，在机械设计与制造中合理应用。

关键词：公差配合;机械设计;机械制造;应用

1引言

机械制造是一个国家经济发展的基础和主要动力，工业制造产业和市场经济的发展二者之间存在相互促进和推动的作用，提升机械设计和制造水平，能够为我国工业发展提供核心动力。现阶段，我国的机械设计与制造水平得到了显著提升，其中公差配合起到关键作用，直接决定零部件的生产制造质量和成本。文章则重点针对公差配合在机械设计、制造中的应用情况进行深入研究，提升公差配合技术水平，保证机械设计与制造的标准化、准确性的要求。

2公差配合概述

2.1公差

在机械设计与制造中，所谓公差就是机械零件的几何参数所允许的变动量，主要设计产品的直径、长度和宽度等参数。规定产品的公差要求，有助于实现产品的可替代性，保证按照此公差要求生产的产品具有最基本的使用功能，也就是由公差决定生产规格的标准范围。机械设计与制造公差主要有尺寸、形状、位置公差等类型，且分为20个等级，数字越小，代表所允许的标准范围越小。

2.2配合

机械设计与制造中的配合，就是指满足一定公差要求的产品之间满足一定的配合要求，比如间隙配合、过盈配合或过渡配合要求。其中的过盈和间隙配合代表着产品配合的松紧程度，具体地说，间隙配合就是机械产品的孔和轴之间的配合，最小间隙值为零，最大间隙值就是二者的公差值之差。而过盈配合就是孔公差带在轴公差带之下，二者的公差值之差就是最大过盈配合，最小过盈值就是零。

2.3公差配合

由公差和配合的定义可知，所谓公差配合就是间隙和过盈之间的变动量，其在机械设计与制造中直接决定配合的精准度，合理应用公差配合，有助于缩小配合之间的间隙并提升零件的精确度。在目前的机械制造行业中通常采用基孔制和基轴制两种标准配合制方式，比如基于基孔制要求，保证相同尺寸的某一段轴或者等直径长轴上的有效配合，而其他特殊的零部件则可以采取基轴制的公差配合方式。

3公差配合与机械设计制造的关系

公差配合在机械设计与制造中的作用主要体现在精度控制和零件质量评价等方面。对于前者来说，在不同的机械加工条件下，零部件的加工几何参数会存在较大不同，为此应通过公差配合的方式来对零部件的精度加以控制。对于后者来说，通过公差配合方式还可以对产品之间的误差加以分析，从而对零件质量进行准确评价，这也看出公差配合对机械设计、制造的重要作用。

4公差配合在机械设计中的应用

4.1在单个零部件中的应用

鉴于公差配合在机械设计中的重要作用，应在机械设计之前熟练掌握公差配合的相关原则和规定。比如针对所要设计的机械零部件来说，可以分为重要和次要零件两大类，需要结合其具体的使用情况和使用状态来确定不同类别零部件的公差配合要求。而针对相同的零部件来说，也会由于其应用部位的不同而对公差配合的要求不同。因此，针对单个零部件来说，在开展机械设计阶段，则重点针对公差项目的选择、公差的等级、公差值等内容加以全面考虑。尤其是在选择公差项目时，应充分结合所设计对象的几何特征、结构特征和零件的使用要求等内容。还要考虑对零部件的检测是否便捷和经济性等因素，可以通过类比方法来确定公差等级和公差值。

4.2在配合件上的应用

针对机械设计中的配合件设计时，基于对两个零件上孔和轴的配合来说，在设计时，技术人员应对基准制的选择和配合加以考虑。比如对于基孔制和基轴制两种基准制来说，目前比较常用是基孔制，但是对于基轴制来说，如果需要设计的机械产品应满足将多个零部件在同一个公称尺寸的轴上进行装配时应用。或者是针对孔和轴之间的配合，如果所用轴的材质为冷拉棒材且存在一定的公差等级要求，可以在二者配合时选择基轴制作为基准制要求。为了满足基准制要求，则应按照相应的规律和原则要求，通过类比方法确定零件的配合情况，所用配合要求中的优先配合应先于常用配合。

5公差配合在机械制造中的应用

5.1在零件生产中的应用

基于机械设计要求，在毛坯基础上开展机械制造加工，才能得出符合一定公差和配合要求的零件，这也是通过产品设计来满足一定的机械生产要求的首要环节，也就是基于公差配合来保证通过机械制造的零件不会出现误差问题。但是由于机械制造过程中容易受到外部环境、技术以及人员等不同因素而造成所加工产品具有一定的误差问题。零件公差的要求，就是上述误差应在一定范围之内，保证所生产的零件可以正常使用。比如针对石油行业中的钻井设备来说，其机械制造的程序比较复杂，在机械设计和制造阶段，应遵循一定的理念来要求和控制公差配合，还要考虑设备的链轮和齿轮等因素，保证所设计的链轮和齿轮等设备的负荷承受能力满足要求。针对二者可以承受负荷能力的不同，按照相应的公差配合要求，保证不同零部件的公差配合满足要求。此外，针对不同零部件之间的轴和键之间的配合，也允许有一定的偏差，也就是控制在允许范围之内，从而可以提升所生产零部件和最终设备的经济性与耐用性。

5.2在设备维护中的应用

现阶段我国工业领域在逐渐扩大，在工业生产中所用各类工程设备的数量也不断增多，但是在各类设备的使用中，容易由于设计和制造等因素而影响其质量，导致其故障概率较高，耽误正常生产并增加故障维修所花费的成本等，还会引发安全事故，威胁人员生命安全，造成恶劣的社会影响等。为此，在设备使用过程中，应做好设备的维护和保养工作，但是如果在机械制造环节中没有做好公差配合的控制，影响设备的使用年限，导致其寿命的缩短，还会增加成本。因此，为了预防由于公差配合而引发的事故，减轻设备维护工作量和压力，这就需要基于各类工程设备运行环境比较恶劣的特点，容易在运行中受到损害而影响设备的整体运行。为此，在设备维护中应重视配合种类的选择，有效弥补在初期无装配图指导下导致的 问题。在分析配合种类选择的过程中，需要基于众多原则，比如设备配合部位的受力不同的特点，保证所选择的装配方式符合此受力情况不断改变的要求。在合理选择装配方式之外，还应考虑零件的装配难度等设备保养维护中的因素，合理与科学应用公差配合，减轻设备维护工作量，提升设备使用率和运行效率，延长设备的使用年限。

6结语

正是由于在机械设计与制造中公差配合都起到重要作用，可以有效避免传统机械设计与制造中的问题。为此，无论是单个零件还是配合件的机械设计，以及零件生产、设备维护等机械制造等方面，都应重视公差配合问题，保证设备零件的精准度，实现机械制造成本的降低，推进我国机械设计与制造水平的提升。

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， No.389（03）：71+73.

[2]边东岩.试论公差配合在机械设计与机械制造中的应用[J].科技风， 2019， 000（009）：129，131.

[3]周美容.公差配合在机械设计与制造中的应用研究[J].轻纺工业与技术， 2019， 048（012）：53-54.

[4]何峰.机械制造中公差与配合的重要性[J].新教育时代电子杂志（学生版）， 2019， 000（035）：P.1-1.