公差配合在非标设备设计制造中的应用研究

朱　艳，段好运

公差配合在非标设备设计制造中的应用研究

朱艳，段好运

(商丘技师学院，河南 商丘 476000)

近年来，随着我国工业水平的提升，非标设备设计制造行业获得了极大的发展与进步。非标设备是自动化生产环节中重要的组成部分，其作业效率和质量除了与应用的电气自动化控制技术有关之外，还于取决设备本身的与设计和制造水平。在非标设备的设计制造过程中，影响其成品质量的主要原因是尺寸误差和累积误差，通过分析公差配合在非标设备设计制造过程的中应用，探索公差配合与设备产品质量之间的联系，有利于提高设备的设计制造水平，保证其作业效率和质量。

公差配合；非标设备设计制造；应用

非标设备指的是企业根据行业特点或自身需求，基于实际生产用途设计制造的具有特殊功用的机械设备。非标设备由于其特殊性，不被列入国家设备产品目录中，在设计和制造过程中没有国家统一标准，因此生产批量较小，往往以单件的形式存在，缺乏设计参数和试制样机。设计人员在设计制造过程中要充分结合多项因素，分析零部件之间的关系，针对几何参数公差特点，科学合理地选择配合方式，以精简设计制造的工艺程序，提高生产效率，提升设备的装配精度，降低生产制造环节的成本，便于设备的维护与升级。

1　公差配合的概念

1.1　公差

公差是指在机械设备或零件的制造过程中，几何参数允许变动的范围，包括尺寸几何公差、表面粗糙度等用于描述设备或零件尺寸、精度的参数，公差越小说明精度越高，制造难度相对较高。目前，我国的公差等级分为二十级，数值越大对应的公差等级越低，加工的精度和难度越小。几何公差包括形状，位置，方向等不同的要素，在我国相关规定中，几何公差不属于线面轮廓和位置度的范畴。衡量机械设备或零件的表面粗糙度需要匹配尺寸和几何公差保持正相关的特征，因此设计人员在选择公差等级时，要在确保设备或零件功能的情况下尽可能选取较小的公差等级，以保证公差与设备或零件的精度相互匹配。

1.2　配合

配合是指公差尺寸相互协调一致的孔和轴公差带之间的关联性。一般而言，根据轴公差带和孔两者之间的位置关联可以对配合进行分类，主要包括过渡配合、过盈配合、间隙配合三种类型。配合公差是将孔和轴的公差值相加，这时配合公差允许间隙配合和过盈配合的变化值，反映的是零件配合的精度。设计人员在进行机械设备或零件的设计制造时，应根据实际的使用需求，选取合适的配合类别，以孔轴之间是否存在相对运动作为判断的标准，如果有相对运动则选择间隙配合，无相对运动还要根据实际应用情况进行取舍，在确定配合类型之后，尽可能采用优先配合来满足相关使用条件。

2　公差配合在非标设备设计制造中的应用

2.1　公差配合对非标设备设计制造的影响

机械设备产品由零部件组装而成，因此零部件的几何精度在很大程度上决定了产品的精度和性能的优劣。零部件的几何精度主要包括零件几何尺寸、几何要素、位置精度以及装配之后不同部件之间能否相互配合，任何一个零部件在加工过程中都会或多或少存在误差。长期实践已经证明，只要将零部件的误差控制在允许的范围之内，其精度和质量就能达到正常的使用标准，属于合格的产品，这个范围就被称为公差范围。公差过大或者过小都对几何参数的使用要求有一定的影响，它反映的是机械设备零部件之间存在的关联性。非标设备设计制造的基本原则就是要在满足设备能正常使用的前提条件之下，达到最高的技术精度，提升产品的生产效率和质量，从而提高生产企业的经济效益。设计人员在非标设备零部件设计过程中要充分考量结构尺寸等因素，尽可能采用标准公差，避免人为地增加影响零件加工精度的相关意见，否则容易累积误差，久而久之容易超出公差的范围[1]。此外还要注意几何精度的设计，选用合理的公差与配合，以有效提高加工产品的性能和质量，降低成本[2]。

2.2　选择零部件配合基准制

基准制是指在生产需要配合的零件时，将其中的一种作为基准件，在确定基准件偏差的前提下，通过改变另一种非基准件基本偏差来实现不同零件之间配合。设计人员在非标设备的设计制造过程中，要从设备结构、制造工艺两个方面综合选择零部件配合基准制，同时还要兼顾企业经济效益[3]。目前，我国有基孔制和基轴制两种类型，采用基孔制进行零部件配合加工，对刀具的选择有较多尺寸和规格上的要求，因此可以减小定值刀具的规格和数量，虽然孔加工比轴加工的难度相对大，但有利于全面提高生产效率，简化生产步骤，提高企业的生产效益；采用基孔制加工具有一定公差等级，例如冷拉钢材一类的产品不用经过切削就可以满足具体使用要求，只需配合有关的要求选择合适的孔公差进行加工就可以完成加工任务。在实践过程中，设计人员应根据实际需要进行选择和取舍。

在进行标准件配合操作时，要把标准件当做基准件加以确定和配合，比如在滚动轴承之内配置项圈应当选择基孔制的方式，但是滚动轴承外的直径配合应当选择基轴制的方式，如图1所示。

图1　滚动轴承的公差与配合

2.3　小批量零件公差配合的选择

一般而言，非标设备的大多数零件都是小批量或单件生产，在设备的设计制造过程中，公差配合的选择一定要兼顾到零件之间的互换性，按照互换程度可以分为不完全互换和完全互换两种形式。通常生产大批量的零部件时会采用完全互换，而对于非标设备使用的小批量生产零部件经常采用的是不完全互换的形式，其中包括修配法和调整法[4]。例如设计人员在进行粉末磁芯全自动倒角机齿轮箱部件设计时，首先要考虑的是转轴和齿轮的配合转轴，除了配合齿轮之外还需要在外部接入倒角机构，这样转轴转动之后才能和转轴、轴承内圈、倒角三者相互配合，产生相对运动，提高转动的平稳性，减小机构运行的震动。在具体设计时还应当采用木槌装配进行过渡，找到合理的定位位置。此外，还需注意非标设备生产过程中的过盈量，确保转轴和齿轮具有一定的装配精度，尽可能采用国家和行业标准，分析不同参数之间的关系，合理利用优先系数，以减少设计人员的工作量和压力[5]。

3　非标设备设计制造过程中的注意事项

3.1　注重设备使用的经济性和合理性

在设计非标设备的设计制造过程中，首先需要加强先进技术与工艺的融合，提高设计的技术含量和科技含量，便于生产企业更好地解决产品结构和装配工艺中的技术难题。其次在选择零部件时需要合理选择成品件，充分考虑零部件的适应性，从而有效降低原材料消耗，提高成品率，减少管理费用和生产成本，缩短制造周期，提高设计效率。最后要结合人性化的理念，保证非标设备投入使用后能够满足企业的生产需求，符合操作人员的使用习惯，注重设备使用的经济性和合理性。

3.2　注重工作流程的标准化

在设计过程中要注重工作流程的标准化，遵循国家和行业的标准代号、标准格式、标准名称等专业术语的使用规范，严格考核各项设计水平是否达标[6]。严格按照设计程序和相关行业标准完成图纸设计、施工设计、方案优化等工作，积极引进国外先进技术和设备，吸收和融合先进工艺，有利于全面提高非标设备的设计水平和生产质量，实现设计制造流程的精简化和管理方式的标准化。

4　结语

在非标设备的设计和制造中，设计人员要深入分析国家和行业相关标准，结合实际生产需求，通过合理选择公差配合，完成零部件尺寸、精度的调节和优化，有利于全面提高设备的性能和质量，降低生产成本，提升企业的经济效益和市场竞争力。

[1] 程刚.深入研究非标设备制作安装质量通病的防治路径[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(9):45-47.

[2] 马广友.公差配合在非标设备设计制造中的应用[J].山东工业技术,2018(24):19.

[3] 李春凤.公差配合在非标设备设计制造中的应用[J].内燃机与配件,2018(14):125-126.

[4] 吕雷,顾玉娜.非标设备的设计与制造[J].中国新技术新产品,2016(6):61-62.

[5] 徐蕾,姚金辉,赵嵩正,等.非标设备制造企业生产管理系统研究[J].现代制造工程,2011(10):18-22.

[6] 蒋维扬,赵嵩正,高云,等.非标设备生产的综合计划模型研究[J].机械制造,2010,48(4):67-70.

Application research of tolerance fit in design and manufacture of non-standard equipment

ZHU Yan, DUAN Haoyun

(Shangqiu Technician College, Shangqiu, Henan 476000, China)

In recent years, with the improvement of China's industrial level, the non-standard equipment design and manufacturing industry has achieved great development and progress. Non-standard equipment is an important part of the automatic production link. Its operating efficiency and quality are not only related to the application of electrical automation control technology, but also depend on the equipment itself and the level of design and manufacturing. In the design and manufacturing process of non-standard equipment, the main reasons that affect the quality of finished products are size errors and cumulative errors. By analyzing the application of tolerance fit in the design and manufacturing process of non-standard equipment, exploring the relationship between tolerance fit and equipment product quality is conducive to improving the design and manufacturing level of equipment and ensuring its operating efficiency and quality.

tolerance fit; design and manufacture of non-standard equipment; application

TH1229

A

2096–8736(2022)05–0042–03

朱艳(1982—)，女，河南新乡人，大学本科，一级实习指导教师，主要研究方向为机械设计制造和钳工技术。

责任编辑：阳湘晖

英文编辑：唐琦军