机械设计与机械制造中公差配合探析

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摘要：公差配合在机械设计制造中占据重要地位，在维护零件质量方面具有重要作用。机械制造业发展体现了国家科技发展水平，随着国家经济发展的加快，使机械制造领域取得了很大进步。机械设计制造中应用公差配合有助于减少生产时间，对促进机械设计制造实效性具有积极作用。统计公差技术研究对现代制造模式下产品质量控制、对降低生产成本控制、提高产品性能质量具有重要意义。本文分析公差配合的概念，阐述公差配合在机械设计制造中的应用。

关键词：机械设计制造；公差配合；质量控制

运动精度是衡量机械装备质量的重要性能指标，装备整体装配公差质量是保证运行精度的前提，可以从静态装配公差方面评估机械装配设计质量。机械装备由若干零件按照规定方式装配，装配成功后，产品需要完成规定运动操作，对机械设备产品运动精度分析非常必要。装配公差精度对机械装备动态性能具有很大影响。装配公差精度是衡量装备质量的重要指标，装配运动精度与复杂工况有关。机床主体机械结构由床身工作台、主轴箱等主要零部件装配，运动精度表现为静态时刨刀对工作台的偏差精度，机械装备设计必须综合分析运动精度。统计公差理论研究，及统计公差统计工序控制参数需要深入研究，对我国统计公差修订非常必要，对制造业推广应用统计公差技术具有重要意义。

1公差配合概念

公差是可变动零件几何参数量，在机械设计中，几何参数是角度等物理参数，要确认可换零件规格在标准范围内变动。公差可分为尺寸、形状与位置公差。国际标准中公差等级分为20个等级，配合是公差尺寸相同的孔轴公差带关系，包括过盈、间隙配合。不同孔轴配合具有不同松紧要求，最大间隙值是孔与轴的公差值之差。面向质量目标的统计公差方法思路是将工序质量共性要求建立标准量化指标，采用RESPONCESURFACE方法，由软件生成二维平面下标准化统计公差，指导相应工序控制方案。最优的过程质量控制方案是EPC、SPC等综合继承，如图1所示智能集成框架系统。公差配合是间隙范围内的变动量，配合公差影响配合精度，配合制包括基轴制与基孔制，在一些等直径长轴配合应用中宜选用基轴制。公差配合应用体现在评估零件表面质量等方面。加工条件不同导致零件几何参数不同，常用的精度包括位置与尺寸精度。零件表面质量评估分析产品误差。零件层次统计公差是对零件给定技术规范，面向质量目标的统计公差带使统计公差成为联系质量目标不同层面的标准化截面。质量特性值均值是统计公差主要对象，对不同质量特性值有特定物理量单位，需要为标准化统计公差寻找标准化界面，要求能方便转换为实际统计控制参数，与设计规格界限有明确函数关系，应是无量纲标准化参数。

2机械制造中公差配合的重要性

机械装备装配质量与零件公差设计有关，公差信息必须在设计中通盘考虑，装配精度如由零件加工精度直径保障，会给零件加工带来障碍。如何通过公差优化提高机械产品装配精度非常关键。装配方式不当，不能装配出高品质的机械产品。部分零件装配采用合理工艺手段可以使机械产品装配达到设计质量要求。机械产品质量依靠装配工艺实现，装配质量对保证产品运行效果发挥决定性功效。机械装配成功后，产品需要运动操作，运动精度是机械装配完成规定操作任务的保障。运动副间隙误差等因素对机械产品运动精度造成影响，机械装备工作中震动等因素干扰使得机械装备工作质量难以预测评估。设计阶段，对机械装备运动精度分析非常重要。影响机械产品运动精度误差因素较多，目前缺乏将多个因素综合考虑的分析方法。公差分析是产品设计连接加工使用的必要环节，对机械产品装配精度分析深入研究，对公差分析理论在实际生产中应用具有积极意义。将公差建模与机械产品运动精度分析结合，为及时发现公差设计缺陷，优化产品设计提供可行意见。产品制造质量是企业永恒的主题，我国制造企业长期存在的问题是效益低下，机械制造业面临竞争体现在产品质量、服务及时性等方面。产品质量是机械工业参与全球市场竞争的薄弱环节，许多企业制造精度难以满足高新技术产业对加工水平的要求，传统统计控制方法是对工序过程稳定性判别技术，国家标准以过程能力指数为生产过程质量要求指标，生产检验中已有应用统计方法国际标准，将最新统计公差与现代质量控制技术结合，实现配合零件最佳配合质量目标，使我国机械产品配合质量得到提升。

3公差配合在机械设计制造中的应用

公差配合在机械设计制造中的应用包括机械设备维护、单个零件生产的选用。公差配合决定机械设计产品的使用性能，公差配合需依据产品情况，选择能获得经济效益的公差配合。配合零件要分析选择基准制，配合方面通过类比法实现。如石油钻井机械设备公差配合设计无法按传统标准选择，通常对设备设计从经济角度考虑。在配合公差选用上，考虑设备链轮承受负荷，较大时选用H8/k7，在轴等配合公差选择时，依据零件特点选择合理偏差值。车床夹具公差选择依据配合设计标准，从实用角度出发。注意轴配合下依据产品特点选择公差。轴承建选择配合公差依据用途，相同孔空套旋转配合选择H7，用于支撑可选择G。图2为减速器输出轴轴系部件示意图。机械设计制造中，公差项目选址是结合项目，选择时要依据被测要素几何性质；类比法是公差等级选择常用方法，保证按图纸生产轴具有良好配合性。将被加工零件尺寸分布调整到公差带中心，机械产品加工误差值符合正态分布规律，操作者在加工孔时控制最小极限值处，生产中不出现极限配合尺寸，理论上会出现极限配合尺寸。随着我国机械设计制造业的发展，国家出台了相应选择标准。类比法通过参照存在公差等级，确定配合类别，调整配合松紧。实验法周期较长，选择配合时应推荐优先使用基孔制，不同零件的加工方法不同，配合选择应根据实际加工需求，降低加工对配合的影响。经常更换零件选择较松的配件。如制浆造纸设备运行环境恶劣，设备购买前无装配图。考虑配合部位受力情况，制浆造纸设备中限制过盈配合，传递扭矩相同，配合方式存在不同。应考虑零件装配难度，选择过盈量较大配合装拆困难，应对零件尺寸全面考虑，小尺寸选择较紧的配合。轴承需要经常更换，应合理选择轴承配合。

4结语

高的装配质量是保障装备运动精度的前提，公差配合是机械设计制造的关键。由于生产过程非理想状态，零件制造误差不可避免，必须合理规定公差保证产品使用性能。较小的公差导致制造成本提高，合适的公差设计提高制造成本效率。产品生产通常采用经济方式，公差确定应满足常规方法生产，应不断提升机械设备使用性能。随着我国科技水平的提升，机械设计制造行业技术研究取得了可观的发展成果。应重视对相关研究进行深入探索，推进国家机械制造领域长远发展。

作者:严冬青 单位:宿迁泽达职业技术学院