公差配合在機械設(shè)計與機械制造的應(yīng)用
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摘要:作為工業(yè)領(lǐng)域中具備較高重要性及價值的一部分，機械制造業(yè)的發(fā)展質(zhì)量高低，可將國家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平較為直觀的展現(xiàn)出來。因此，對機械設(shè)計及制造加以深入的研究和分析至關(guān)重要。本文主要圍繞公差配合在機械設(shè)計及機械制造中的應(yīng)用展開了探討，其中，提出了一些相關(guān)的公差配合選擇和應(yīng)用策略，以期為有關(guān)研究提供參考。
關(guān)鍵詞:公差配合;機械設(shè)計;機械制造;應(yīng)用
一、公差配合在機械設(shè)計中的應(yīng)用
從某種意義上來講，公差配合對機械設(shè)計產(chǎn)品的壽命長短及使用性能的高低存在決定性影響。在具體實施機械設(shè)計操作的過程中，需要基于產(chǎn)品的現(xiàn)實狀況對公差配合進行具體的選擇和應(yīng)用操作，同時以最適宜的角度進行考量，選擇出可創(chuàng)造出更多經(jīng)濟效益的公差配合。對于各部分的零件及零件的各個部分，使用的公差配合擇選方式均具有較大的差異性。針對配合件來講，需要對實際應(yīng)用何種類型的配合及基準(zhǔn)制加以有效考量和分析。就基準(zhǔn)的選擇來講，應(yīng)重視對優(yōu)先選擇基準(zhǔn)孔提起高度重視，個別特殊情況下也可以應(yīng)用基準(zhǔn)軸。而就配合來講，可以考慮對類比法加以有效應(yīng)用。其中，需要對優(yōu)先配合進行優(yōu)先考慮，隨后再考慮普通配合。［1］例如，在設(shè)計石油鉆井機械設(shè)備時，針對公差配合的設(shè)計，便不能依據(jù)傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)進行具體的擇選操作。究其原因，此類設(shè)計的應(yīng)用環(huán)境具備較高的惡劣性，因此在實際設(shè)計此類設(shè)備時，需要同時對耐用性及經(jīng)濟性加以重點考量。具體而言，即為在合理選擇配合公差的基礎(chǔ)上，對設(shè)備鏈輪及配合操作實施過程中齒輪承受的實際負荷等加以有效分析。由于所受荷載的大小存在較大差異性，設(shè)備的公差配合也存在較為明顯的不同。如，倘若公差配合較大，可以應(yīng)用H8/k7;倘若公差配合較小，則可以應(yīng)用H7/p6。但在對軸及鍵等配合公差實施具體擇選的過程中，應(yīng)重視對相應(yīng)零件的實際特點加以充分考量，有助于確保所擇選偏差值的合理性。例如，對平鍵的高度或者寬度的機械偏差值加以有效明確等。同時，在選擇車床夾具公差時，既應(yīng)重視結(jié)合所規(guī)定的公差配合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，也應(yīng)基于實用性及經(jīng)濟性等角度進行考量，有助于提升選擇的科學(xué)性。
二、公差配合在機械設(shè)計及制造其他方面的應(yīng)用
(一)設(shè)備維護
基于國家機械設(shè)計及制造領(lǐng)域發(fā)展速度的不斷加快，現(xiàn)如今，該領(lǐng)域已經(jīng)建立起了一套實效性相對較高的配合選用標(biāo)準(zhǔn)。同時，國家也相繼制定出了有關(guān)的選擇標(biāo)準(zhǔn)。配合中出現(xiàn)頻率較高的方式具體有計算法及類比法等。其中，類比法主要指依據(jù)現(xiàn)存的公差等級，在充分考量零件制造工藝特點等的基礎(chǔ)上，對工程的等級加以有效的分析及對比。具體的流程為:按照所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)對配合的類別加以確定;了解和掌握實際應(yīng)用的配合方法;按照現(xiàn)實工作情況針對配合的松緊實施合理調(diào)整，并明確最后的配合方式。［2］此類方式是現(xiàn)如今應(yīng)用較為廣泛的配合挑選方式之一。究其原因，應(yīng)用實驗法需要投入較多的經(jīng)濟成本，且該方法的周期也相對較長;計算法具有的復(fù)雜性相對較高，在應(yīng)用過程中通常涉及到大量的計算，便捷性較低。因此，對這兩種方式的應(yīng)用較少。此外，在具體實施配合擇選操作的過程中，還需要嚴(yán)格參考如下原則:首先，重視對基孔制加以優(yōu)先利用。但在具體實施各環(huán)節(jié)生產(chǎn)操作的過程中，還應(yīng)注重充分考量現(xiàn)實情況，有助于創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益。其次，區(qū)別無需應(yīng)用零件的加工方法。在實際選擇公差配合的過程中，對零件的現(xiàn)實加工情況應(yīng)進行充分考量。例如基于現(xiàn)實的加工需求，實施科學(xué)的配合調(diào)整操作，以促使加工對配合造成的影響大幅度減小，有助于促進機械產(chǎn)品的質(zhì)量提升。最后，針對更換頻率較高的零件，可應(yīng)用松度較高的配合，針對更換難度較大、頻率較低的零件，可應(yīng)用緊度較大的配合。例如，就制漿造紙設(shè)備而言，由于其運行環(huán)境多較為惡劣，一般需要即為頻繁的進行零件更換操作，更重要的是在購買此類設(shè)備時并不會提供相應(yīng)的裝配圖紙。所以，在對其實施具體維修操作的過程中，應(yīng)重視合理選擇配合的種類，并在充分考量現(xiàn)實情況的基礎(chǔ)上實施具體的公差配合擇選及應(yīng)用操作。具體而言，在進行相應(yīng)操作的過程中，需要考量的因素包括:第一，配合部位裝配方式及受力狀況。就制漿造紙設(shè)備來講，倘若需要單純依靠配合面的彈力實施相應(yīng)的扭矩傳遞操作，需要選擇過盈配合方式。其中，應(yīng)重視的為，倘若所傳遞的扭矩大小相同，而其零件使用的裝配方法具有差異性，那么相應(yīng)的配合方式也會有所不同;倘若單純利用配合面發(fā)揮相應(yīng)的定心職能，則可以選擇如H7/H6一樣的配合。第二，需要對零件裝配的困難程度加以充分考量，倘若所擇選配合的過盈量較大，那么其拆卸及配合的難度通常會較大，會對造紙廠后期實施的各環(huán)節(jié)維護操作產(chǎn)生較大的影響。
(二)個體零件生產(chǎn)
在生產(chǎn)個體零件的過程中，需要重視的擇選內(nèi)容包括公差的值、項目等。在具體實施機械的設(shè)計及制造操作時，選擇公差項目即為選擇結(jié)合項目，包括長度及直徑等。具體實施選擇操作的過程中，也應(yīng)重視考量如下原則:參考檢測對象具有的幾何性質(zhì)，并基于實用性及經(jīng)濟性的角度，對相應(yīng)對象的使用價值進行分析。在具體選擇公差值及公差等級時，應(yīng)用較為廣泛的方式為類比法，但在使用的同時，也需要以有效滿足相應(yīng)的基本需求為前提，盡量選擇一些數(shù)值較大以及等級較低的公差，如此一來，才可以確保根據(jù)圖紙生產(chǎn)的孔具及軸等存在較高的配合性。［3］此外，倘若生產(chǎn)零件的數(shù)量較多，可以利用擋塊對加工的尺寸實施有效控制。在具體實施相應(yīng)加工操作的過程中，僅需要將加工對象的尺寸分布關(guān)鍵點調(diào)整至公差帶中心即可，有助于確保所生產(chǎn)零件的整體質(zhì)量。同時，基于較多的生產(chǎn)實踐表明，雖然機械產(chǎn)品出現(xiàn)的誤差是隨機的，但此類誤差值和相應(yīng)的正態(tài)分布規(guī)律較為相符。就單個零件的生產(chǎn)來講，可通過有效采取人工手段的方式對零件的尺寸加以控制。例如，操作人員會在對孔實施加工操作時，將其尺寸控制在最小的極限值處;在對軸實施加工操作時，將其尺寸控制在最大的極限值處。換而言之，僅有針對大量零件的生產(chǎn)來講，其零件的尺寸才和正態(tài)分布規(guī)律相符，且其零件配合也符合此規(guī)律，這表示在針對大量零件實施生產(chǎn)操作的過程中，出現(xiàn)極限配合尺寸的可能性為零，但單個零件的生產(chǎn)操作基于人為控制操作的影響。因此，從理論角度上來講，此類生產(chǎn)操作實施的過程中是存在出現(xiàn)極限配合尺寸的可能的。
三、結(jié)語
綜上所述，基于國家科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，以及長時間的探索及實踐，我國的機械設(shè)計及制造行業(yè)在技術(shù)研究方面取得了諸多較為可觀的發(fā)展成果，但照比其他發(fā)達國家來講，依舊存在較大差距。所以，我們理應(yīng)重視對相關(guān)方面的研究進行更為深入的探索，合理吸收和借鑒其他優(yōu)秀經(jīng)驗，總結(jié)前人實踐經(jīng)驗，有助于推進國家機械制造領(lǐng)域的長遠、穩(wěn)定發(fā)展進程。
參考文獻:
［1］王柏森，李遠航，范素香．基于SolidWorks的機械式工業(yè)機器人末端執(zhí)行裝置的設(shè)計與實現(xiàn)［J］．河南科技，2018(14):1-2．
［2］侯杰，朱繼宏，張衛(wèi)紅．考慮機械連接載荷和疲勞性能的裝配結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計方法［J］．科學(xué)通報，1-8．
［3］李俊，仝軍營，劉洋．冶金機械的綠色設(shè)計新理念與高端制造新技術(shù)研究［J］．世界有色金屬，2018(20):56+58．
作者：邊東巖 單位：濮陽市高級技工學(xué)校