機械設(shè)計與機械制造的公差配合應用
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摘要：對于機械設(shè)計與機械制造來說，通常情況下，機械產(chǎn)品的零件都有一個固定的標準尺寸，但是由于受到多方面因素的影響，因此在實際生產(chǎn)過程中每個機械零件的尺寸出現(xiàn)誤差是十分常見的情況，這在很大程度上影響了零件的裝配工作。要想解決這一問題，便需要在機械設(shè)計與制造中合理的應用公差配合。本文對此做了深入研究，對公差配合做了簡要介紹，結(jié)合實際情況探討了在機械設(shè)計與制造行業(yè)中關(guān)于公差配合技術(shù)的應用與實踐。
關(guān)鍵詞：公差配合；機械設(shè)計；機械制造；工業(yè)生產(chǎn)
在各行各業(yè)的建設(shè)與生產(chǎn)過程中都涉及到了機械設(shè)計和制造，這是促進我國國民經(jīng)濟建設(shè)的重要內(nèi)容，機械設(shè)計制造水平的高低在很大程度上影響著一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和科學技術(shù)提升。相較于西方發(fā)達國家來說，我國機械設(shè)計制造行業(yè)起步較晚，發(fā)展相對較為落后，在改革開放之后才真正意義上成為了現(xiàn)代化的工業(yè)國家。對于機械設(shè)計與制造來說，公差配合是其中的一項重要技術(shù)，對于零件的設(shè)計、生產(chǎn)和后期的裝配發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此，有必要高度重視。
1公差和配合的介紹
公差配合不僅是一項特殊的機械設(shè)計制造技術(shù)，更是一門特殊的、具備一定嚴謹性的學科，是人們在機械設(shè)計與制造行業(yè)中，通過不斷總結(jié)和探尋所梳理的經(jīng)驗和理論。在機械設(shè)計與制造過程中，公差配合技術(shù)的應用發(fā)揮著重要作用，在很大程度上影響了零件質(zhì)量的好壞以及零件整體的使用壽命。
1.1公差
公差指的是在相對參數(shù)范圍內(nèi)可以允許的最大數(shù)值。針對零件的機械設(shè)計和制造來說，幾何參數(shù)指的是零件的直徑和長度，其中涉及到的幾何參數(shù)既包含零件實際加工時的參數(shù)，也包含相應的化學參數(shù)。若想有效保證零件的互換性，就需要在實際生產(chǎn)過程中適當調(diào)整和變動幾何參數(shù)。
1.1.1公差的分類站在幾何參數(shù)的角度可以將公差分為三個種類，分別是尺寸公差、形狀公差和位置公差。尺寸公差指的是極限值與基本尺寸之間代數(shù)差；形狀公差指的是在零件加工過程中所允許的變動量的一個范圍；位置公差指的是在零件加工過程中對于方向和位置方面所允許的變動量的范圍。這其中提到的范圍即位置公差帶，處于位置公差帶內(nèi)的數(shù)值便可以稱之為合格參數(shù)。
1.1.2公差值公差值，代表的是公差的大小，具體到某一個數(shù)量。通常情況下用“IT”來表示，在實際機械設(shè)計與制造過程中，不同精度的零件對公差值也有不同的要求。
1.2配合
配合指的是針對尺寸一致的孔與軸之間的位置關(guān)系，對其進行適當?shù)倪^渡和過盈配合，過程中配合公差直接會影響到零件的配合精度，因此相關(guān)人員應該注重配合精度的提升，盡可能的降低零件公差數(shù)值，有效提高零件加工精度。配合制，即指相同極限制下的軸與孔配合的有效制度，主要可以分為兩種，分別是基孔制和基軸制?；字浦傅氖窃诨酒钗窗l(fā)生變動的前提下，公差帶和不同偏差軸之間的有效配合；基軸制指的是基本偏差，未發(fā)生變動的前提下孔與軸公差帶之間配合。
2公差配合在機械設(shè)計及制造方面的應用
在機械設(shè)計和機械制造過程中，要想有效提高零件精度，保證零件加工質(zhì)量，必須要結(jié)合實際情況，重視公差配合技術(shù)的應用。結(jié)合實際情況合理選用基準制與非基準制，充分考慮到機械制造中可能出現(xiàn)的所有問題，并針對實際情況采取有效的解決策略，確?？梢栽诮鉀Q問題的同時準確控制公差值，最終從根本上提升零件加工配合質(zhì)量，有效促進機械設(shè)計與制造水平的強化。因此在實際機械設(shè)計與制造過程中，公差配合的應用具體可以表現(xiàn)在以下幾個方面：
2.1機械設(shè)計中關(guān)于公差配合的應用
在機械設(shè)計行業(yè)中，對于零件產(chǎn)品的壽命和使用性能來說，公差配合有著很大影響，在進行機械設(shè)計的過程中，必須要結(jié)合產(chǎn)品的實際情況來合理進行公差配合的應用與實施，然后結(jié)合實際情況進行分析和探討，選擇最佳的公差配合方式，從根本上保證經(jīng)濟效益。對于零件加工來說，公差配合選擇方式也存在一定差異，因此要結(jié)合實際產(chǎn)品的類型和基準制來進行配合件的選擇與考量。高度重視基準孔的優(yōu)先選擇，對于一些特殊情況也可以選擇應用基準軸，過程中必須要將優(yōu)先配合放在首要位置，然后再考慮普通配合。涉及石油鉆井機械設(shè)備的時候，必須要對公差配合的應用標準和具體方法進行創(chuàng)新與改進，這主要是因為該類機械設(shè)計通常處于一些惡劣的環(huán)境中，因此在實際進行設(shè)計操作的時候必須要充分考慮到其經(jīng)濟性和耐用性特點。在合理選擇公差配合的基礎(chǔ)上，對設(shè)備鏈輪和配合操作中齒輪對于負荷的承受能力進行全面的分析。由于所受荷載存在一定差異，因此設(shè)備的公差配合也存在很大不同，但在具體的實施過程中，必須要全面考慮到零件的實際特點，這樣才能更好保證所選偏差值的合理性。對于車床夾具公差的選擇，既要充分考慮到所規(guī)定的公差配合設(shè)計標準，同時也要認真分析其經(jīng)濟性和實用性，這樣才能更好的提高公差配合選擇和應用的科學性與合理性。
2.2機械制造中關(guān)于公差配合的應用
2.2.1設(shè)備維護近年來，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國工業(yè)機械設(shè)計及制造領(lǐng)域發(fā)展不斷加快，且逐漸形成了一套具有標準性和實用性的選用標準。國家相關(guān)部門對此也出臺了有關(guān)政策和制度，明確了選擇標準。在公差配合中，計算法和類比法相對來說出現(xiàn)頻率較高，類比法簡單來說就是根據(jù)目前的公差等級來對零件制造工藝的特點進行全面分析，然后在此基礎(chǔ)上確定工程等級參數(shù)。過程中首先要按照相關(guān)標準確定配合類別；然后選擇恰當合理的配合方法；再針對實際工作情況來合理調(diào)整配合的松緊度；最后明確所選擇的配合方式。這種方法是目前應用最為廣泛的配合方式之一。計算法相較于其他方法來說較為復雜繁瑣，其中會涉及到大量的計算，不夠方便簡潔[1]。也正是由于這一特點的存在，導致實際應用相較于類別法來說頻率較少。除此之外，需要注意的是在實施配合選擇操作的時候，必須要嚴格遵循以下原則：1）優(yōu)先利用基孔制：在具體機械設(shè)計生產(chǎn)制造過程中，必須要充分考慮到多方面的現(xiàn)實情況，保證實際生產(chǎn)經(jīng)濟效益可以得到有效提升。2）準確區(qū)分不需要應用零件的加工方法：在進行公差配合選擇之前，必須要充分考慮到零件加工的現(xiàn)實情況，包括現(xiàn)實加工需求、配合調(diào)整操作的實施，從多方面充分減少加工過程對于整體配合的影響，這樣才能更好提高機械產(chǎn)品加工質(zhì)量。3）對于一些需要經(jīng)常更換的零件，可以對松合度進行適當?shù)奶嵘蝗绻慵褂妙l率較低，且不需要經(jīng)常更換便可以適當提升配合方式的松緊度。最典型的例子便是制漿造紙設(shè)備，這種設(shè)備的使用多數(shù)時間都處于較為惡劣的環(huán)境中，因此零件需要頻繁更換，所以在實際進行操作的過程中，應該考慮到以下相關(guān)因素：①對配合部位的裝配方式和受力情況進行具體分析和調(diào)查，通過盈配合方式來實現(xiàn)依靠配合面的彈力完成扭距傳遞操作[2]。在這一過程中，如果扭距大小相同，且選用了具有一定差異的裝配方法，那么在配合方式上也會存在一定的差異；但如果僅僅是利用配合面所發(fā)揮出的定心功能，便可以選擇相同的配合方式。②對零件裝配的困難程度進行分析和調(diào)查。如果過程中所選擇的配合方法過盈量較大，那么便會提升零件拆卸和配合的難度，這樣便會嚴重影響到造紙廠后續(xù)每一個環(huán)節(jié)的具體施工和操作。
2.2.2個體零件生產(chǎn)在生產(chǎn)零件的過程中，必須要考慮到公差值的選擇和項目的具體情況。在進行機械設(shè)計與制造的時候，根據(jù)零件的直徑和長度來選擇公差值，且要嚴格遵循以下原則：1）對檢測對象的幾何性質(zhì)以及其所具備的經(jīng)濟性和實用性進行全面的考慮，總結(jié)其使用價值；應用類比法來選擇公差等級和公差值，這一過程中，相關(guān)人員應該予以高度重視，必須要在滿足基本要求基礎(chǔ)上來選擇一些低等級和大數(shù)值的公差，這樣才能有效保證相關(guān)參數(shù)之間的配合性[3]。2）如果需要加工和生產(chǎn)大量的零件，那么可以通過擋塊兒來控制零件加工尺寸。在具體操作的過程中，僅僅需要對加工對象的尺寸進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)即可，這樣就可以從根本上保證零件的生產(chǎn)加工質(zhì)量。3）如果生產(chǎn)單個零件，則可以利用人工操作來控制零件的加工尺寸。比如選擇人工手段來調(diào)整和控制孔的加工尺寸，嚴格控制其最小極限值；在加工軸的時候，需要將尺寸控制在最大的極限值處。從某種角度來講，只有在生產(chǎn)大批量零件的時候，其尺寸變化才符合正態(tài)分布規(guī)律，而在這一過程中零件公差配合，也與這一規(guī)律有著密切聯(lián)系。這也可以從另一個角度體現(xiàn)出如果生產(chǎn)大量零件，則不會出現(xiàn)極限配合尺寸的問題，但如果是生產(chǎn)單個零件，便會受到人工控制操作的影響，從而還有可能出現(xiàn)極限配合尺寸的情況[4]。
3結(jié)語
綜上所述，近年來我國社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，科技不斷進步，誕生了各種各樣先進的技術(shù)手段，在這種環(huán)境下，我國機械設(shè)計與制造行業(yè)也得到了快速的發(fā)展，技術(shù)水平不斷提升，且獲得了很多優(yōu)異的成績，公差配合技術(shù)便誕生于這一環(huán)境中，在機械設(shè)計與制造行業(yè)得到了廣泛應用，發(fā)揮著不容忽視的重要作用，對此必須要予以高度重視。但是從當前的實際情況來說，我國在這一方面的研究相較于西方發(fā)達國家還有待進一步提高。對此必須要結(jié)合實際情況選擇合理的應用方式，積極進行創(chuàng)新與改進，探索更多的方法，總結(jié)更多的經(jīng)驗，這樣才能更好促進我國機械設(shè)計與制造領(lǐng)域的良好發(fā)展。
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作者：馬志剛 單位：新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學院
