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公差配合在机械设计与制造中的应用研究

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  摘 要:在机械设计与制造中,机械产品的零件都有固定的标准尺寸,但是在实际的生产过程中,由于车床精度和生产人员的影响,每个制造的机械零件的尺寸都是完全不一样的,都会有一定的误差。这就对之后的零件的装配组装造成了一定的影响。因此,在机械设计与制造过程中,公差配合就显得尤为重要。
  关键词:公差配合;机械制造;工业生产
  DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.009
   机械设计制造领域所涉及到的行业十分广泛,是国民经济建设的基础领域,一个国家的机械设计制造业发达程度,是衡量一个经济发展和科学技术水平的重要标志。在世界工业革命之后,欧洲等国家率先开始进行大规模先进的机械设计制造,开始进入工业化时代,而在这一方面,我国相对来说比较落后,一直到清朝末年,也没有实现真正的工业化。在解放之后,我国开始全力进行工业化建设,在机械制造领域取得了突出的成就,到改革开放之后,我国基本上已经成为现代化的工业国家,实现了在工业生产上的多项自主制造能力。公差配合作为机械制造中的一项重要技术,在设计、生产和后期的装配过程都十分重要,公差配合也因此受到行业人士的重视。
  1 公差和配合
   公差与配合是一门十分严谨的学科,通过人们在长期的机械设计制造与装备中总结出来的科学的理论。公差与配合对于机械设计与制造有着很重要的影响,可以直接决定零件质量的好坏程度,同时也关系到零件在配合使用中的寿命。
  1.1 公差的分类
   在机械设计制造以及装配中,公差根据几何参数可以分为尺寸公差、形状公差和位置公差三类。尺寸公差是指零件被加工时,所要求的尺寸的变动量,在实际计算时,是最大极限值和最小极限值减基本尺寸的代数差所得。形状公差是指单一实际要素所允许的变动量,如平面度、圆度和直线度等。被测要素的几何形状公差是几何形象的准确性,不存在基准的要求,有一定的独立性。位置公差是指关联实际要素的方向或位置对基准所允许的变动全量。被测要素的合格区域范围为位置公差带,被测要素在位置公差带内是为合格。
  1.2 公差值
   公差值就是公差大小的一个量,在进行機械设计制造和装配过程中,不同的精度要求对公差值也有一定的要求。公差值通常是用“IT”来进行表示,在机械设计中,公差值有二十个等级,用符号表示为IT0到IT18。
  1.3 机械设计中公差配合的选用
   在机械设计中,公差配合的选择主要内容为基准制的选择和公差等级两项内容。以孔和轴的配合为例,基准值的选择主要有两种,一种是基孔制,就是以孔为基准件,配合轴的公差使用。另一种是基轴制,即以轴的尺寸为标准,以孔的公差尺寸配合使用。在一般情况下,由于轴的使用和加工比较方便,加工工序较少,所以在机械设计中以基孔制为主。另外,在进行机械加工时,如果是两个基准件互相配合,应该严格的按照标准件的规定来进行。比如轴承的配合,内圈需要采用基孔制,外圈需要采用基轴制。公差的等级在实际的选用过程中,要遵循三个原则。首先,在保证零件的使用要求情况下,优先选用最低等级的公差;其次,零件的基本尺寸大于500mm时,这时候应该采用基孔制。第三,在孔和轴的配合中,先考虑优先配合和优先公差带,再考虑使用常用配合和常用公差带。
  2 公差在机械设计制造中的应用
   机械产品的设计和加工,都离不开公差配合的使用标准。在机械设计和加工中,对于不同的机械产品,需要设计人员与加工人员共同来完成,按照要求的规范来进行。以石油钻井设备为例,分析公差配合的应用和选择。石油钻井设备的使用环境比较复杂,而且使用的场所比较偏僻,附近可能没有任何维修和加工场所。因此,在石油钻井设备设计制造中,要优先考虑它的耐用性和经济性。
  2.1 与轴配合时的公差选用
   在石油机械中,一般情况下,轴一般标0~+0.005如果是不常拆的话,就是+0.005~+0.01的过盈配合就可以了,如果要常常的拆装就是过渡配合就可以了。我们还要考虑到轴材料本身在转动时候的热胀,所以轴承越大的话,最好是-0.005~0的间隙配合,最大也不要超过0.01的间隙配合。但是不同的受载荷力的所选用的公差配合也不相同。一般情况下,受载荷力较大时选用H7/p6、H7/n6、P6-P8/K6、M7/k6、R8/k6、P7/h7;所受载荷较小时可选用公差H8/k7。
  2.2 轴承件公差配合选用
   与轴承配合的轴或轴承座孔的公差等级与轴承精度有关。与P0级精度轴承配合的轴,其公差等级一般为IT6,轴承座孔一般为IT7。对旋转精度和运转的平稳性有较高要求的场合(如电动机等),应选择轴为IT5,轴承座孔为IT6。安装向心轴承和角接触轴承的轴的公差带参照相应公差带表。就大多数场合而言,轴旋转且径向载荷方向不变,即轴承内圈相对于载荷方向旋转的场合,一般应选择过渡或过盈配合。静止轴且径向载荷方向不变,即轴承内圈相对于载荷方向是静止的场合,可选择过渡或小间隙配合(太大的间隙是不允许的)。
  2.3 轴与键、毂的配合选用
   普通平键与键槽主要是在宽度方向的配合,在高度方向必须是有间隙的。键宽度方向的公差带一般按h8选择,如果是松连接,轴按H9、毂按D10选择,如果是正常连接,轴按N9、毂按js选择。
  3 结语
   从上文的论述中可以看出,机械设计制造中公差配合是一个严谨且复杂的工作,需要机械设计人员和制造人员充分的重视起来,任何一个细小的差别和疏忽都可能造成零件的不合格,对后期的机械设备的运行产生不良的影响。通过适当的公差配合,不仅能够大大的增加零件设计和制造的成品率,同时也能降低成本。随着科学技术的逐渐发展,机械设计制造领域也取得了突出的成就,但这一切都在是精密的科学理论等基础上来实现的。所以对于机械设计制造研究者来说,需要对公差配合等一些列基础理论充分重视起来,才能在工作中得到有效的提升。
  参考文献:
  [1]王颖辉.公差配合在机械设计与机械制造中的应用初探[J].现代制造技术与装备,2018,No.257(04):144+146.
  [2]赵立勋.公差配合在机械设计与机械制造中的应用初探[J].中国设备工程,2017(18):199-200.
  [3]易忠奇.机械产品制造中公差配合的选用[J].精密制造与自动化,2015(04):49-50.
  作者简介:周美容(1971-),女,湖南永州人,本科,研究方向:机械设计与制造。
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