公差配合在机械设计与制造中的应用研究

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。