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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不完全一样的,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;机械设计;机械制造
国家经济发展脚步逐渐加快,促使我国机械设计及制造领域也取得了较为可观的发展,创造出了更多的经济及社会效益。在机械设计及制造的过程中有效应用公差配合,有助于大幅度减少实际的生产时间以及需要投入的资金,同时,对促进机械设计及制造的实效性也存在积极影响。由于机械制造存在工艺性复杂、产品零件多样性等特点,其生产时间较长,成本较高。因此,有必要对机械设计与机械制造中所应用到的公差配合进行分析,使机械产品满足相关标准化和准确性的要求,从而获得质量保障。
1 、公差与配合
1.1 公差简述
机械设计、制造中,公差的定义是机械零件尺寸参数的可接受极限波动区间。尺寸参数一般包含零件的几何尺寸、物理化学参数。几何尺寸公差是指机械几何参数的变动区间,这里面包括零件的形状、位置等等;物理化学参数公差是指机械零件的物理化学参数的波动区间。
1.2 配合简述
机械设计、制造行业中,配合的定义是具有同样的公称尺寸而且相互进行配合的孔轴。一般而言,有 3 种配合方式,即过盈、间隙和过渡配合。配合制的定义是指具备相同极限值的孔和对应的轴在相配合时所应用的制度。按照基准不同,可以分为基轴制和基孔制两种。基轴制是以轴所在的公差带为标准,从而和带有不同基本偏差孔的公差带进行配合;基孔制是以孔所在的公差带为基准,从而和带有不同基本偏差轴的公差带进行配合。
1.3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 3 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。
1.3 公差值
公差值就是公差大小的一个量,在进行机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 20 个等级,用符号表示为 IT0 到 IT18。
2、公差配合在机械设计与制造中的应用
2.1公差配合在零件制造中的应用体现
在零件的机械制造中,一般而言,零件的实际间隙要比机械设计的间隙小一点,因此需要按照标准手册规定的互换性和配合工差要求进行严格配合。针对那些制造难度较大,或者对精度有较高要求的零件,为了进一步保证零件的合格率,需要进行二次加工,即利用已知公差尺寸的零件或者公差之间进行配合的零件,重新加工。
2.2机械设计中公差配合的应用
首先,基准制的应用,以轴、孔相互配合为例,基准值的选用需要选用“基孔制”,选择“基孔制”的原因是轴的加工精度相对孔加工来说,更容易控制,采用“基孔制”进行机械设计,能有效减少加工过程中精度的测试、效验次数,减少加工工序,從而降低零件加工成本,值得注意的是,如果多个零件需安装在同一根轴上,为保证有效配合,就需要采用“基轴制”进行机械设计。若两个标准件需要实现有效配合时,需要严格按照标准件规定的基准制进行设计。举例而言,轴承配合的实现,内圈设计需要采用基孔制、外圈设计则要采用基轴制。另外,在机械设计的过程中,基准制的应用还要综合考虑其余特殊情况。其次,机械设计公差等级的选用。在机械设计的过程中,需要根据以下原则来选用公差等级:①在能满足机械零件基本使用需求的情况下,需要尽可能选择低等级公差,以此来优化施工步骤,降低加工成本。②零件的基本尺寸为500mm,并需采用高配合等级时,考虑到孔和轴的加工难度,一般情况下,需要采用“基孔制”进行设计。在我国现行的标准中,如若公差等级高于 IT8,轴的公差等级比孔的公差等级要低一级。最后,配合的应用。在考虑零件配合的时候,需要综合考虑到优先公差带、优先配合、常用配合、常用公差带,最好选用优先公差带、优先配合,也可根据实际情况选择适用于轴、孔加工的公差带。
2.3公差配合在机械设计与制造中的综合应用
从最初的设计、改进到最终的应用生产,机械类产品的每一个环节都需要公差配合的参与。例如,在生产螺丝与螺母时,如果螺丝的尺寸偏大或偏小,就不能够与螺母匹配,所以人们要提前进行公差分析,根据不同类型机械的要求对不同产品进行加工设计。公差配合在解决机械设备的故障中也发挥了举足轻重的作用,由于诸多人为因素、物理条件的影响,正常运转的机器可能会在工作时出现障碍,这就离不开专业维修技术。维修设备时,有不同的工差配合种类选择的原则,主要包括:一是在组装配合部位零件时要分析受力情况和接触形式,在配合面上不同零件传递扭矩的方式不同;二是在选择配合方式时要考虑到零件的实际情况,根据零件的性质来确定配合方式是紧或松;三是要根据零件的不同性能选择公差配合等级。确定公差配合的类型时,人们要使经济效益最大化。同时,基准制与非基准制的选择对于配合件是至关重要的。
3、结语
在机械设计与制造过程中,不同型号的机械产品都有一定的标准,但在实际生产中,由于各种因素的影响,工具尺寸不可能达到完全一致,工差配合就显得尤为重要。本文研究了公差在机械设计与机械制造中的应用,认为人们应按照不同的公差类型选择合适的公差配合,使机械设计更为合理,机械制作更为高效,机械使用更为方便。
【参考文献】
参考文献:
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