公差配合在机械设计与机械制造中的应用

胡鹏程

摘要：在产品设计阶段，机械系统装配精度的保障主要来源于零件公差设计，其中公差配合设计已经成为设计人员必须考虑的重要环节。传统公差配合数值的选取多是基于经验法，即根据公差配合项目类型、零件的相关尺寸参数和加工工艺等级，利用类比或查表的方法定义公差配合数值。这种经验法得到的公差数值误差大、加工成本高且忽略了零件间的关联要求和初始配合要求的传递，往往不能满足产品的设计、制造和检测的要求。产品的设计过程与公差配合的分配过程具有同步性和一致性，即随着产品结构的不断演化扩展，作用在装配体层次上的初始配合要求将逐步分解为零件层和几何特征表面层的公差配合要求。因此，当公差原则为相关原则条件时，如何根据初始配合要求实现公差配合的自顶向下分配，提出一种公差配合项目演化的定性分析方法和定量的公差配合数值自顶向下优化分配方法，是该领域亟待解决的问题。基于此，本篇文章对公差配合在机械设计与机械制造中的应用进行研究，以供参考。

关键词：公差配合；机械设计；机械制造；应用

引言

公差分配是根据产品的功能要求、加工能力等，对尺寸公差、形位公差进行合理的确定与标注的过程。要进行产品的公差分配，必须先明确装配功能要求与各零件公差之间的关系，即装配体公差数学模型，装配体的公差数学模型是机械产品进行公差分配的基础，是CAD/CAE/CAM集成的关键。

1机械设计概述

机械设计是机械制造生产设备设计步骤之一，机械设计的效果好坏直接决定了使用机械制造的设备性能和使用机械加工的产品质量。机械设计是根据一定的设计要求对使用机械的整体尺寸、工作运动原理以及使用机械的结构组成和原材料等要素进行设计研究，并通过一定的定量计算处理方式，将其转换成机械制造计算依据的设计过程。机械设计一般可由三种设计类型共同组成，即新型中的机械设计、继变型中的机械设计和继承型中的机械设计。1）新型中的机械设计一般指通过运用一种创新的技术理念和设计思维方式进行，可以区别于其他传统机械设计的一种机械设计实现方式；2）继变型中的机械设计一般指为了设计更好适应工业现代化发展要求的产品，在结合原有机械设计的技术基础上，通过进行不同程度的技术改进而逐步发展起来出的变型机械设计技术产品；3）继承型中的机械设计一般指在结合原有机械技术设计经验上，对原有机械结构性能设计进行基本改善和技术提升。所有不同类型的工业机械设计，都应在保证机械设计产品质量的基本前提下，严格遵循系统优化设计原则，既要保证机械设计的计算准确性和设计可靠性，还要保证机械设计尽量做到节能环保，并且尽量缩减机械制造商的成本等。

2机械制造技术与机械制造工艺分析

相较于传统的机械制造技术而言，随着高科技技术的不断加入，制造的过程中采用了更加高端的处理技术，以及增加了许多处理步骤，从而导致生产出的产品具有更高的使用价值。因此如何提高工作效率，取得技术上突破性的发展，从而提高企业的生产效率十分重要。首先，计算机技术的加入帮助了企业的生产，更加具有信息化特点，比如在生产的过程中，许多生产设备都采用计算机技术。因此，利用计算机的实效性、准确性的特点，可以实时地观察到机械设备的生产数量。这样不仅节省了大量人力物力，同时也提高了准确率。其次是机械制造相关技术的创新与改革，目前机械制造工艺变得越来越复杂，而这一切都是由于科技技术的加入。然而，在实际生产过程中仍会遇到许多的问题，例如生产设备出现故障，从而导致整个生产车间无法正常运行。这些问题都会在一定程度上决定机械制造行业的整体经济效益，而且目前消费者对于电气机械制造产品要求越来越高，所以相关的企业部门不得不更加注重机械制造技术的创新与改革。只有追求精益求精，才能够更好地服务于客户，从在机械制造行业的市场上占据一定的地位。其次，在制造工艺上面企业也需要注重对细节的处理，严格要求工作人员按照规定的步骤进行操作，只有这样才能够更好的提高产品的质量。在面临的众多挑战与机遇的发展过程中，只有勇敢的面对，并且投入一定的人力物力钻研，才能够帮助机械制造行业迅速发展。如果只是单单的提高生产技术，却没有注重在生产过程中的细节处理，从而导致即使产品的制造技术较高，但是却不符合消费者的需求，这也会在一定程度上影响企业的发展。我国的机械制造行业对于我国经济整体的发展具有十分重要的影响，所以在提高我国经济的发展过程中，不得不注重我国机械制造行业的发展。只有了保障机械制造行业的茁壮发展，才能够促进我国其他行业的进步，从而为我国走向世界舞台做出重要的贡献。

3公差配合在机械设计与机械制造中的应用分析

3.1机械设计中关于公差配合的应用

在进行机械设计的过程中，必须要结合产品的实际情况来合理进行公差配合的应用与实施，然后结合实际情况进行分析和探讨，选择最佳的公差配合方式，从根本上保证经济效益。对于零件加工来说，公差配合选择方式也存在一定差异，因此要结合实际产品的类型和基准制来进行配合件的选择与考量。高度重视基准孔的优先选择，对于一些特殊情况也可以选择应用基准轴，过程中必须要将优先配合放在首要位置，然后再考虑普通配合。涉及石油钻井机械设备的时候，必须要对公差配合的应用标准和具体方法进行创新与改进，这主要是因为该类机械设计通常处于一些恶劣的环境中，因此在实际进行设计操作的时候必须要充分考虑到其经济性和耐用性特点。在合理选择公差配合的基础上，对设备链轮和配合操作中齿轮对于负荷的承受能力进行全面的分析。由于所受荷载存在一定差异，因此设备的公差配合也存在很大不同，但在具体的实施过程中，必须要全面考虑到零件的实际特点，这样才能更好保证所选偏差值的合理性。

3.2机械制造中关于公差配合的应用

1）对检测对象的几何性质以及其所具备的经济性和实用性进行全面的考虑，总结其使用价值；应用类比法来选择公差等级和公差值，这一过程中，相关人员应该予以高度重视，必须要在满足基本要求基础上来选择一些低等级和大数值的公差，这样才能有效保证相关参数之间的配合性。2）如果需要加工和生产大量的零件，那么可以通过挡块儿来控制零件加工尺寸。在具体操作的过程中，仅仅需要对加工对象的尺寸进行适当的调节即可，这样就可以从根本上保证零件的生产加工质量。3）如果生产单个零件，则可以利用人工操作来控制零件的加工尺寸。比如选择人工手段来调整和控制孔的加工尺寸，严格控制其最小极限值；在加工轴的时候，需要将尺寸控制在最大的极限值处。从某种角度来讲，只有在生产大批量零件的时候，其尺寸变化才符合正态分布规律，而在这一过程中零件公差配合，也与这一规律有着密切联系。

结束语

综上所述，将公差配合引入到机械设计与机械制造中，扩大了机械设计与机械制造的应用场合，为下一步进行公差优化分配奠定了基础。

参考文献

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