机械产品制造中公差配合的选用

李云

[摘

要] 机械产品制造中采用公差配合的选用手段，能够让每个机械产品零件的生产都有自己的尺寸标准，在进行实际的生产过程中，由于诸多因素的限制，每个同行零件的尺寸不能达到完全一致。机械产品在公差配合问题上，需要对其中的机械设计和制造公差进行配合选用，解决技术问题，方能进行推广。

[关

键

词] 机械产品；公差配合；产品制造

[中图分类号] F407.4

[文献标志码] A

[文章编号] 2096-0603（2018）31-0210-02

进行机械制造工业的推广和运营，必须要弄清楚机械工业中关于机器制造工业和机械制造工业的概念。作为制造机械产品的工业部门，当前诸多领域都涉及制造工业，如矿山设备、冶金设备、动力设备、化工设备等。在机器制造业领域，进行工业的心脏和动力的技术创新，必须采用工业、农业、交通运输业和国防等技术转化和设计，达到机器制造工业的发达水平，方能展示国家经济的发展水平，达到真正的科学技术能力。由于机器产品制造过程中，零部件较多，技术性较强，机器的产品结构较为复杂，因此，实行生产的专业化和标准的自动化，需要对机器制造业进行重大革新。

一、公差与配合

进行公差实际参数值的允许变动量的计算，必须采用机械加工中的几何参数作为参考数值。包括物理、化学、电学等参数，在使用范围内需要非常精确的计算。对于机械制造来说，制定公差的目的，就是要确定产品的几何参数，让变动量在一定的范围内达到互换和配合的要求。

公差和配合是一门科学，是人们在长期的机械设计和生产制造实践中总结出来的学科，公差配合的好坏程度关系到机器的质量和寿命。因此，公差配合是制造过程中和机械设计中必不可少的环节内容。例如，进行机械产品不同部位的零部件的设计，在形状和尺寸上，如果没有事先可以作为标准的公差，则可能会为了公差而单独进行配合和安装。这需要对公差进行分析。

（一）公差的分类，根据集合的参数，可以分为尺寸公差、形状公差和位置公差。尺寸公差允许集合尺寸参数的变动量，形状公差指的是集合参数中单一的实际要素的形状和允许的变动全量。位置公差指的是实际要素的位置，对基准允许的变动全量有要求。

公差值，是公差的大小的量，公差值通常用”IT”表示，分为IT01、IT0～IT18二十个等级。

在机械设计中公差配合的选用，基本是建立在基准制基础上的，以孔和轴作为配合，基准制度的选用分为以下几个步骤，对基孔制进行优先使用，因为“轴”的加工相对“孔”比较容易，采用基孔的方式，可以减少量具和刀具的利用次数，简化加工的工序，在进行外圈的基轴制采用的时候，配合轴承，遵循标准件结合的方式，外圈使用基轴制，内圈使用基孔制，将所有基准值的应用，遵循严格的零件要求加以执行。

（二）公差等级的选用，在实际使用上，要遵循多条原则，一是满足零件基本的使用要求，有限使用低等级的公差，一种是零件的基本尺寸，采用较高的配合等级，从孔的加工难度出发，进行同等级的轴的加工。

新标准中的公差等级较高，因此，在轴的公差等级的设定上，配合孔和轴的尺寸，考虑优先公差带的选用。新旧公差对照表■

二、公差在机械设计和制造中的应用

（一）机械产品从设计到制造，每个环节都离不开配合和公差，设计人员和制造工人在工作过程中，按照不同的公差要求进行产品的设计和加工。

在石油钻井设备设计中，采用公差配合的推荐和使用方法，大部分进行工作的环境是恶劣的海外和孤岛，在石油机械的设计上，不能完全按照设计手册进行公差配合的选取，要考虑它的耐用性和经济性，便于维护。在轴配合的选用上，进行公差的机械设计和制造时，如链轮、齿轮、皮带轮和轴配合的时候，受到荷载的选用公差的时候，可以选用公差H8和K7，轴承件的配合上，公差选用往往是用于支撑的，在孔配合的选用上，和轴配合选用配合的前提下，采用空套旋转的方式，与孔的配合公差进行选择，获得公差一般为M6、H6、K6。

进行键与轴、毂的配合公差选用上，普通的平键和导向平键以及方键连接的时候，选用的轴的极限偏差H9，连接较紧的情况下，普通平键宽度的极限往往是设定在极限偏差H11和极限偏差H9之间，导向平键的宽度极限皮纳差往往设定在H9-H11之间，方键的极限偏差设定在H9之内。

（二）零件的单件生产过程中，在进行公差配合的情况下，经过孔和轴的互相配合，在经过设计之后，将图纸进行加工，每个零件都能够在加工完成之后，按照要求进行装配，装配的过程中两个零件的配合能够达到设计的要求，例如，孔和轴的配合尺寸为轴和孔的尺寸，假设将它们加工为50000毫米，因为都符合尺寸的要求，因此，将孔和轴的配合间隙设定为0的时候，它们就不会滑动。这种配合是实际生产中需要的加工尺寸，之所以出现这样的情况，是因为现行的公差制度建立在大量生产统计的规律基础上。实际生产中，大量的加工尺寸误差都是随机的。通常符合正态分布的规律，实际的尺寸分布在中间的零件数量上，比两端的数目要大很多。包含了全部生产零件的99.75%，其余的都是小概率事件。

实际生产中，使用的极限量具往往不能直接用于检测加工零件的实际尺寸，在零件的判断上，应进行合格的判断，这种极限量具在设计上往往存在误差。实际的生产过程中，虽然零件的尺寸符合设计的要求，但是不能够满足配合的需要。

（三）机械设备的日常维修，公差的应用在设备的维修中选取配合种类的原则，需要按照国家规定的基准值标准，进行基孔制和基轴制的选择，根据实际需要，最终选取基准制。配合的部位，在装配形式和受力情况上，如果配合面僅仅起到定心作用，就可以选取配合H7、H9的方式，在配合面传递较大的扭矩上，将冲击荷载加以考虑，选取配合传递扭矩，考虑实际的装配，在拆换的零件上，尽量选择较为轻松的配合，不要经常拆动较紧的部位，零件加工方法对配合的影响，可以根据零件的性能要求进行适当的调整，减少加工方法对配合的影响，保证配合的质量要求。

三、如何在机械设计中选择尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等参数

一般来说，先确定尺寸公差，再确定形位公差。公差配合的合理首先是功能需要，其次是加工的工艺性，最后是装配和维修的工艺性。

举个例子来说，孔轴配合不一定是圆的孔和轴，可以是方的，但是通常为什么是圆的呢，因为加工方便。传统加工方式如车加工、铣加工、钻床、磨加工，多数是圆形的加工方式，现在随着激光切割和线切割的普及（成本低了），异形孔的应用也多了。

既然传统方式的加工都是圆形加工，孔轴配合的选择就会有基孔制或基轴制的选择了。通常，孔的加工是钻孔、铰孔、铣刀直接成型。这样，加工的时候为了方便，我们的尺寸选择方面，就应该选择有现成刀具（钻头、铰刀、铣刀）尺寸的，比如直径14的刀具比较少见，就选择12或15、16的有方便购买的规格，这样，加工成本就很低了，比如选直径30的不选27的，尽管你计算需要27就够了。

公差方面，加工孔（不管是平板上的孔还是圆管上的孔），公差带尽可能选加（正）公差，因为特殊公差的刀具很贵很难买，加工的时候刀具旋转时的抖动（设备精度之一）就会导致加工出来的尺寸略大于刀具直径。这时候轴的加工就通常是车加工出来的，不受刀具精度限制，所以，基孔制是成本低的选择（就是工艺性好）。这时候，如果设计的轴是电机输出轴，那就只能基轴制了，或者是与轴承外圈配合的，也只能选择基轴制的配合。

配合怎么选，就是说间隙配合、过渡配合、过盈配合这三个什么时候选用。简单说来是不影响装配后的精度（如会有螺丝连接紧固的）的前提下，选择间隙配合就可以，转动方向是单向、且是连续的工作状态，就是间隙配合即可，至于间隙大小的选择，看装配的难度了，越松就越容易装配。

举个例子，如果是单向间歇运转且转动位移要求精度不高、转速不高的带平键的孔轴配合，也可以选择间隙配合，但是需要有两个90度的相间隔的紧定螺钉紧定定位。如果是有键配合的，其中一个紧定螺钉要锁在平键的上面。

同样是旋轉来说，如果是单向间歇旋转的，或者正反向运动的，选择过渡配合，这时候也需要有紧定螺钉，如果是传递较大扭矩的，这时候一般会选择过盈配合了，这通常需要压装甚至热套装配了。

形位公差是尺寸公差的补充，所以其公差带的选择应该是小于尺寸公差的，否则就没有意义了。形位公差，一定要理解形位公差的意义，这时候你才能做出正确的选择和需要控制的内容和尺度。

比如一个工件，宽度的公差是0.2mm，那么这个宽度两边的平面如果给个平行度要求，那就需要小于0.2mm，否则就失去意义了，很多时候，这个宽度的公差要求并不高，但是平行度要求很高，可能会是0.05mm，那么这个平行度就很重要了，通常是对装配有重要影响的。

国家标准规定了优先选用、常用和一般用途的孔、轴公差带。应根据配合特性和使用功能，尽量选用优先和常用配合。当零件之间具有相对转动或移动时，必须选择间隙配合；当零件之间无键、销等紧固件，只依靠结合面之间的过盈来实现传动时，必须选择过盈配合，当零件之间不要求有相对运动，同轴度要求较高，且不是依靠该配合传递动力时，通常选择过度配合。

参考文献：

[1]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（4）：49-50，60.

[2]郭玉琴.机械设计中如何确定尺寸公差与配合[J].建筑工程技术与设计，2016（29）：337.◎编辑 冯永霞