公差配合在机械设计与机械制造中的应用初探

曹石

【摘 要】生产中往往把零、部件的精度适当降低，以便于制造。然后再根据实测尺寸的大小，将制成的相配零、部件各分成若干组。使每组内尺寸差别比较小。最后再把相应组的零、部件进行装配。这样既解决了零部件的加工困难，又保证了装配的精度要求。本文主要分析了公差配合在机械设计中的应用，供读者参考。

【关键词】公差配合；机械设计；应用

一、公差与配合概述

（一）公差

公差是零件实际几何参数允许的最大变动量，其中几何参数既包括机械加工中的几何参数，也包括物理、化学等参数。对于机械制造，零件的几何参数主要指尺寸（包括长度、直径、角度等）、几何误差、表面粗糙度等。要保证零件具有互换性，在满足使用性能的前提下，只要使同一规格零件的几何参数在一定范围内变动即可，没有必要也不可能使它们完全一致。公差根据几何参数可分为尺寸公差、几何公差、表面粗糙度三大类。其中尺寸公差是允许零件尺寸的变动量。几何公差分为形状公差、方向公差、位置公差、跳动公差。形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动全量；方向公差是指关联实际要素的方向对基准的变动全量；位置公差是指关联实际要素的位置对基准的变动全量；跳动公差是限制被测实际表面相对基准轴线的变动全量。表面粗糙度是指由零件表面的较小间距和峰谷組成的微观几何形状误差。所谓公差值，就是指公差大小的一个量。对于尺寸公差，国家规定20个标准公差等级，即IT01、IT0、IT1……IT18共20级，其中8级为中等精度，常用高精度有7级、6级、5级，常用低精度有9级、10级、11级、12级。对于几何公差，根据几何公差项目不同，国家标准对11项几何公差（除线、面轮廓度公差、位置度公差外）作了规定，圆度、圆柱度划分为13级，即0～12级；其余的划分为12级，即1～12级。对于粗糙度值，其分布采用了优先数系的派生系列规则，即常用的为0.4、0.8、1.6、3.2、6.3、12.5等。

（二）配合

配合是指公称尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。根据孔、轴公差带不同位置关系，配合可分为间隙配合、过盈配合、过渡配合。配合精度是指配合后间隙或过盈的变化范围的大小。配合公差。配合公差决定配合精度，所以要提高配合精度，使配合后间隙或过盈的变化范围减小，就应减小零件的公差，即要提高零件的加工精度。配合制（也称基准制）是指同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。它可分为基孔制和基轴制。基孔制是指基本偏差固定不变的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成的各种配合；基轴制是指基本偏差固定不变的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成的各种配合。

二、实例分析

在虚拟环境下建立零件模型，分析公差原则的应用条件，通过用户接口进入尺寸模块，在此基础上进入公差模块选择相应的公差原则，生成模型数据；对于不满足要求的公差，重新进行分析、修正，达到配合合理，实现公差原则的选用与CAD系统的集成，流程为图1所示：

根据此流程，利用面向对象的可视化软件，在虚拟环境下设计立式电动机的凸缘与机座孔的模型，如图2所示，要求电动机轴与机座孔在配合状态下保持间隙为0的间隙配合。根据上述公差原则的应用范围，为了确保孔轴配合的精度，决定采用包容原则，利用最大实体边界限制孔轴形位公差的变化量，以保证指定的配合性质；同时为了提高装配精度，设定基准A平面，孔和轴相对于定位平面A限制垂直度要求，以避免两平面贴合时孔和轴有可能产生局部过盈，使装配发生困难，综上所述，采用关联要素的包容原则或最大实体原则的0形位公差满足上述要求。根据功能要求，进入形位公差库，提取垂直度公差，设定最大实体的0形位公差值及相关符号，从而保证指定的间隙定位配合。

【参考文献】

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[2]苏远彬，李素平.机械设计中极限与配合、形位公差及公差原则的确定[J].机械工业标准化与质量，2007（06）：31-35+1.

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