機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中公差與配合的選擇

1、機(jī)械設(shè)計(jì)中公差與配合的選擇許秀蘭（濰坊工商職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，山東諸城262234）摘要：公差與配合的選擇在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造中非常重要，它直接影響產(chǎn)品的使用性能和加工成本。在選用公差與配合時，應(yīng)遵循三個基本選用原則，即基準(zhǔn)制選用原則、公差等級選用原則和公差帶及配合選用原則。關(guān)鍵詞：基準(zhǔn)制；公差等級；配合類別公差與配合的選擇在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造中非常重要，它直接影響產(chǎn)品的使用性能和加工成本。在選用公差與配合時，應(yīng)遵循三個基本選用原則，即基準(zhǔn)制選用原則、公差等級選用原則和公 差帶及配合選用原則。一、基準(zhǔn)制的選擇.一般情況優(yōu)先選用基孔制這主要從工藝性和經(jīng)濟(jì)性來考慮?？淄ǔＳ枚ㄖ档毒撸ㄈ玢@頭、錢

2、刀、拉刀等）加工，用極限量規(guī)（塞規(guī)）檢驗(yàn)。當(dāng)孔的基本尺寸和公差等級相同而基本偏差改變時，就需要更換刀具、量具。而一種規(guī)格的磨輪或車刀，可以加工不同偏差的軸， 軸還可以用通用量具進(jìn)行測量。所以，為了減少定值刀具、量具的規(guī)格和數(shù)量，利于生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)優(yōu)先選用基孔制。.有明顯經(jīng)濟(jì)效益時應(yīng)選用基軸制（1）當(dāng)在機(jī)械制造中采用具有一定公差等級（ IT7IT9）的冷拉鋼材，其外徑不經(jīng)切削加工即能滿足使用要求時，就應(yīng)選擇基軸制，再按配合要求選用適當(dāng)?shù)目坠顜Ъ庸た拙涂梢粤?。?）由于結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)，宜采用基軸制。如圖a所示的發(fā)動機(jī)活塞銷軸與連桿銅套孔和活塞孔之見的配合， 根據(jù)工作需要，活塞銷軸與活塞孔應(yīng)為

3、過渡配合，而活塞銷軸與連桿之間由于有相對運(yùn)動應(yīng)為間隙配合。若采用基孔制配合，如圖 b,銷軸將做成階梯狀，這樣既不便于加工，又不利于裝配。若采用基軸制配合， 如圖c,銷軸做成光軸，既方便加工， 又利于裝配。些軸制配合示例1G）基軸制配合.與標(biāo)準(zhǔn)件配合時，應(yīng)服從標(biāo)準(zhǔn)件的既定表面標(biāo)準(zhǔn)件通常由專業(yè)工廠大量生產(chǎn)，在制造時起配合部位的基準(zhǔn)制已確定。所以與其配合的軸和孔一定要服從標(biāo)準(zhǔn)件既定的基準(zhǔn)制。例如，與滾動軸承內(nèi)圈配合的軸應(yīng)選用基孔制，而與滾動軸承外圈外徑相配合的外殼孔應(yīng)選用基軸制。.在特殊需要時可采用非基準(zhǔn)制配合非基準(zhǔn)制配合是指由不包含基本偏差H和h的任一孔、軸公差帶組成的配合。 例如: 60D10/

4、js6二、公差等級的選擇正確合理地選擇公差等級，就是需要處理好零件的使用要求與制造工藝和成本之間的關(guān) 系。選擇公差等級的基本原則是，在滿足零件使用要求的前提下，盡量選取較低的公差等級。隨著公差等級的提高，成本也隨之提高。在低精度區(qū)，精度提高，成本增加不多；在高精度區(qū)，精度稍提高，成本急劇增加，故高精度公差等級的選用應(yīng)特別慎重。但如果工藝條件許可，成本增加不多的情況下，也可適當(dāng)提高公差等級，來保證機(jī)器的可靠性、延長使用壽 命、提供一定精度儲備，以取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。公差等級的選擇常采用類比法，即參考經(jīng)驗(yàn)資料，聯(lián)系待定零件的工藝、配合和結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，經(jīng)分析后確定公差等級。例如： IT01-IT1 僅

5、用于極個別、重要的高精度配合處； IT2-IT5 用于高精度和重要配合處，如精密機(jī)床主軸軸頸、主軸箱孔與軸承的配合等； IT5-IT8用于精密配合，如機(jī)床傳動軸與軸承的配合、與齒輪、帶輪的配合，夾具中鉆套與 鉆模板的配合，內(nèi)燃機(jī)中活塞銷與與銷孔的配合等，在此等級中一般選用孔比軸低一級，其中 最 常 用 的 孔 為 IT7 , 軸 為 IT6 ; IT8-IT10 為中等精度配合，如速度不高的軸與軸承的配合，重型機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械中精度要 求稍高的配合，鍵與鍵槽寬的配合等；IT11-IT13用于不重要的配合，如挪釘與孔的配合；IT2-IT18用于未注公差尺寸處。三、配合的選擇1、配合類別的選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

6、定有間隙、過渡和過盈三類配合。在選擇配合時，要了解各種配合的特性。 如間隙配合具有一定的間隙量，間隙量較小時主要用于精確定心又便于拆卸的靜聯(lián)接，或結(jié)合件間只有緩慢移動或轉(zhuǎn)動的動聯(lián)接，間隙量較大時主要用于結(jié)合件間有轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運(yùn)動的動聯(lián)接；過盈配合具有一定的過盈量，主要用于結(jié)合件間無相對運(yùn)動不可拆卸聯(lián)接，當(dāng)過盈量較小時，只作精確定心用，過盈量較大時，可直接用于傳遞力矩；過渡配合可能具有間隙，也可能具有過盈，但無論間隙或過盈，量均較小，主要用于精確定心，結(jié)合件間無相對 運(yùn)動、可拆卸的靜聯(lián)接。如何選擇，歸納如下：間隙配合的選擇主要看運(yùn)動的速度、承受載荷、定心要求和潤滑要求。相對運(yùn)動速度高、工作溫

7、度高，則間隙應(yīng)選大一些；相對運(yùn)動速度低，如一般只作低速的相對運(yùn)動，則間隙可選小一些。過盈配合的選擇主要根據(jù)扭矩的大小以及是否加緊固件與拆裝的困難程度等要求選擇。 無緊固件的過盈配合，其最小過盈量產(chǎn)生的結(jié)合力應(yīng)保證能傳遞所需的扭矩和軸向力，而最大過盈量產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不許超出材料的屈服強(qiáng)度。過渡配合的選擇主要根據(jù)定心要求與拆裝等情況進(jìn)行。對應(yīng)定位配合，要保證不松動； 如需要傳遞扭矩，則需加鍵、銷等緊固件；經(jīng)常裝拆的部位要比不經(jīng)常拆裝的配合松些。2、孔軸偏差值的選擇配合類別確定后，基本偏差的選擇有三種方法：計(jì)算法：根據(jù)配合的性能要求，由理論公式算出所需的極限間隙或極限過盈， 該法只在重要的配合件和有成

8、熟理論公式時采用。 試驗(yàn)法：需通過一系列不同配合的試驗(yàn)，以得出最佳配合方案， 要做大量試驗(yàn)，代價(jià)較高，一般在大量生產(chǎn)中的重要配合件才采用。經(jīng)驗(yàn)法：通過平時實(shí)踐掌握各種配合特點(diǎn)和通過類比法確定基本偏差，經(jīng)驗(yàn)法 是最常用的方法。 間隙配合偏差的選擇間隙配合共有 A-H (a-h)十一種，其基本偏差的絕對值即等于最小間隙，故可根據(jù)要求的最小間隙選擇基本偏差代號。其中：基本偏差A(yù)-C (a-c)為特大間隙配合，用于不重要的配合或高溫及工作條件較差處的配合；基本偏差D (d)、E (e)為較大間隙配合，適用于 IT6-IT11級；基本偏差F (f)為最常用的一種間隙配合， 適用于IT5-IT9級，常用于

9、齒輪箱、泵、小電動機(jī)中的滑動軸承配合；基本偏差 G (g)為 較小間隙的配合，適用于 IT5-IT7級，用于精密機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速較低的滑動配合；基本偏差H (h)最小間隙為零，IT1-IT12都可采用，常用于有低速滑動的配合，或用于要求精確定心的、便 于拆卸的靜聯(lián)接的配合處。過渡配合的基本偏差選擇過渡配合有Js-N(js-n)四種基本偏差，主要特點(diǎn)是定心精度高且可拆卸，也可加鍵銷堅(jiān)固件后用于傳遞力矩，主要根據(jù)機(jī)構(gòu)受力情況、定心精度和要求裝拆次數(shù)來考慮選擇基本偏差，過渡配合公差等級不能太低，一般選IT5-IT8。過渡配合的松緊程度， 一般是以它們獲得間隙或過盈的百分率來衡量的,在批量生產(chǎn)時，都采用調(diào)整法

10、加工，孔、軸加工后的尺寸接近正態(tài)分布。定心要求高、受沖擊負(fù)荷、不常拆卸的，可選較緊的基本偏差如 N (n),反之應(yīng)選較松的基本偏差如Js。 過盈配合的基本偏差選擇過盈配合共有P-ZC (p-zc) 13種基本偏差，其特點(diǎn)上由于有過盈，裝配后孔的尺寸被脹大而軸的尺寸被壓小，兩者產(chǎn)生彈性變形， 在結(jié)合面上產(chǎn)生一定的正壓力和摩擦力，借以傳動力矩和堅(jiān)固零件。選擇過盈配合時，如不附加鍵銷等堅(jiān)固 件，則最小過盈應(yīng)能保證傳遞所需的力矩，最大過盈應(yīng)不使材料破壞，最小與最大過盈量不能相差太大，故一般過盈配合公差等級為IT5-IT7級，基本偏差根據(jù)最小過盈量及結(jié)合件的標(biāo)準(zhǔn)公差來選取。過盈配合的可靠性與裝配方法有很

11、大關(guān)系，一般或壓力機(jī)壓入，作精確定心用，并加鍵銷傳遞力矩。力機(jī)，也可用熱脹孔或冷縮軸的法裝配，可傳不大的力矩。P-R(p-r)為輕型過盈配合，可用手錘S-T (s-t)為中型過盈配合，可用壓U-V (u-v)為重型過盈配合,用熱孔法裝配，可傳較大力矩而不需堅(jiān)固件。經(jīng)驗(yàn)與資料均很少X (x)以上為特重型過盈配合，目前使用 須經(jīng)專門試驗(yàn)后才可應(yīng)用公差等級的選擇原則:1 .當(dāng)公差等級 IT8級的配合，則應(yīng)采用同級配合。2 .選擇時，既要滿足設(shè)計(jì)要求，又要考慮工藝的可能性與經(jīng)濟(jì)性。即：在滿足使用要求的前提下，盡量擴(kuò)大公差值。配合的選擇1.任意組合2.間隙配合,|軸基本偏差|=Xmin.故可按Xmin來確定基本偏差的代對于Y配合，在確定了基準(zhǔn)件的等級后，即可按Ymin來配合件的基本偏差代號，并依據(jù) Tf要求確定孔軸的公差等級。3.選擇方法(1)計(jì)算法，理論上。 實(shí) 驗(yàn) 法， 重 要 的 配