试论公差配合在机械设计与机械制造中的应用

2021-09-02 11:19:58 阅读:

摘 要:作为工业领域中具备较高重要性及价值的一部分,机械制造业的发展质量高低,可将国家科学技术的发展水平较为直观的展现出来。因此,对机械设计及制造加以深入的研究和分析至关重要。本文主要围绕公差配合在机械设计及机械制造中的应用展开了探讨,其中,提出了一些相关的公差配合选择和应用策略,以期为有关研究提供参考。

关键词:公差配合;机械设计;机械制造;应用

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。

一、公差配合在机械设计中的应用

从某种意义上来讲,公差配合对机械设计产品的寿命长短及使用性能的高低存在决定性影响。在具体实施机械设计操作的过程中,需要基于产品的现实状况对公差配合进行具体的选择和应用操作,同时以最适宜的角度进行考量,选择出可创造出更多经济效益的公差配合。对于各部分的零件及零件的各个部分,使用的公差配合择选方式均具有较大的差异性。针对配合件来讲,需要对实际应用何种类型的配合及基准制加以有效考量和分析。就基准的选择来讲,应重视对优先选择基准孔提起高度重视,个别特殊情况下也可以应用基准轴。而就配合来讲,可以考虑对类比法加以有效应用。其中,需要对优先配合进行优先考虑,随后再考虑普通配合。[1]

例如,在设计石油钻井机械设备时,针对公差配合的设计,便不能依据传统的标准进行具体的择选操作。究其原因,此类设计的应用环境具备较高的恶劣性,因此在实际设计此类设备时,需要同时对耐用性及经济性加以重点考量。具体而言,即为在合理选择配合公差的基础上,对设备链轮及配合操作实施过程中齿轮承受的实际负荷等加以有效分析。由于所受荷载的大小存在较大差异性,设备的公差配合也存在较为明显的不同。如,倘若公差配合较大,可以应用H8/k7;倘若公差配合较小,则可以应用H7/p6。

但在对轴及键等配合公差实施具体择选的过程中,应重视对相应零件的实际特点加以充分考量,有助于确保所择选偏差值的合理性。例如,对平键的高度或者宽度的机械偏差值加以有效明确等。同时,在选择车床夹具公差时,既应重视结合所规定的公差配合设计标准,也应基于实用性及经济性等角度进行考量,有助于提升选择的科学性。

二、公差配合在机械设计及制造其他方面的应用

(一)设备维护

基于国家机械设计及制造领域发展速度的不断加快,现如今,该领域已经建立起了一套实效性相对较高的配合选用标准。同时,国家也相继制定出了有关的选择标准。配合中出现频率较高的方式具体有计算法及类比法等。其中,类比法主要指依据现存的公差等级,在充分考量零件制造工艺特点等的基础上,對工程的等级加以有效的分析及对比。具体的流程为:按照所规定标准对配合的类别加以确定;了解和掌握实际应用的配合方法;按照现实工作情况针对配合的松紧实施合理调整,并明确最后的配合方式。[2]

此类方式是现如今应用较为广泛的配合挑选方式之一。究其原因,应用实验法需要投入较多的经济成本,且该方法的周期也相对较长;计算法具有的复杂性相对较高,在应用过程中通常涉及到大量的计算,便捷性较低。因此,对这两种方式的应用较少。此外,在具体实施配合择选操作的过程中,还需要严格参考如下原则:

首先,重视对基孔制加以优先利用。但在具体实施各环节生产操作的过程中,还应注重充分考量现实情况,有助于创造出更多的经济效益。

其次,区别无需应用零件的加工方法。在实际选择公差配合的过程中,对零件的现实加工情况应进行充分考量。例如基于现实的加工需求,实施科学的配合调整操作,以促使加工对配合造成的影响大幅度减小,有助于促进机械产品的质量提升。

最后,针对更换频率较高的零件,可应用松度较高的配合,针对更换难度较大、频率较低的零件,可应用紧度较大的配合。例如,就制浆造纸设备而言,由于其运行环境多较为恶劣,一般需要即为频繁的进行零件更换操作,更重要的是在购买此类设备时并不会提供相应的装配图纸。

所以,在对其实施具体维修操作的过程中,应重视合理选择配合的种类,并在充分考量现实情况的基础上实施具体的公差配合择选及应用操作。

具体而言,在进行相应操作的过程中,需要考量的因素包括:

第一,配合部位装配方式及受力状况。就制浆造纸设备来讲,倘若需要单纯依靠配合面的弹力实施相应的扭矩传递操作,需要选择过盈配合方式。其中,应重视的为,倘若所传递的扭矩大小相同,而其零件使用的装配方法具有差异性,那么相应的配合方式也会有所不同;倘若单纯利用配合面发挥相应的定心职能,则可以选择如H7/H6一样的配合。

第二,需要对零件装配的困难程度加以充分考量,倘若所择选配合的过盈量较大,那么其拆卸及配合的难度通常会较大,会对造纸厂后期实施的各环节维护操作产生较大的影响。

(二)个体零件生产

在生产个体零件的过程中,需要重视的择选内容包括公差的值、项目等。在具体实施机械的设计及制造操作时,选择公差项目即为选择结合项目,包括长度及直径等。具体实施选择操作的过程中,也应重视考量如下原则:参考检测对象具有的几何性质,并基于实用性及经济性的角度,对相应对象的使用价值进行分析。在具体选择公差值及公差等级时,应用较为广泛的方式为类比法,但在使用的同时,也需要以有效满足相应的基本需求为前提,尽量选择一些数值较大以及等级较低的公差,如此一来,才可以确保根据图纸生产的孔具及轴等存在较高的配合性。[3]

此外,倘若生产零件的数量较多,可以利用挡块对加工的尺寸实施有效控制。在具体实施相应加工操作的过程中,仅需要将加工对象的尺寸分布关键点调整至公差带中心即可,有助于确保所生产零件的整体质量。同时,基于较多的生产实践表明,虽然机械产品出现的误差是随机的,但此类误差值和相应的正态分布规律较为相符。

就单个零件的生产来讲,可通过有效采取人工手段的方式对零件的尺寸加以控制。例如,操作人员会在对孔实施加工操作时,将其尺寸控制在最小的极限值处;在对轴实施加工操作时,将其尺寸控制在最大的极限值处。换而言之,仅有针对大量零件的生产来讲,其零件的尺寸才和正态分布规律相符,且其零件配合也符合此规律,这表示在针对大量零件实施生产操作的过程中,出现极限配合尺寸的可能性为零,但单个零件的生产操作基于人为控制操作的影响。因此,从理论角度上来讲,此类生产操作实施的过程中是存在出现极限配合尺寸的可能的。

三、结语

综上所述,基于国家科学技术水平的不断提升,以及长时间的探索及实践,我国的机械设计及制造行业在技术研究方面取得了诸多较为可观的发展成果,但照比其他发达国家来讲,依旧存在较大差距。所以,我们理应重视对相关方面的研究进行更为深入的探索,合理吸收和借鉴其他优秀经验,总结前人实践经验,有助于推进国家机械制造领域的长远、稳定发展进程。

参考文献:

[1]王柏森,李远航,范素香.基于SolidWorks的机械式工业机器人末端执行装置的设计与实现[J].河南科技,2018(14):1-2.

[2]侯杰,朱继宏,张卫红.考虑机械连接载荷和疲劳性能的装配结构拓扑优化设计方法[J].科学通报,1-8.

[3]李俊,仝军营,刘洋.冶金机械的绿色设计新理念与高端制造新技术研究[J].世界有色金属,2018(20):56+58.

作者简介:边东岩(1964-),女,汉族,河北高阳县人,高级讲师,研究方向:机械设计与制造。

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