孫海軍

（上海電氣上重碾磨特裝設(shè)備有限公司，上海 201100）

1 概述

尺寸公差即公差，是指在切削加工中零件尺寸允許的變動(dòng)量。零件在制造過程中，由于加工或測(cè)量等因素的影響。零件加工完后的實(shí)際尺寸總存在一定的誤差。為保證零件的互換性及滿足設(shè)計(jì)的要求，必須將零件的尺寸控制在允許的變動(dòng)范圍內(nèi)。尺寸公差是零件加工必須遵循的法則。在實(shí)際生產(chǎn)中，加工合格的零件，在后續(xù)的裝配過程中也有一些問題的存在。本文就問題產(chǎn)生進(jìn)行分析，就如何改進(jìn)優(yōu)化作如下闡述。

2 配合關(guān)系

在機(jī)械裝配中，基本尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸的公差帶之間的關(guān)系，稱為配合。由于孔和軸的實(shí)際尺寸不同，裝配后可以產(chǎn)生“間隙”或“過盈”。在孔與軸的配合中，孔的實(shí)際尺寸減去軸的實(shí)際尺寸所得的代數(shù)差為正值時(shí)是間隙，為負(fù)值時(shí)是過盈。

2．1 配合種類

按其軸與孔公差帶所處的不同位置可分為三種配合即間隙配合、過盈配合、過渡配合。

（1）間隙配合。是指具有間隙的配合包括最小間隙為零?？椎墓顜г谳S的公差帶上面，如圖1（1），孔的實(shí)際尺寸大于軸的實(shí)際尺寸。（2）過盈配合?？椎膶?shí)際尺寸小于軸的實(shí)際尺寸，裝配后具有一定過盈量的配合包括最小過盈為零。軸的公差帶在孔的公差帶上面，如圖1（2）。（3）過渡配合。軸與孔裝配后有可能是間隙，也有可能是過盈的配合。軸與孔的公差帶相互交疊，如圖1（3）。

圖1

2．2 公差配合的實(shí)際應(yīng)用

三種配合關(guān)系反映在機(jī)械裝配中，只有兩種形式就是間隙和過盈。間隙和過盈應(yīng)用在不同場(chǎng)合的機(jī)構(gòu)中。兩個(gè)相互滑動(dòng)或滾動(dòng)的零件及為方便裝配及拆卸的零件均采用間隙配合。而過盈配合多用在需要傳遞較大扭矩和承受軸向載荷機(jī)構(gòu)中。如聯(lián)軸節(jié)與傳動(dòng)軸的配合。一些定位要求較高但承受載荷不大的的零件采用過渡配合。我們叫它“零對(duì)零”配合，就是存在極小的間隙或過盈。此類配合常用在滾動(dòng)軸承和其相關(guān)的軸與軸承座之間的配合。在機(jī)械裝配中過盈配合采用“溫差法”進(jìn)行裝配。通過加熱或冷凍使其零件膨脹或收縮，來獲得裝配間隙。過盈量的大小決定了被加熱零件的加熱溫度和保溫時(shí)間。過渡配合由于配合間隙或過盈較小，可以采用打裝和壓裝法進(jìn)行裝配，但此方法僅適用于截面積較小的零件裝配。對(duì)于截面積較大的零件，仍需用溫差法來獲得裝配間隙。最后就是間隙配合，這種配合在機(jī)械裝配中最為普遍。間隙的大小決定了裝配時(shí)的難易程度，就是間隙大裝起來比間隙小裝起來容易。我們可以得出結(jié)論，就是間隙的大小決定了機(jī)械裝配的效率。

2．3 配合間隙計(jì)算

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：孔的上偏差代號(hào)為ES，孔的下偏差代號(hào)為EI；軸的上偏差代號(hào)為es,軸的下偏差代號(hào)為ei。從圖1（1）中我們可知:

最大間隙=ES-ei

最小間隙=EI-es

如圖2，軸座孔的尺寸Φ400H7經(jīng)查表可知，ES=+0.063 EI=0。滾動(dòng)軸承外圈的尺寸公差帶不等同于一般基軸制的公差帶，我們視它的上下偏差均為0。將孔的上下偏差數(shù)據(jù)代入公式1，所得結(jié)果最大配合間隙為0.063mm最小配合間隙為0。當(dāng)最小間隙為0同時(shí)軸承座孔存在著形位公差，此條件下軸承無法裝入軸承座內(nèi)。由于操作側(cè)軸承座裝配后需要在軸向有一定的竄動(dòng)量，因此，軸承座不能使用溫差法裝配。通常我們會(huì)手工拋磨軸承座內(nèi)孔來獲得裝配必要的間隙。手工打磨不僅效率低而且在拋磨直徑稍大的孔時(shí)，也不能保證軸承座內(nèi)孔的形位公差。

3 尺寸極限公差在加工中的優(yōu)化

在機(jī)械加工時(shí)，如果無特殊要求，操作者只要將零件尺寸加工到下偏差就完成了零件的加工。上面我們提到過，加工到下差的零件配合間隙小裝配困難。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，是機(jī)床的精度和操作者的心理因素分不開的。我們拋開機(jī)床因素不提，來分析一下操作者的心理，當(dāng)一個(gè)零件的尺寸加工到下差，它就是一個(gè)合格的零件。操作者沒有必要繼續(xù)加工。如果再加工不僅浪費(fèi)時(shí)間也有加工超差的可能。

3．1 尺寸中差理念建立

根據(jù)上述零件加工后所產(chǎn)生的問題，我們有必要對(duì)現(xiàn)有的尺寸極限偏差進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。我們可以在尺寸上下偏差之間取一平衡點(diǎn)，我們將這點(diǎn)定為尺寸中差?？着c軸的中差代號(hào)分別用EM em表示。那么它的取值應(yīng)該為

3．2 實(shí)例說明

（1）將圖2中Φ400H7上下偏差尺寸代入公式2，

400H7優(yōu)化后的實(shí)際尺寸便是400.0315～400.063，從而我們可以得知軸承座內(nèi)孔與軸承外圈最小配合間隙0.0315mm可以裝配。

（2）針對(duì)典型的間隙配合與過盈配合優(yōu)化后的效果。從中我們能看出優(yōu)化后的最小間隙、最小過盈均被放大。這樣會(huì)改變裝配時(shí)該“松的不松”該“緊的不緊”的局面。增大了配合間隙，提高了裝配時(shí)的效率。

4 結(jié)語(yǔ)

圖2

建立中差理念意義深遠(yuǎn)，它勢(shì)必會(huì)提升機(jī)械零件加工及裝配的質(zhì)量，提高裝配的工作效率。中差尺寸看似增加了零件加工的難度，只不過是將尺寸下偏差做了上移。這個(gè)小小的上移過程，會(huì)培養(yǎng)我們做事從能夠做成功到盡量去做完美。