公差配合在非標設備設計制造的應用
時間:2022-08-09 09:30:30
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摘要:非標設備作為自動化生產的重要組成部分越來越受到企業的關注,使非標設備設計制造行業近十年獲得了極大發展,非標設備的競爭力除了先進的電氣自動化控制技術外,其競爭力主要取決于設備本身的機械設計制造質量。設備本身的尺寸誤差以及累積誤差問題是影響設備質量的主要問題,本文通過介紹公差與配合的基本概念,指出公差配合與非標設備設計制造的關系,并根據實際設計,介紹非標設備設計制造中公差配合的實際應用。
關鍵詞:公差配合;非標設備;互換性;基準制;應用
非標設備通常是指按照企業實際用途需要和自身發展需要而設計制造的具有某些特定用途的機器設備。非標設備大多是單件或小批量生產,不存在試制樣品機器參照,要求設計人員盡量做到一次成功。設計時必須充分考慮組成機器的機械零、部件之間的關系,合理確定機器零、部件幾何參數(尺寸、幾何誤差及表面粗糙度等)的公差與配合,保證互換性,這樣有利于在制造中簡化制造工藝過程提高生產率、保證裝配精度又降低成本,還有利于機器設備的使用和維護。
1公差與配合的基本概念
1.1公差。允許零件幾何參數(尺寸、幾何誤差及表面粗糙度等)的變動量就稱為公差,可以具體分為尺寸公差、幾何公差和表面粗造度,公差反映尺寸制造精度,公差值越小,精度越高,制造越困難。①尺寸公差,國標將標準公差等級分為20級:IT01,IT0,IT1,IT2……IT18,其中經常使用的高精度等級有IT5,IT6,IT7,中等精度等級IT8,常使用的低精度等級有IT9,IT10,IT11,IT12。②幾何公差分形狀公差、方向公差、位置公差和跳動公差,國標規定對于幾何公差項目除線輪廓、面輪廓和位置度外,其余均規定了公差等級,把圓度和圓柱度劃分為13個等級,從0~12級,其余公差項目劃分為12級,從1~12級,精度等級依次降低12級最低。③表面粗造度與尺寸和幾何公差應協調,通常尺寸公差和幾何公差小,表面粗糙度值也要小。公差等級的選用一般在滿足使用條件的情況下選用較低的公差等級,選擇公差等級時還應注意相關件和相配合零件的精度。例如,與齒輪配合的軸的公差等級取決于相關件齒輪的精度。1.2配合。公稱尺寸相同的、相互結合的孔和軸公差帶之間的關系稱為配合,根據孔、軸公差帶相對位置關系不同配合類別分為間隙配合、過盈配合、過渡配合。配合公差為組成配合的孔、軸公差之和,它是允許間隙或過盈的變動量,配合公差值大小反映配合的精確程度。在機械設計中選用哪類配合應根據具體使用要求來確定,如孔、軸有相對運動(運動或轉動)要求時,必須選擇間隙配合;當孔、軸無相對運動時,應根據具體條件確定配合類型。確定配合類型后應盡可能地選用優先配合,其次是常用配合,再次是一般配合。
2非標設備設計制造中公差配合的應用
2.1公差配合與非標設備設計制造的關系。機械產品都是由零件裝配而成的,而產品的精度的高低及性能的優劣在很大程度上是由零件的幾何精度決定的。幾何精度包括零件的幾何尺寸、幾何要素的形狀、位置精度及其裝配之后的相互的關系。任何一個零件的幾何要素在加工過程中都不可避免地產生誤差,但實踐證明,只要這些誤差不超過允許的公差范圍,就可以保證產品的正常使用。公差的大小反映了零件幾何參數的使用要求,反映了組成機器的機械零、部件之間的關系。設計的基本原則是在滿足使用條件的前提下,獲得最佳的技術精度和經濟效益。設計時零、部件結構尺寸盡量采用標準公差,不要人為提高零件加工精度,避免累積誤差太多超出使用要求。合理選用公差與配合就是對幾何精度進行設計,它是機械設計與制造中的一項重要工作,對提高產品的性能、質量以及降級成本都有重要影響。2.2零部件配合基準制的選擇。選擇配合基準制時,應從設備結構、制造工藝及經濟性幾方面綜合考慮,①優先選用基孔制,加工孔比加工軸要困難些,而且采用的刀、量具的尺寸規格也多些,采用基孔制可大大縮減定值刀、量具的規格和數量,利于生產提高經濟性。②在某些具體情況下,宜采用基軸制,比如當采用具有一定公差等級的冷拉鋼材,其外徑不經切削加工即能滿足使用要求,此時應選擇基軸制,再按配合要求選用適當的孔公差加工孔就可以了。③與標準件配合時,應以標準件為基準件來確定配合。例如,在與滾動軸承內圈配合的軸應選用基孔制,而與滾動軸承外圈外徑相配合的外殼孔選用基軸制。2.3單件或小批量零件公差配合選擇與互換性。非標設備大部分零件一般是單件或小批量生產,在設計制造時公差配合的選擇要考慮零件的互換性?;Q性按其互換程度分為完全互換與不完全互換。一般大批量生產零件大都采用完全互換法生產,非標設備中的單件或小批量生產則常采用不完全互換法中的修配法或調整法生產。以設計粉末磁芯全自動倒角機齒輪箱部件(圖1)中轉軸與齒輪配合為例說明,因轉軸還需外接倒角機構,致使轉軸轉動后會有轉軸與齒輪、轉軸與軸承內圈及轉軸與倒角機構三個主要相對運動存在,從而影響轉動平穩性,以及增大機構運行時的振動性。所以設計轉軸準12與齒輪裝公差配合在非標設備設計制造中的應用李春鳳(肇慶市科技中等職業學校,肇慶526020)摘要:非標設備作為自動化生產的重要組成部分越來越受到企業的關注,使非標設備設計制造行業近十年獲得了極大發展,非標配時選用準12H7/k6公差配合,此過渡配合一般用木錘裝配,能達到良好的定位配合和消除振動作用。配合準12H7/k6最大間隙為0.017mm,最大過盈為0.012mm,轉軸準12直徑較小不適合過盈量太大,且為小批量生產零件,在生產過程可采用修配或調整法裝配,以達到消除振動作用的少有過盈定位配合要求,保證轉軸與齒輪的裝配精度。設計制造時應特別引起注意,盡量根據國家標準采用標準尺寸,用優先數系設計,便于分析參數間的關系,減少設計計算工作量。2.4非標設備設計制造中公差配合的應用實例。(如圖1)齒輪箱由8個齒輪裝配而成,電動機通過聯軸器連接主動軸轉動帶動8個齒輪轉動,每根轉軸外接倒角機構,設備可一次性對8個粉末磁芯內外圈進行自動倒角。如圖1所示,現在對此齒輪箱部件進行公差配合應用分析:①基準制的選用:軸承、齒輪和平鍵使用由專業工廠在制造時其配合部位的配合制已確定的標準件,轉軸和軸承內圈以及轉軸和齒輪的配合選用基孔制,轉軸與平鍵的配合以及軸承外圈和外殼孔的配合選用基軸制,轉軸與卡簧的配合可選擇非基準制配合。②公差配合的選用:本例齒輪箱轉軸和齒輪間的配合選用過渡配合,在公差的選擇上要根據所受載荷大小選用合適的公差,受載荷較大的情況下可選H7/n7,H7/p6,受載荷較輕情況下可選H8/k7,H7/k6,本例子轉軸受載荷為輕載荷選H7/k6;轉軸與軸承內圈配合,僅僅需要標出轉軸的公差,選擇使用的是h5;軸承外圈與殼孔的配合,僅僅需要標出殼孔的公差,選擇使用的是H7;平鍵與轉軸的配合選用h9/N9。③齒輪裝配中心距B1~B7尺寸公差配合選擇:由圖1結構分析,轉動齒輪必需采用間隙配合,要保證齒輪轉動平穩性,要求每組齒輪配合間隙不能相差過大,為避免尺寸B1~B7幾何誤差以及累積誤差問題影響齒輪裝配質量,設計時可采用尺寸鏈設計計算中的等精度法來具體分配各中心距公差,就是尺寸B1~B7公差等級相同,使制造容易,同時可得到較好的齒輪裝配精度。
3結語
合理選用公差配合就是對尺寸精度進行設計,它是非標設備機械設計與制造中的一項重要工作,對提高設備的性能、質量以及降低成本都有重要影響。要正確地選擇公差配合設計原則,既要深入掌握公差與配合的國家標準,又要對所設計設備的工作方式、技術要求、工作條件以及生產制造工藝過程進行全面分析,同時還要通過生產實踐不斷積累經驗,這樣才能逐步提高這方面的能力。
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作者:李春鳳 單位:肇慶市科技中等職業學校
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