對存在裝配關(guān)系零件尺寸公差帶調(diào)整的建議

內(nèi)容提要：對裝配過程相互配合零件尺寸同時(shí)出現(xiàn)最大實(shí)體狀態(tài)俗稱“０對０”現(xiàn)象，進(jìn)行了分析研究，對控制的公差帶提出調(diào)整建議，有利于降低產(chǎn)品制造成本、提高生產(chǎn)效率。

　　只要翻開《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》“極限與配合”的章節(jié)，就會發(fā)現(xiàn)：無論是基軸制還是基孔制，其“優(yōu)先、常用配合（ＧＢ／Ｔ１８０１－１９９９）”中的“間隙配合”一欄，配合公差代號均推薦有相同“Ｈ７／ｈ６、Ｈ８／ｈ７、Ｈ９／ｈ８、Ｈ１１／ｈｌｌ，…”的精度等級。在實(shí)際應(yīng)用過程中，從事機(jī)械加工制造的企業(yè)可根據(jù)自身設(shè)備的條件，靈活選擇機(jī)械零部件間的裝配、加工精度等級，以較合理的成本制造出符合市場要求的機(jī)械設(shè)備，且零部件的加工精度容易保證，產(chǎn)品質(zhì)量始終處于本企業(yè)可控狀態(tài)，只要零件的尺寸、加工精度一致，可隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)零件的互換，方便機(jī)械設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，給各個行業(yè)帶來了極大的便利與實(shí)惠。

　　任何先進(jìn)、科學(xué)技術(shù)的推廣，都有其最佳的適用范圍，或者有必備應(yīng)用條件的要求，上述公差配合等級也不例外。它所使用的最佳條件為：機(jī)械零件制造批量大、生產(chǎn)線為自動控制，或者加工零件批量大，但人的因素對其過程影響很小的環(huán)境。如果是在中小企業(yè)的單件、小批量制造場合，零部件的加工精度主要由人的因素來保證，若完全套用該配合精度，該公差等級的科學(xué)性、先進(jìn)性不但很難體現(xiàn)出來，還會帶來不必要的麻煩。

　　假設(shè)某一機(jī)械結(jié)構(gòu)中，有直徑Φ２００長度為Ｌ的軸，需要裝入Φ２００深度５０的孔中，其裝配精度等級選擇Ｈ１１／ｈ１１。由ＧＢ／Ｔ１８０１�玻保梗梗箍刹榈每坠�差：Φ２００Ｈ１１（）其公差下限為０，軸公差：Φ２００Ｈ１１（）其公差上限為０（見圖１）。如果生產(chǎn)企業(yè)為大批量自動生產(chǎn)線，忽略加工過程中刀具磨損的影響，或者刀具磨損得到機(jī)床自動檢測系統(tǒng)及時(shí)的修正，完全可以把零件實(shí)際尺寸的范圍，按正態(tài)分布來處理，該正態(tài)分布函數(shù)的對稱軸與其公差帶中線重合。分布在其６σ范圍內(nèi)包含零件的概率為９９．７４％，其余０．２６％可認(rèn)為是不可能出現(xiàn)的事件。即孔實(shí)際分布的公差帶由０．２９變成０．２８９２４６，該函數(shù)的對稱軸對于孔來說在２００＋０．２９／２＝２００．１４５處，則零件合格孔尺寸公差的上限：０．１４５＋０．２８９２４６／２＝０．２８９６２３，下限：０．１４５－０．２８９２４６／２＝０．０００３７７。裝配后軸與孔之間最大間隙：０．２８９６２×２＝０．５７９２４６，最小間隙：０．０００３７７×２＝０．０００７５４。如果按照４σ范圍計(jì)算，包含合格零件的概率為９５．４６％，裝配后軸與孔之間最大間隙：０．５６６８３４，最小間隙：０．０１３１６６，其尺寸公差帶實(shí)際分布區(qū)域見圖２。此時(shí)，如果再考慮到Φ２００深度５０的孔加工的形位公差，假設(shè)其直線度為：０．０１２，因?yàn)椋埃�０１２＜０．０１３１６６，考慮到該直線度的因素影響后，所取零件的制造公差帶仍可保證９５．４６％以上零件完全實(shí)現(xiàn)順利的裝配，而不會發(fā)生任何干涉現(xiàn)象，其零件實(shí)際尺寸分布范為見圖３。

　　但是，在大多數(shù)中小型機(jī)械加工企業(yè)中，由于加工設(shè)備、手段相對落后，根本無法擺脫人的因素對零件加工過程的影響，往往所加工的零件大都呈現(xiàn)出最大實(shí)體狀態(tài)。零件尺寸的分布范圍包含在一種發(fā)生“變異”了的正態(tài)分布曲線內(nèi)，外形只含正常正態(tài)分布曲線的一半（見圖４）。由于操作者唯恐所加工零件超差給自己帶來的經(jīng)濟(jì)損失，無論加工的零件是軸還是孔，為保證零件實(shí)際尺寸維持在公差范圍內(nèi)，或者即使超差也留有補(bǔ)救的余地。零件的實(shí)際加工尺寸，人為的向最大實(shí)體狀態(tài)逼近，形成加工零件的尺寸全部向公差０線靠近，勢必造成裝配零件之間頻繁同時(shí)出現(xiàn)最大實(shí)體狀態(tài)，俗稱尺寸“０對０”現(xiàn)象，或者其間隙特小很難裝配。由于大量的零件在裝配過程中發(fā)生干涉，不但嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度，產(chǎn)品裝配、返修成本也會大大增加，給企業(yè)造成不必要的損失。

　　裝配過程中相互配合零件出現(xiàn)尺寸“０對０”時(shí)，再加上直線度、柱度等因素構(gòu)成“綜和公差”的存在（尤其對軸、孔類零件），此時(shí)的裝配狀態(tài)已由理論上的“間隙配合＂變?yōu)椤斑^盈配合”。裝配困難或者根本無法實(shí)現(xiàn)裝配，也就不足為怪了。

　　為了從根本上解決此類普遍存在的難題，特建議：在保證所查到的公差帶最小實(shí)體不變的前提下，根據(jù)所加工零件機(jī)床所達(dá)到的精度等級，確定其“綜和公差”帶寬度（設(shè)為δ），把原配合零件的最大實(shí)體尺寸再各自削減掉尺寸不小于δ／２的實(shí)體。對零件公差帶作出必要的調(diào)整后，上述實(shí)體尺寸分布范圍見圖５。圖中ＥＳ、ＥＩ分別為基孔／軸制零件上下偏差的絕對值。只要其“綜和公差”帶寬度δ制定的合理，上述裝配過程中的難題即可迎刃而解。無論所加工零件的批量大與小、機(jī)床的精度高與低，都能實(shí)現(xiàn)絕大多數(shù)機(jī)械零件的順利裝配。