對存在裝配關系零件尺寸公差帶調整的建議

內容提要：對裝配過程相互配合零件尺寸同時出現最大實體狀態俗稱“０對０”現象，進行了分析研究，對控制的公差帶提出調整建議，有利于降低產品制造成本、提高生產效率。

　　只要翻開《機械設計手冊》“極限與配合”的章節，就會發現：無論是基軸制還是基孔制，其“優先、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。在實際應用過程中，從事機械加工制造的企業可根據自身設備的條件，靈活選擇機械零部件間的裝配、加工精度等級，以較合理的成本制造出符合市場要求的機械設備，且零部件的加工精度容易保證，產品質量始終處于本企業可控狀態，只要零件的尺寸、加工精度一致，可隨時隨地實現零件的互換，方便機械設備的維護保養，給各個行業帶來了極大的便利與實惠。

　　任何先進、科學技術的推廣，都有其最佳的適用范圍，或者有必備應用條件的要求，上述公差配合等級也不例外。它所使用的最佳條件為：機械零件制造批量大、生產線為自動控制，或者加工零件批量大，但人的因素對其過程影響很小的環境。如果是在中小企業的單件、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，該公差等級的科學性、先進性不但很難體現出來，還會帶來不必要的麻煩。

　　假設某一機械結構中，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）。如果生產企業為大批量自動生產線，忽略加工過程中刀具磨損的影響，或者刀具磨損得到機床自動檢測系統及時的修正，完全可以把零件實際尺寸的范圍，按正態分布來處理，該正態分布函數的對稱軸與其公差帶中線重合。分布在其６σ范圍內包含零件的概率為９９．７４％，其余０．２６％可認為是不可能出現的事件。即孔實際分布的公差帶由０．２９變成０．２８９２４６，該函數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，其尺寸公差帶實際分布區域見圖２。此時，如果再考慮到Φ２００深度５０的孔加工的形位公差，假設其直線度為：０．０１２，因為０．０１２＜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％以上零件完全實現順利的裝配，而不會發生任何干涉現象，其零件實際尺寸分布范為見圖３。

　　但是，在大多數中小型機械加工企業中，由于加工設備、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出最大實體狀態。零件尺寸的分布范圍包含在一種發生“變異”了的正態分布曲線內，外形只含正常正態分布曲線的一半（見圖４）。由于操作者唯恐所加工零件超差給自己帶來的經濟損失，無論加工的零件是軸還是孔，為保證零件實際尺寸維持在公差范圍內，或者即使超差也留有補救的余地。零件的實際加工尺寸，人為的向最大實體狀態逼近，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出現最大實體狀態，俗稱尺寸“０對０”現象，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生干涉，不但嚴重影響生產進度，產品裝配、返修成本也會大大增加，給企業造成不必要的損失。

　　裝配過程中相互配合零件出現尺寸“０對０”時，再加上直線度、柱度等因素構成“綜和公差”的存在（尤其對軸、孔類零件），此時的裝配狀態已由理論上的“間隙配合＂變為“過盈配合”。裝配困難或者根本無法實現裝配，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體不變的前提下，根據所加工零件機床所達到的精度等級，確定其“綜和公差”帶寬度（設為δ），把原配合零件的最大實體尺寸再各自削減掉尺寸不小于δ／２的實體。對零件公差帶作出必要的調整后，上述實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、機床的精度高與低，都能實現絕大多數機械零件的順利裝配。