关键词：几何公差；配合；标准应用
引言
随着时代的进步，机械制造行业快速发展，机械零件精度与质量逐步提高。此种情况下，如何保障机械零件设计顺应时代发展潮流呢？控制误差，将其降低最低限度范围内，是机械零件设计面临的首要问题。机械零件设计中误差是客观存在的，合理选择几何公差是规避误差的重要举措。
1、几何公差选用根据
零件基本功能满足基础上，几何公差项目原则在于应用最少几何公差项目获得最佳经济性能。因而，零件精度与功能明确后，要注意以下几点要求：（1）功能与精度方面要求。如果零件精度与功能符合要求，形位误差影响不容忽视，例如零件可靠性、工作精度及配合度等。机械零件设计中，根据要求选择标准，深入了解并逐步改善设计目标零件使用性能。（2）结构特点，零件自身结构特点会影响结合公差项目选用。因零件结构自身类型不同，因此所选要素也是不同的。通常平面要素是选择平行度与平面度误差；曲面要素通常选用面阔轮廓度；而圆柱体要注意其圆柱度、圆度、素线及轴线直线度等进行合理选择。如果零件出现阶梯孔，存在同轴度误差。零件上设计了轴和孔，偏差发生几率比较大。（3）项目特点与方便检测。机械零件设计时，要注意几何公差项目是否与功能设计要求相一致，以此方便项目检测，比如定位、形状及跳动等。形状公差利于控制其它部分公差；而定位公差只有偶在要素相同，才能对定向与形状公差实现有效控制，将其控制在一定范围内，使其能够综合控制各要素，例如方向、形状与位置；因径向跳动自身具有一定的综合性，导致跳动公差对其它几何公差有很强的控制力，因而可全面控制圆柱零件素线、圆度及圆柱度等。
2、相关术语与定义
GB/T1800.1-2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合》中，详细规定了公差、偏差与配合。
（1）公称尺寸：给定尺寸设计即为公称或基本尺寸。一般用D表示孔公称尺寸，用d表示轴公称尺寸。
（2）实际尺寸：测量基础上获得的尺寸，分别用Da、da表示孔、轴的实际尺寸，其属于一种随机变量，不同加工时刻采用不同加工设备、测量仪器及人员，会获得不同的测量结果。
（3）孔和轴：孔指圆柱内表面，或其它内表面中单一尺寸确定部分；而圆柱形外表面就是轴，也是其它外表面中单一尺寸确定部分。
（4）极限尺寸：尺寸变化界限允许值，包含最大与最小两个界限值。分别用Dmax与Dmin分别表示孔最大与最小极限尺寸；用dmax与dmin分别表示轴最大最小极限尺寸。孔轴完成加工后，期合格条件要与Dmax＞Da＞Dmin；dmax＞da＞Dmin要求保持一致。
（5）偏差：某尺寸除去基本尺寸得到的代数差就算偏差或尺寸偏差。孔轴偏差包含实际与上下孔极限偏差。孔实际偏差为Ea=Da-D；轴实际偏差为ea=da-d；孔上下极限偏差为ES=Dmax-DEL=Dmin-D；轴上下极限偏差es=dmax-del=dmin-d；孔合格条件ES＞Ea＞El；轴合格条件为es＞ea＞el。极限偏差大小表示允许变动范围内每一零件尺寸偏差大小变化，是一个代数值，与加工精度要求没有关系。
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（6）公差允许尺寸变化量即为尺寸公差，也就是公差，其是最大极限尺寸及最小尺寸间代数差绝对值，也是上偏差与下偏差间代数差绝对值，具体可表示为：孔公差TD=丨Dmax-Dmin丨=丨ES-EL丨。轴公差Td=丨dmax-dmin丨=丨es-el丨。公差没有没有正负，一般说的正公差与负公差都是不正确的，公差大小反应了加工精度高低，公差越小其允许的尺寸误差就越小，而加工方法就有更高的精度要求，但无法利用公差判断尺寸合格性。将基本尺寸用于零线，零线以上为正偏差，以下为负偏差，以此规划尺寸公差带图，只有给定一个公差大小才能表达设计要求，基于给定极限偏差明确公差带位置，以此完整地描述公差带。
（7）配合：基本尺寸相同且相互结合的孔轴公差带间关系即为配合。相互结合孔轴公差带位置关系配合包含三种不同的类型：即间隙、过盈与过渡配合。其中间隙配合，旨在宝航最小间隙等于零的间隙配合；过盈配合确保最小过盈等于零的过盈配合；过渡配合即具备间隙或过盈的一种配合。间隙与负过盈类型，而过盈类似以负间隙所以过盈配合公差Tf计算公式为Tf=丨Xmax-Xmin丨=丨Xmax-（-Ymax）丨=丨Xmax+Ymax丨亦或是Tf=丨Ymax-Ymin丨=丨Ymax-（-Xmax）丨=丨Ymax+Xmax丨=TD+Td
以上三种配合两项特征值，表示配合松紧性的极限间隙或过盈，反应了配合公差的均匀性。
间隙配合：实际间隙在最大与最小间隙之间；过盈配合，实际过盈在最大与最小过盈值之间；过渡配合，实际过盈或间隙在最大间隙以下。
合格孔轴构成的合用，具有一定的互换性，不合格孔轴也可能形成合用结合，符合使用要求但却不能互换。
3、几何常用公差及配合标准论述
3.1配合标准描述
公差与配合标准即标准公差与公差带位置的法律规定性技术文件，利用配合公差表示控制配合松紧程度，一般在配合公差带图上具体表现为公差带零线位置，通过配合公差，配合公差带图上则表现为公差带大小。
3.2国家公差与配合标准主要构成
公差等级主要指尺寸精确度等级确定，GB/T1800.1-2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合》中明确规定了公差、偏差与配合的20个公差等级，由iTO1、1TO、1T1、1T2到1T18，数字越大其公差等级加工精度就越小，公差数值即尺寸允许变动范围就越大，那么零件加工难度就越小。所以，选用符合使用要求的公差配合标准，尽可能选用公差等级低的标准，以此降低加工难度，为企业节省生产成本。
3.3几何公差与配合等级的优先选择
机械行业通常选用GB/T1800.1-2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合》标准规定中的常用公差带，以此保障最大通用性。该标准中规定的常用公差带主要指项目设计中常用易于满足加工水平的公差。通常，依照GB/T4458.5-2003《机械图尺寸公差及配合标注法》规定要求进行标注。
结束语
综上所述，当今时代社会经济快速发展，现代科技水平不断提高，为机械行业发展提供了推动力。而机械行业加工设计中，公差与配合是非常重要的标准，其与制造行业多个环节相关。实际工作，相关设计人员必须要深入了解该领域知识，才能确保设计出高质量的产品，同时借助企业现有平台实现深度与广度方向的发展，为机械行业实现可持续发展提供推动力。
参考文献
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[4]徐旭松,吴德辉.功能边界在几何公差设计中的应用[J].机械设计,2018,35(08):93-98.
论文作者:付秋林、方莹、徐艺裴
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第19期
论文发表时间:2020/3/16
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