| 标题 | 浅析零件的互换特性在机械制造中的作用 |
| 范文 | 温辉松 张建军 [摘? ? ? ? ? ?要]? 企业员工对零件互换特性的正确认识与理解，在提高员工对加工与装配精度的理解上具有十分重要的意义。主要通过对现场培训的总结，分析零件的互换特性的作用、分类以及对零件制造误差及其控制方法、配合的类型展开分析，说明实现零件的互换特性的基本条件及重要意义。 [关? ? 键? ?词]? 互换特性;配合;分析 [中图分类号]? TH131? ? ? ? ? ? ?[文献标志码]? A? ? ? ? ? ? ? [文章编号]? 2096-0603（2019）09-0106-02 笔者在对企业员工培训的过程中，发现很多员工对工件加工和装配尺寸精度的控制缺乏足够的重视，究其原因，在很大程度上是因为对零件的互换特性在机械制造中的作用认识不足。因此，有必要对零件的互换特性在机械制造中的作用进行有效分析，使员工有更深入的理解，以便对加工和装配精度的控制更加认真。在培训实践中，通过加强这方面的分析，收到了较好的效果。在此就培训实践中的一些知识点加以总结，希望与同仁共勉。 一、零件互换特性的含义及作用 机器是由很多零件装配在一起所构成的。在各种类型的机械产品生产过程中，我们将制成零件或部件按一定的公差要求制作成基本相同的、不用作特别选配，也不用对工件调整或修理就可以装配到设备或部件上面去，实现设计的使用性能目标和技术要求的特性，叫零件的互换特性。这种可以实现产品具有互换特性的制造加工，要严格遵守互换特性原理，这对提高生产效率具有十分重要的意义。 由此我们可以清楚地了解到，互换特性是现代化机械设备制造生产中按照不同工种、不同岗位专业化协作原则组织分工生产的重要条件。按照零件的互换特性原则组织生产加工，有利于多工种、多设备广泛地组织合作，进而实现高效率、更加专业化的产品生产，更加便于组织现代化、自动化、无人化、柔性生产制造，这样可以简化零部件工程设计、加工制造和调整装配过程，大大缩短生产周期，提高工业劳动生产效率，降低产品生产制造成本，保证工业产品生产质量，便于使用以及维修保养。由此可见，零件的互换特性是现代化机械工业生产不可缺少的重要技术措施。在日常生活中，零件的互换特性的例子也是很多的。如，自行车的前轴或辐条损坏了、日光灯的启辉器坏了等，可以在商店买回相应的新零件，更换后仍能满足使用要求。 二、零件的互换特性在机械制造中的不同 在现代化生产中我们可以看到，零件的互换特性按其互换比例程度可分为可完全互换特性和不可完全互换特性。完全互换是指加工生产的同批零、部件装配前不经选择，装配时也不需修配和调整，装配后即可满足预定的使用要求。例如连接螺栓、定位销、各类滚动轴承等标准零部件的装配都属于这种情况;非全互换多数情况是指在装配之前允许有其他的操作，装配时可以调整但不允许对零件进修配操作，在装配后可以满足预期的使用目标。比如液压机中活塞体及销钉等零件就是按这种原则加工的。所以这类零件加工精度高、尺公差小，制造加工难度大些，成本更高些，有时甚至无法加工完成，如果把制造时将公差适当放大，就可以方便加工，在加工以后，可以使用量具将零件按实际尺寸分组编排，依照不同尺寸组进行装配组合。这样就可以保证装配精度和使用要求了，而且又降低了制造成本。 前面所说两种零件在互换特性使用的场合是不同的，在通常情况下，零件的不完全互换特性仅限于部件或机构在制造厂内部精度要求高的零件的装配;零件的完全互换特性适用于厂际间的专业化协作和零件生产制造。从更全面的分析中可以了解到，机械零（部）件的互换特性应包括其力学性能、几何参数、物理化学等方面的互换特性。在这里主要对几何参数的互换特性加以说明。因为在冷加工中主要是对几何参数的控制。 三、零件制造误差以及控制办法 想要保证零件具有互换特性，必须保证零件的制造公差的准确，也就是保證零件在一定的加工精度范围。可是，因为机床精度、测量工具以及操作工人生产技术水平和生产环境等因素的影响下，加工后所得到的零件的尺寸公差会不可避免地偏离设计时的理想目标，因而产生制造误差，这种误差称为零件的加工误差。零件的加工误差主要有尺寸误差、形状误差、位置误差和表面粗糙度等。通常把加工后零件的实际值与理想值之间的误差，称为制造误差。显然，零件的几何量误差就是零件在加工后的几何参数方面的加工误差。然而，从零件的使用功能要求来看也不要求把零件都加工成理想状态，而只要将各类零件的加工误差控制在一定范围内，便可满足零件的互换特性的要求。在生产中，是通过设计的图样上给定的公差来控制各类加工误差的。这样就可以保证所加工零件可以实现互换。 四、零件的互换特性对配合的影响（结合现场实物检测） （一）孔与轴的配合公差分析 所谓配合公差是指相互配合的孔与轴的公差相加值。孔、轴配合公差一般根据零部件配合部位的配合松紧变动的要求确定。配合公差值越大，配合时所形成的间隙或过盈也越大，这时配合后产生的松紧差别的程度完全不同，也就是配合的精度更低。相反，如果配合公差很小，那么间隙或过盈的差别也不大，配合松紧差别的程度也较小，这样配合的精度更高。孔与轴的配合公差是指允许孔和轴的配合间隙或过盈的变动量，因此对间隙配合的情况，孔与轴的配合公差等于最大间隙与最小间隙之差的绝对值;对过盈配合，其配合公差等于最小过盈与最大过盈之差的绝对值;孔、轴的过渡配合，其配合公差等于最大间隙与最大过盈之差的绝对值。配合公差总是大于零的，不可能为负。孔与轴的配合精度的高低，是由相互配合的孔和轴的精度决定的。孔与轴配合公差精度要求越高，制造的孔和轴的精度要求也越高，制造越困难，制造成本越高;相反，孔和轴的制造越容易些，制造成本更低些。 （二）孔、轴配合 是指基本尺寸完全相同，互相组合的孔和轴的公差带之间的装配关系，互相配合的孔与轴，它们的基本尺寸应该是完全相同的。孔与轴装配后的松紧程度，应取决于互相配合的孔和轴公差带的不同位置。 （三）零件配合中的间隙配合与过盈配合 通常把孔的尺寸减去与之相配合的轴的尺寸为正时是称为间隙配合，通常用X（隙的汉语拼音）代表;把孔的尺寸减去与之相配合的轴的尺寸为负时称过盈配合，通常用Y（盈的汉语拼音）来代表。在间隙数值前应标“+”号表示;在过盈数值前应标“-”号表示。通常在孔和轴的配合中，配合间隙的存在是配合后能产生相对运动的基本保证。相反过盈的存在是使两个配合零件位置固定或传递力。 （四）零件配合的分类 根据配合的性质不同，配合有：间隙、过盈和过渡三类。 1.组件间隙配合：是孔与轴的配合间具有间隙的配合，通常称间隙配合 基本尺寸相同的孔和基本尺寸相同的轴，可从其中任选对孔和轴，孔的尺寸都大于或等于轴的尺寸，尺寸差为正或零。这批孔件和零件轴的配合就是间隙配合。间隙配合的时候，零件孔的公差带在零件轴的公差带之上。因为孔、轴的实际尺寸允许在其公差带变动的，所以，它们的配合间隙也是变动的。在孔是最大极限尺寸时与之相配的轴是最小极限尺寸，这种配合处于最宽松情况，这时的配合间隙称为最大间隙，通常用Xmax标记。并且最小间隙等于孔的最小极限尺寸与轴的最大极限尺寸之差值。而最大间隙等于孔的最大极限尺寸与轴的最小极限尺寸之差值。在孔为最小极限尺寸而与其相配的轴为最大极限尺寸的时候，孔与零件轴的配合处于最紧情况，这时的配合间隙称为最小配合间隙，采用Xmin标记。对孔、轴间隙配合来说，其最大间隙等于孔的上偏差减去轴的下偏差所得的值;而最小间隙等于孔的下偏差减去轴的上偏差所得的值。孔与轴最大间隙与最小间隙统称为极限间隙值，这是间隙配合中允许间隙变动的最大与最小两个界限值。 2.孔、轴过渡配合：可能具有间隙配合也可能具有过盈的配合称为孔、轴过渡配合 相同规格的一组孔件，和相同规格的一组轴件，任取其中一对孔、轴，这样孔的尺寸可能大于，也可能小于或等于轴的尺寸，其代数差可能为正值，也可能为负值或零，则这批孔与这批轴的配合为过渡配合。过渡配合实际上是介于间隙配合与过盈配合之间的一种配合关系。在过渡配合时候，孔的公差带与轴的公差带互相交叉。 在过渡配合中也可能出现孔的尺寸减去轴的尺寸为零的特殊情况。这种情况称为无间隙配合，其配合间隙为零。也可称之为零过盈配合，这不能代表过渡配合的性质特点，而代表过渡配合松紧程度的特征值是最大配合间隙和最大过盈配合。 相互配合孔、轴的实际加工尺寸是允许在其公差带内变动的，这与加工特性有关。当加工孔的尺寸大于轴的尺寸时，存在配合间隙。当加工的孔为最大极限尺寸，而加工的轴是最小极限尺寸时，其配合的情况表现为最宽松的配合状态，这时的间隙表现为最大间隙值;当孔的加工尺寸小于轴的加工尺寸时，表现为过盈配合。当所加工的孔为最小极限尺寸，而所加工的轴为最大极限尺寸時，这种配合处于最紧的情况，这时的过盈值为最大过盈值。 3.孔与轴的过盈配合：轴的尺寸大于孔的尺寸的配合称为过盈配合 一组基本尺寸相同的孔与轴，从中任取其中一对孔、轴，所取孔的尺寸值总是小于或等于轴的尺寸值，它们的测量尺寸差值为负值或零，那么这批孔与这批轴的配合表现为过盈配合。在过盈配合情况中，孔的尺寸公差带在轴的尺寸公差带的下面。 因为零件孔、轴的实际尺寸允许在其公差带之内变化，所以它们配合的过盈也是变化的。零件孔是最小极限尺寸而与其相配的轴为最大极限尺寸的情况，孔与零件轴的配合处于最紧，这时的过盈称为最大过盈量，可以用Ymax代表。孔与轴过盈配合时，其最大过盈量等于孔的最小极限尺寸与轴的最大极限尺寸之差值。如果孔为最大极限尺寸而与其相配的轴为最小极限尺寸的时候，它们的配合处于最松，这时的过盈称为最小过盈量，可以用Ymin代表。通常在过盈配合时，孔与零件轴的配合得最小过盈量等于孔的最大极限尺寸与轴的最小极限尺寸的差值。 我们用孔、轴的极限偏差来判断配合的性质是十分重要的方法。孔与轴的配合中只要保证孔的下偏差大于或等于轴的上偏差值，这样就可以保证孔的下偏差大于轴的上偏差值，也就可以保证这中配合为间隙配合的要求。与此相同，孔与轴的配合中只要保证孔的上偏差小于或等于轴的下偏差值，这样就可以保证孔的上偏差小于轴的下偏差值，也就可保证这个配合是过盈配合的特性。由此我们可以得出的判断条件如下：EI>es的情况，是间隙配合;ES 在我们分析过盈配合时，可以清楚地看到，孔与轴的最大过盈等于孔的下偏差减去轴的上偏差所得的值;而最小过盈则等于孔的上偏差减去轴的下偏差所得的值。这是孔与轴的配合得最大过盈与最小过盈都可称为极限过盈量。 综上所述，保证加工后的零件具有零件的互换特性，就必须把其零件的各类误差控制在一定的范围内，这个允许的范围就是按照零件的功能要求，根据国标标准中公差确定的。只有在零件的制造过程中将各类误差控制在相应的公差范围内，才能保证零件互换特性的实现。分析可知，在零件的制造中要求零件几何参数绝对准确是没有必要的。只要对同一规格的零件规定统一的技术性能要求标准，并按其标准进行制造，就能达到使用的要求。所以，实现零件的互换特性的基本条件是：（1）对同一规格的零件要按统一的精度标准制造;（2）要有能实现这种精度标准的工艺手段和测量技术，以保证和判断是否能达到或已达到这种标准。 参考文献： 徐峰.挖掘机维修入门[M].合肥：安徽科学技术出版社，2009-02-01. |
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