工程學(xué)的真正藝術(shù)體現(xiàn)在復(fù)雜的機(jī)械裝配中。看看手表的內(nèi)部，所有微小部件完美和諧地協(xié)同工作，簡(jiǎn)直令人著迷。這正是工程配合的典型例子，也是本文討論的主題。

本文將介紹不同類型的配合、它們的標(biāo)準(zhǔn)以及應(yīng)用。讓我們開始吧！

什么是工程配合？

工程配合是指兩個(gè)配合件永久或臨時(shí)連接在一起的一種機(jī)械裝配。術(shù)語“配合”描述了配合件之間的機(jī)械間隙量或物理接觸程度。

如果部件緊密配合，接頭能夠承受載荷，則為過盈配合。而過渡配合的特點(diǎn)是接頭能夠承受足夠的力以保持接觸，但不能承受高載荷。第三類，即間隙配合，配合件之間有一個(gè)小間隙，允許它們之間自由旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)。

配合的基礎(chǔ)：孔軸系統(tǒng)

孔軸系統(tǒng)是工程配合中常用的標(biāo)準(zhǔn)。它有兩種變體：孔基系統(tǒng)或軸基系統(tǒng)。對(duì)于這兩種系統(tǒng)，基礎(chǔ)部件的尺寸是固定的，而另一個(gè)部件的尺寸則是為了實(shí)現(xiàn)配合而確定的。例如，在軸基系統(tǒng)中，軸的直徑是固定的，而孔的直徑是可調(diào)整的。

其中，孔基系統(tǒng)是目前最受歡迎的，因?yàn)榕c孔相比，控制軸的直徑更為方便。但軸基系統(tǒng)并未完全被忽視。當(dāng)軸的尺寸調(diào)整不可行時(shí)，例如在質(zhì)量平衡后的高速旋轉(zhuǎn)軸上，會(huì)改變孔的尺寸以實(shí)現(xiàn)配合。

配合類型

如前所述，工程配合主要分為三類。每一類都有不同的機(jī)械接觸方式和功能。在本節(jié)中，我們將深入探討這些配合類型及其子類別。

過盈配合

在過盈配合中，高摩擦力將配合面緊密地結(jié)合在一起。因此，過盈配合也稱為摩擦配合。

過盈配合的緊密性來自其負(fù)間隙。這意味著配合面相互擠壓。換句話說，在接觸壓力下，配合面向內(nèi)變形。例如，在孔軸系統(tǒng)中，在過盈配合中，孔實(shí)際上比軸小，軸通過液壓機(jī)或錘子強(qiáng)行壓入孔中。

此外，創(chuàng)建過盈配合的另一種常見方法是熱脹冷縮配合。在這種技術(shù)中，其中一個(gè)部件被冷卻或加熱，使其收縮或膨脹（分別），從而使負(fù)間隙暫時(shí)變?yōu)檎g隙。將部件相互定位后，溫度恢復(fù)正常。由此產(chǎn)生的熱收縮/膨脹會(huì)產(chǎn)生緊密的過盈配合。

通常，過盈配合的間隙為-0.001毫米至-0.042毫米。現(xiàn)在，讓我們看看過盈配合的子類別：

• 壓配合：壓配合的一種較輕的變體，具有最小的負(fù)間隙，適用于中等強(qiáng)度的接頭。
• 驅(qū)動(dòng)配合：中等干涉接頭，能夠承受載荷，需要冷/熱壓和力來組裝。
• 強(qiáng)迫配合：強(qiáng)迫配合是工程配合中最強(qiáng)的一種。它們需要冷/熱壓，并且?guī)缀跏怯谰玫?。其組裝需要仔細(xì)控制公差和位置，以避免部件損壞。

間隙配合

間隙配合具有正公差，這意味著配合面之間有一個(gè)微小的間隙。同時(shí)，部件也有一定的間隙，但它是可忽略的，通常肉眼無法觀察到。

由于這種間隙，間隙配合中的部件具有一定的自由度。例如，樞軸接頭中的銷和框架具有間隙配合，允許兩個(gè)部件彼此獨(dú)立移動(dòng)，但同時(shí)也保持鎖定位置。這些工程配合中間隙的常見范圍是+0.025毫米至+0.089毫米。間隙配合類型的概述如下：

• 松散間隙配合：間隙設(shè)置為上述范圍的上限。在松散配合中，部件可以自由旋轉(zhuǎn)/滑動(dòng)，并有可觀察到的間隙。
• 自由間隙配合：類似于松配合接頭。部件可以高速移動(dòng)，接頭可以容納熱膨脹。然而，由于間隙較大，定位精度較低。
• 緊間隙配合：緊配合的定位精度稍高，并允許部件在高溫和高速下移動(dòng)。
• 滑動(dòng)間隙配合：滑動(dòng)接頭是高精度的工程配合。間隙保持最小，以限制除滑動(dòng)方向外的所有自由度。
• 定位間隙配合：定位配合是非常高精度的配合，用于精確定位配合件。間隙非常小，需要潤(rùn)滑以實(shí)現(xiàn)平滑運(yùn)動(dòng)。

過渡配合

過渡配合是另外兩種工程配合之間的折中。根據(jù)應(yīng)用，配合件可以具有小的干涉或間隙。

如果存在負(fù)干涉（如過盈配合），則壓力和承載能力不會(huì)那么高。如果存在間隙（如間隙配合），則間隙不會(huì)那么大。

通常，過渡配合在裝配操作中用于精確定位部件。它限制了它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也防止了極端的機(jī)械應(yīng)力。

過渡配合中的機(jī)械干涉/間隙范圍在+0.023毫米至-0.018毫米之間，它有兩種常見類型：

• 相似配合：它是一種具有接近零的間隙/干涉的工程配合。通常，用木槌施加的人力就足夠?qū)崿F(xiàn)配合。
• 固定配合：比相似配合稍緊，需要壓力機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。

ISO 286標(biāo)準(zhǔn)中的工程配合概覽

上一節(jié)的信息可能一下子難以完全消化。為了更好地理解它，讓我們稍微后退一步，嘗試從宏觀角度審視工程配合。要做到這一點(diǎn)，討論常見的工程配合類型標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)很好的方法。

關(guān)于工程配合，最流行的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是ISO 286和ANSI B4.1。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都提供了關(guān)于不同類型配合的公差范圍的綜合信息。在每家制造工廠，都能找到這些標(biāo)準(zhǔn)的參考表，這足以證明它們?cè)谛袠I(yè)中的重要性。

由于ISO標(biāo)準(zhǔn)在這兩者中更為知名，因此以下圖表主要聚焦于它。

如何實(shí)現(xiàn)配合的尺寸公差？

從上述討論中可以清楚地看出，尺寸公差是確保工程配合準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。然而，在要求的尺寸公差內(nèi)制造配合件是一項(xiàng)技術(shù)活。

通常，工程圖紙會(huì)通過詳細(xì)的GD&T（幾何尺寸與公差）符號(hào)來包含公差范圍。GD&T規(guī)定了從真實(shí)幾何形狀產(chǎn)生的幾何偏差的數(shù)量和性質(zhì)的可接受范圍。因此，制造商必須在這些設(shè)定的范圍內(nèi)制造零件。

制造商可采用多種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這些技術(shù)包括：

• CNC精密加工：CNC精密機(jī)床具有高達(dá)±0.001mm的卓越精度。使用正確的刀具和夾具，機(jī)械師可以為工程配合生產(chǎn)精確的零件。
• 磨削：磨削是超精密制造的理想方法，因?yàn)槠渲圃炀雀哌_(dá)±0.25微米。對(duì)于強(qiáng)制過盈配合等關(guān)鍵應(yīng)用，這種精度的公差很常見。
• 鉸削：這是制孔的一種專門應(yīng)用。由于孔是工程配合中非常常見的配合部件，因此在這個(gè)列表中值得提及鉸削。它是一種精確的方法，只需去除極少量的材料，因此有助于將孔控制在機(jī)械配合所需的緊密尺寸公差范圍內(nèi)。

結(jié)論

工程配合對(duì)于制造業(yè)來說不可或缺。沒有它們，就幾乎無法組裝產(chǎn)品！干涉配合、過渡配合和間隙配合這三種配合類型在軸（齒輪、滑輪和軸承）、機(jī)床導(dǎo)軌、離合器等產(chǎn)品中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，作為技術(shù)人員，了解這一話題非常有益。

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常見問題

如何為我的應(yīng)用選擇配合？

工程配合的選擇取決于多個(gè)因素。接頭的運(yùn)動(dòng)量或承載能力是首先要考慮的因素。其他重要因素包括組裝部件的質(zhì)量和強(qiáng)度、零件幾何形狀、制造能力和制造成本。

如何計(jì)算工程配合公差？

可以根據(jù)ISO或ASME等知名工程標(biāo)準(zhǔn)的指南來選擇工程配合公差。可以找到每種配合類型和孔/軸尺寸的工程尺寸和公差的詳細(xì)信息。