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1、在配置配合中实际尺寸测量误差对配合公差的影响刘亚南胡献森石松令（中国科学院西安精密机械研究所西安710068）摘要：本文阐述了在配制配合中由于先加工件实际尺寸与测量误差的来源及其所引起的配合公差的变化以及它对配合件配合性质的影响，给出了配制配合配合公差的计算方法和在单位小批生产时配合公差超出给定值的可能性。本文量后还给出了为保证配制配合设计和实际尺寸检测时应采取的措施。配制配合测量误差配合公差配合性质1、概述配制配合适用于尺寸大于500mm，公差等级较高和单件小批生产的配合零件配制配合的实质是在精密测试的支持下，将先加工件的公差转移给配制件，从而在符合“公差与配合”国家标准并保证原配合性质的前
2、提下，减小加工难度和提高制造经济性的目的。由于先加工件的实际尺寸是通过测量得到的，其对测量误差影响则以它为基数确定的配合件的配合性质。因此研究配制配合中配合公差的计算方法和实际尺寸测量误差对配合公差的影响以及减小这些应影响等是具有十分重要的意义的。2、实际尺寸的测量误差指导性技术条件JB/Z144.179“配制配合”中明确指出，配制配合的适用范围为尺寸大于500mm的配合零件，与尺寸小于等于500mm的常用尺寸段相比，它的公差与配合存在下列特点： 标准公差在“公差与配合”国家标准中，大尺寸的公差单位为：i=0004D+2.1(1)常用尺寸段的公差单位为：i=0.453F+0.001(2)两者相
3、比，随基本尺寸的增加，大尺寸段的公差单位呈直线关系式增加，速度远大于里幂函数增加的常用尺寸段(图1)。这主要是由于大尺寸工件制造的随着基本尺寸的加大，构成公差单位的主要误差将由加工误差转向测量误差、温度误差以及形位误差等的综合。温度误差图2表示基本尺寸小于等于500ram时，由温度引起的尺寸变化与IT4至IT8公差的对比。从图中看出，正常温度变化所引起的误差，在工件公差中只占一个很小的比例可以忽略不计。图3则为基本尺寸大于500ram至3150mm时的情况，可以看出在大尺寸段中，温度的影响是一个重要因素。例如，一个基本尺寸为300mm，公差为IT6的钢制工件，当温度变化5度时引起的尺寸变化将会
4、达到公差值的140。 测量误差在大尺寸零仵生产中，一方面车间条件下实用的、高精度的测量器具，另一方面对大尺寸的测量误差及其规律的研究目前也只是处于探索阶段。在二十世纪六十年代，英国国家物理实验室(NPL)曾对大尺寸的测量精度进行了一些实验研究，得到的主要结论如下：大尺寸的工业测量值大倾向小于实际尺寸；大尺寸的外径测量比内孔测量的测量误差更大；在测量装置、测量基准、测量技术和温度条件等诸因素中，测量基准是很重要的。土如能对测量基准和测量技术略作改进荠注意测量器具的合理支承，尽量注意比较测量和注意测量线与被测尺寸线的“找正”，将会大大提高测量精度；温度误差主要来源于被测工件与测量器具的温度差异，而
5、非温度的波动。英国国家标准“极限与配合”（BS1916-1963）引用了NPL的工作成果给出了在现代化的制造车间中，一般正常情况下测量的极限误差：绝对测量的精度不优于土30/pm/m如在测量时具有特殊设备和经验，则绝对测量精度不优于15pm/m用比较法测量的精度不优：土15pm/m可能土10pm/m是实际的极限。3、配置配合中的配合公差根据配合件的使用要求，按互换性生产选取配合。配制的结果应满足此配合公差：一般选取较难加工，但能得到较高测量精度的那个零件作先加工件（在多数情况下是孔），并给它一个比较容易达到的制造公差；配制件（多数情况下为轴）的公差按配合公差来选，它的偏差和极限尺寸都以先加工件
6、的实际尺寸和基数来确定；将先加工件的实际尺寸和配制件制造公差数值存档备查。配合公差的计算配制配合的公差设计实际上是一个公差转移的过程，即将先加工件的制造公差转移给配制件。当先加工件的实际尺寸没有测量误差时，配合公差T就等于配制件的公差T,即fsT=T(3)fs此时可以把先加工件看作为：T=ES=E1=0(4)h其中：T，T分别为先加工件孔和配制件轴的公差；hsES，EI-分别为先加工件孔的上下偏差。在这种情况下可以实现制造公差的转移。由于先加工件的实际尺寸是通过测量得到的，它必然会存在测量误差ZU,此时的配合公差为：T=T+ZU(5)fs在这种情况下制造公差的转移是不完全的，并且可以把误差看作
7、是先加工件实际尺寸的制造公差。下面将举例说明配制配合配合公差的计算方法。例：基本尺寸为少3000mm的孔轴配合。根据设计要求它的最大间隙X=+0.960ram,最小间隙X=+0.290ram。今采用配制配合生产方式,maxmin试求它的配合公差T。f选孔为先加工件。按“公差与配合”国家标准选出适当的配合为：屮3000mmH8/e8MF，此时X=+0.950mm,X=+0.290mm,maxminT=X-X=0.950-0.290=0.660mm。fmaxmin这个配合能满足设计要求。它的公差带图和配合公差带如图4所示。图中为设计要求的配合公差，2为从国标选用的配合公差；今确定先加工件为孔，并且
8、按少3000H12制造。制造对应保持图样上规定的形位公差和表面粗糙度要求，不能因为采用配制配合而有所降低。测得它的实际尺寸L=少3000.667mm。a因为本配制配合是间隙配合，所以配制配合件轴的基本偏差为上偏差，即es二一X=-0.290mm,min当测出先加工件的实际尺寸La，作为配制配合的基本尺寸后，在不考虑测量误差的情况下就可以把先加工件看作是一个没有制造公差的理想尺寸即。在这种情况下，配制配合的配合公差已全部转移给了配制件，所以在配制配合中，配制件的制造公差就是配合公差，即T=esei=T(6)fs它的下偏差为：ei=esT=-0.2900.66=-0.950mmf然后按基本尺寸e=
9、3000mm，上偏差嚣=-0.290mm和下偏差ei=-0.950mm，从“公差与配合”国标中找出与它相近的配制件轴的公差带为e9，则在配制件图样上，尺寸标注为少3000e9MF或少3000e9MF。此时的配合公差T二Ts二es-ei=-0.290-(-0.830)=0.540mm。f配制件轴的极限尺寸为：L=L+es=3000.667+(-0.290)=3000.377mmmaxaL=L+ei=3000.667+(-0.830)=2999.837mmmina对配合件配合性质的影响今设先加工件孔的实际尺寸L的测量误差ZU=0.09mm，此时配a合件的极限间隙和配合公差为(图5):X二U-ei=
10、0.09(-0.830)=0.920mmmaxX二-Ues=0.09一(0.290)0.200mmminT=T+T=ZU+T=0.0180.054=0.072mmfhss由此可见，由于实际尺寸L测量误差的存在。将引起配合公差aL和极限间隙的变化，而且变化的幅度较大，本例中在极限情况下变f化量高达33.3。在稳定的工艺和测量过程中，孔轴的测量误差均近似于正态分布，因此可作如下假设：配制件轴的尺寸按正态分布：它的公差带中心与尺寸分布中心相重合先加工件孔的实际尺寸的测量误差按正态分布，转移后它的分布分布中心与配制件轴的极限尺寸重合；实际尺寸的测量误差为ZU；测量误差ZU与配置件轴的制造公差之比称为测
11、量误差比，并用V表示，即V二ZU/T：配制件轴的制造公差与工艺分布标准差op之比称为工艺能力系数，并用B表示，即B=T/op。图6给出了在不同测量误差比V和工艺能力系数B时，由测量误差ZU所引起的超出原给定配合公差的概率m(%)必须说明，在单件小批生产条件下，一般采用试切法加工，孔轴的实际尺寸往往偏向最大实体尺寸，再加上形状误差的影响，因此超出原给顶配合公差的概率m（%）将比图6中给出的值为大。4、保证配制配合配合性质的方法配制件轴是按“检验国标”验收的。因此它的制造公差是保证公差，超出的概率小于。先加工件孔的实际尺寸的测量误差的存在，相当于使原孔轴配合的配合公差扩大了，为了保证原配合性质，原
12、则上可以采取以下几种方法：减小实际尺寸的测量误差（包括温度引起的测量误差）;严格控制几何形状误差和表面粗糙度：减小原给定的配合公差：在设计时明确要求配合件遵守包容原则和最大实体原则；用量规或虚拟量规（回转测量法或两点法+形状误差测量方法）验收工件；在制造配制件轴时，加大它的安全裕度，也就是内缩配制件制造公差的方法来补偿由于先加工件孔的测量误差带来的超出原给定配合公差的可能性。5、结语说明了在配制配合中，由于先加工件实际尺寸测量误差所引起的配合公差的变化以及它对配合件中配合性质的影响；讨论了大尺寸段公差与配合的特点，测量误差的来源和测量精度等问题；为了减小实际尺寸测量误差对配合性质的影响，可以采取如下描施：尽量减！多温度误差：合理地选择测量基准、测量支承和支承形式，改善测量方法，提高测量精度：尽量采用比较测量；控制形状误差和表面粗糙度的影响；压缩配制件的制造公差。 由于采用配制配合的工件尺寸大、重量重、成本高，所以一般情况下不能轻易报废，因此深入研究配制配合的理论和方法具有十分重要的意义。参考文献1“公差与配合”国家标准工作组编公差与配合标准的分析北京：技术标准出版社，19802检验国家标准局编著光滑工件尺寸的检验标准分析北京：计量出版社，19853张常功主编新旧公差与配合的代换方法北京：国防工业出版社，1984
在配置配合中实际尺寸测量误差对配合公差的影响
