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机械零件技术中几何精度设计的探讨 摘要一台机器性能的优势，首先取决于其零件的设计与制造精度。要保证机械零件的精度，必须对其提出几何精度要求。该文就机械零件设计过程中几何精度设计的一般原则和方法作了一些探讨。着重指出形位公差与尺寸公差、表面粗糙度之间的关系，通过其间关系可以比较正确、合理地进行零件的几何精度设计。 关键词几何精度设计；尺寸公差；形位公差；表面粗糙度 前言 几何精度就是零、部件答应的几何误差，也称为几何公差，简称公差。几何精度是根据产品的使用功能要求和加工工艺确定的。 几何精度设计知识根据产品的使用功能要求和制造条件确定机械零部件几何要素答应的加工和装配误差。一般来说，零件上任何一个几何要素的误差都会以不同的方式影响其功能。例如，曲柄-连杆-滑块机构中的连杆长度尺寸L的误差，将导致滑块的位置和位移误差，从而影响使用功能。 由此可见，对零件每个要素的各类误差都应给出精度要求。正确合理地给出零件几何要素的公差是工程技术人员的重要任务。几何精度设计在机械产品的设计过程中具有十分重要的意义。下面就其中主要问题进行探讨。 零件的几何精度包括： 1）零件的尺寸精度；2）外形和位置精度；3）表面精度等。几何精度数值选择得是否合理，直接关系到零件的使用要求和加工成本。几何精度设计的方法主要有：类比法、计算法和试验法三种。 类比法（亦称经验法）就是与经过实际使用证实合理的类似产品上的相应要素相比较，确定所设计零件几何要素的精度。 采用类比法进行精度设计时，必须正确选择类比产品，分析它与所设计产品在使用条件和功能要求等方面的异同，并考虑到实际生产条件、制造技术的发展、市场供给信息等诸多因素。采用类比法进行精度设计的基础是资料的收集、分析与整理。类比法是大多数零件要素精度设计所采用的方法。 计算法就是根据由某种理论建立起来的功能要求与几何要素精度之间的定量关系，计算确定零件要素的精度。例如，根据液体润滑理论计算确定滑动轴承的最小间隙、根据弹性变形理论计算确定圆柱结合的过盈、根据机构精度理论和概率设计方法计算确定传动系统中各传动件的精度等等。目前，用计算法确定零件几何要素的精度，只适用于某些特定的场合。而且，用计算法得到的公差，往往还需要根据多种因素进行调整。 试验法就是先根据一定条件，初步确定零件要素的精度，并按此进行试制。再将试制产品在规定的使用条件下运转，同时对其各项技术性能指标进行监测，并与预定的功能要求比较，根据比较结果再对原设计进行确认或修改。经过反复试验和修改，就可以最终确定满足功能要求的合理设计。试验法的设计周期较长、费用较高，因此主要用于新产品设计中个别重要要素的精度设计。 目前应用最广的还是类比法，但类比法需要成熟的数据，同时还需要丰富的经验，在缺乏类比数据时，如何比较准确地进行几何精度设计，是每一个设计和加工人员需要解决的问题。 1公差等级的选择 合理地选用公差等级，就是为了更好地解决机械零、部件使用要求与制造工艺及成本之间的矛盾。因此选择公差等级的基本原则是：在满足使用要求的前提下，尽量选取低的公差等级。 对一般机械行业来说，常用的公差等级为IT5～IT12。公差等级的具体选用可参照下列情况确定： IT2～IT4（非凡精密的配合）：IT2～IT4用于非凡精密的重要部位的配合，如高精度机床P4（即原C级）滚动轴承的配合，以及精密仪器中非凡精密的配合，这种配合的精度很高，加工困难，选择此精度时一定要慎重； IT5～IT7（精密配合）：IT5～IT7用于精密配合处，其中IT5的轴和IT6的孔用于普通精度机床、发动机等机械的非凡重要的关键部位、高精度镗模中镗套内外径处的配合；IT6的轴和IT7的孔用于一般传动轴和轴承、传动齿轮与轴的配合，以及与普通精度滚动轴承相配的轴颈和外壳孔的尺寸精度； IT7～IT8（中等精度配合）：IT7～IT8用于中等精度要求的配合部位，如一般速度的皮带轮、联轴器和轴颈的配合等； IT9～IT10（一般精度配合）：IT9～IT10用于一般精度要求的配合部位，例如轴套外径与孔、操纵件与轴、平键与键槽、轮毂槽的配合等； IT11～IT12（较低精度配合）：IT11～IT12用于不重要的配合，如农业机械、纺织机械粗糙活动处的配合。 从加工上看，IT6～IT7的大孔需要粗镗后精镗（或浮动镗）、粗磨后精磨，而IT7～IT8的孔只需要半精镗后精镗或半精镗后磨孔，因此要非凡注重不要随意提高精度等级。 一般机械制造工厂中，主要加工方法与公差等级的大致对应关系如下： 研磨：IT01～IT5铰孔：IT6～IT10冲压：IT10～IT14 研磨：IT4～IT7铣：IT8～IT11锻造：IT10～IT14 圆磨：IT5～IT7车：IT7～IT12砂型铸造：IT16 平磨：IT5～IT8镗：IT7～IT12塑料成型：IT