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零件尺寸公差一般是基于常溫進(jìn)行設(shè)計(jì)，但我們知道一個(gè)自然規(guī)律——材料的熱脹冷縮，當(dāng)零件受溫度影響時(shí)，其尺寸會發(fā)生變化，基于常溫條件設(shè)計(jì)的零件尺寸會因?yàn)闊崦浝淇s而不滿足非常溫的工作條件，最終影響產(chǎn)品壽命及性能，例如出現(xiàn)零件卡死或松動等問題。

現(xiàn)代工業(yè)很多產(chǎn)品如發(fā)動機(jī)、變速箱、機(jī)床等對溫度的要求都很高，比如汽車發(fā)動機(jī)的正常工作溫度是85-105℃之間，燃燒室內(nèi)部工作溫度能達(dá)到2000℃以上，如果發(fā)動機(jī)溫度過高的話,會導(dǎo)致各零部件間隙減小甚至消失，最終造成拉缸、化瓦等嚴(yán)重的機(jī)械故障；又比如航空發(fā)動機(jī)，其燃燒室溫度最高可以達(dá)到2000℃以上，渦輪溫度在1500℃左右，工作溫度非常高，很容易使零部件急劇磨損，甚至還會出現(xiàn)卡死、損壞等現(xiàn)象。

汽車發(fā)動機(jī)

航空發(fā)動機(jī)

 

溫度在很多領(lǐng)域都對產(chǎn)品的性能產(chǎn)生影響，那么如何去分析解決這種問題呢？

下面選取典型的孔軸配合案例進(jìn)行說明。

某孔軸為間隙配合，孔軸直徑為Ø50mm，工作溫度為100℃，間隙要求：0~0.05mm，孔的材料為鑄鐵，軸的材料為含Cr+Mo的不銹鋼材料，設(shè)計(jì)孔軸在常溫時(shí)的公差。

孔軸間隙

（1）常溫20℃狀態(tài)下，通過3DCC軟件公差分配的功能對孔軸進(jìn)行公差設(shè)計(jì)：

常溫下公差分配

設(shè)計(jì)的公差為:

（2）當(dāng)溫度在100℃時(shí)，孔軸發(fā)生熱膨脹，其尺寸會發(fā)生相應(yīng)改變，可以通過3DCC軟件校核在工作溫度100℃時(shí)孔軸的配合間隙范圍：

100℃時(shí)配合間隙

 

計(jì)算得到在100℃時(shí)，孔軸配合間隙為-0.01~0.04mm，配合間隙存在負(fù)值，有可能使軸類零件卡死，影響運(yùn)動靈活性。

（3）在常溫狀態(tài)下不考慮溫度因素設(shè)計(jì)的公差顯然不滿足非常溫的工作條件，需要重新進(jìn)行公差設(shè)計(jì)。利用3DCC軟件分配在滿足100℃工作溫度條件下的常溫公差。

100℃時(shí)公差分配

 

孔軸公差帶圖

通過3DCC軟件校核公差的合理性，在常溫20℃下孔軸配合間隙為0.01~0.05mm。

 常溫配合間隙

 在100℃時(shí)，其配合間隙為0~0.04mm，均滿足間隙要求。

100℃配合間隙

通過上述過程，我們可以看出，在對于有特殊溫度要求的產(chǎn)品公差設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮在常溫狀態(tài)與工作溫度狀態(tài)設(shè)計(jì)的公差是否同時(shí)滿足要求，通過結(jié)合兩種情況的公差進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以保證零件公差在不同溫度條件下均能滿足設(shè)計(jì)要求。