为了制造出低成本、高性能的机构,对“配合设计”的要求更高。从本期栏目开始,主要针对即使是机械设计工程师也难以把控的“配合设计”,讲解其与LCA(低成本自动化)之间的关系。
(1)什么是“配合”
2个机械部件之间,具有以下3种关系。
1. 固定………………例:固定销的压入
2. 定位………………例:夹具定位
3. 导向(旋转、滑动)……例:轴承插入孔
上述3种情况下,2个机械零部件之间的尺寸关系称为“配合”。
(2)“配合”的背景
“配合”的目的,在于通过在不导致功能问题的范围内决定2个零部件之间尺寸关系的允许极限,从而标示出可在不会出现过剩质量的前提下确保兼容性的设计值。
据说,这种兼顾性价比的兼容性零部件尺寸设计理念是诞生于美国的枪支生产阶段。在美国的大开拓时代,重型且不具备零部件兼容性的欧洲制造枪支无法与印第安土著人的轻型武器(如弓箭和马匹)对抗,因此需要一种体积小、重量轻、零件兼容且能够批量生产的枪支。在此背景下,对高精度且能够实现零部件互换的机械(枪支)零部件生产进行了研究,并诞生了“配合”设计的概念和兼容式生产方式。这一时间节点,是19世纪。
这种兼容性设计理念延续到之后的量产时代,就发展成为标准化。
(3)“配合”设计与LCA
“配合”被认为是适当实现2个零部件之间关系所需的规则。
■什么是适当
1. 用固定销牢固固定
2. 用固定销无松动地定位夹具
3. 以适度的松紧程度固定轴承外径,并确保其能平稳转动
2个部件之间的关系可以用定性的表达方式来表达,将这种关系表现为设计图上的数值表达,就是“配合”设计。由于LCA的基本理念是要求机器具有最高性价比,因此“配合”设计很重要。