过盈配合的选择方法.docx

过盈配合的选择方法王振宇(淮阴工学院 交通工程系 ,江苏 淮阴 223001)摘要 :阐述了如何通过类比法与计算法确定过盈配合 ,指出了过盈配合选择与计算的依据和在选择与计算时应该注意的主要问题 。通过上述两种选择方法的综合运用 ,能够准确合理地 选择所需的过盈配合 。关键词 :过盈配合 ;类比法 ;计算法中图分类号 : TG802文献标识码 :B文章编号 :167125276 (2006) 0520061203The Choosing of Interf erence FitWAN G Zhen2yu( Traffic Engineering Depart ment , Huaiyin Instit ute ofTechnology , J S Huaiyin 223001 ,China)Abstract :The article states how to choo se t he interference fit by analogizing and co mp uting. It point s o ut t helaw s of interference fit choo sing and co mp uting. It also tells us w hat we sho uld focus o n w hen we make t he choice and do t he co unting. We can accurately pick o ut t he interference fit we need by using t he t wo choo sing ways above mentio ned co mp rehensively.Key words :interference fit ;analogizing ;co mp uting件 ,但承受较大的扭矩或轴向力时仍需加紧固件 ,如 H7/ s6 可用于蜗轮轮心和青铜轮缘的配合 。当 零件材料强度不够时用重型过盈配合代替 ;c) 重型过盈配合 : 基孔制中轴的基本偏差为u 、v 的配合属于重型过盈配合 ,用热胀孔或冷缩轴 法装配 。这类过盈配合属于永久性连结 ,不加紧固件就可以传递大的扭矩 、轴向力或动负荷 。这种配合要求材料的许用应力大以防止相配件的材料产 生塑性变形甚至发生破裂 。如 H7/ u6 可用于车轮箍和轮心的配合 ; H7/ v6 可用于内燃机进气门座和 气缸盖的配合 ;d) 特重型过盈配合 : 基孔制中轴的基本偏差为 x 、y 、z 、za 、zb 、zc 的配合属于特重型过盈配合 ,用 热胀孔或冷缩轴法装配 。这类过盈配合属于永久性连结 ,不加紧固件能传递和承受很大的扭矩和动载荷 ,但要保证相配材料的强度条件 。 根据以上论述 ,初选过盈配合后 ,还要结合配合件的工作条件和使用要求 ,作出必要的修正后才 能最终确定过盈配合的种类 。0前言过盈配合是公差与配合制中三大类配合之一 ,广泛应用在机械零件的固定联结中 。笔者只论述过盈配合选择方法中的类比法和计算法 。由于试 验法需对多种方案做大量试验 ,成本较高 ,故不涉及试验法 。1过盈配合的配合类型过盈配合按过盈程度可分为轻型过盈配合 、中型过盈配合 、重型 过 盈 配 合 和 特 重 型 过 盈 配 合 四类 。a) 轻型过盈配合 :以基孔制孔轴配合为例 ,轴 的基本偏差为 n 、p 、r ( 对基轴制 , 孔的基本偏差为 大写的轴的基本偏差 ,如 N 、P 、R ,下同) 的配合属于轻型过盈配合 ,一般用压力机装配 。这类过盈配合的定位精度高 、对中性好 、配合后的孔轴刚性好 。 由于过盈量较小 ,上述多数配合不能单靠本身的过 盈紧固性来传递负荷 ,但加紧固件可传递重载或动负荷 ;b) 中型过盈配合 : 基孔制中轴的基本偏差为 s 、t 的配合属于中型过盈配合 ,可用压力机或热胀 孔或冷缩轴法装配 。这类过盈配合属于永久性或半永久性连结 ,传递小的扭矩或轴向力可不加紧固2过盈配合的设计计算过盈配合的计算 ,需计算出承受传递外负荷所需的最 小 过 盈 量 min ( 对 采 用 紧 固 件 传 递 负 荷 的轻 、中过盈配合 , 则最小过盈量 min 可不必计算)61 M achi ne B ui l di n g & A utom at ion , Oct 2006 , 35 ( 5) : 61 63 , 65机械制造与研究王振宇过盈配合的选择方法和在保证联结件强度条件下 , 计算出联结件材料所容许的最大有效过盈量 max , 并依此来选择恰当的 过盈配合 。保证联接件在实际工作条件下的结合强度 , 还需考虑各种因素对联接件结合强度的影响 , 即对理论过 盈量 min 进 行 修 正 , 求 出 联 接 件 的 最 小 过 盈 量mina) 过盈配合面间所需的最小径向压力p min 。过盈配合面间所需的最小径向压力各式计算 :p min , 用下列min= min + y + t + e + m( 6)式中 : y 在采用压入法装配时 , 考虑配合表面微观峰尖被压平或被擦取的修正量( 采用胀缩法装配时 , 此项为零) ,yFM Pa( 1)p mindl f2 TM Pa( 2)p min= 0 . 8 ( RR a2 ) ;+ R= 3 . 2 Rz2 )(+d2 l fz1a1F2 + ( 2 T ) 2R 、R 分别为被包 容 件 及 包 容 件 配 合 表 面dz1 z2Mpa( 3)p mind l f上的微观不平度十点高度 ,m ;R a1 、R a2 分别为被包容件及包容件 配 合 表 面上的轮廊算术平均偏差 ,m ;t 温 度 差 引 起 的 修 正 量 ,t = d 1 ( t 1 - t ) - 2 ( t 2 - t ) 103 ,m ;式中 F 、T 分别 为 过 盈 连 接 需 承 受 的 轴 向 力( N) 和转矩 , 单位分别为 N 和 N mm ;d 、l 分别为配合的公称直径 和配合长 度 ,单位均为 mm ;f 配合面间的摩擦系数 。b) 计算过盈联结传递负荷所需的最小过盈量min 。根 据 材 料 力 学 有 关 厚 壁 圆 筒 的 计 算 理 论 可知 , 配合面间的压强 p 与配合过盈量 的关系为t 、t 、t 分别为被包容件温度 、包容件温度 、1 2装配场地温度 , ;1 、2 分别为被包容件 ( 轴) 及包容件材料的线 膨 胀 系 数 ( 碳 钢 = 11 . 5 106 ) , 1/ ;e 离心力影响的修正量 ( 对 一 般 机 械 、正常转速下可不修正) ,m ; = p d ( C1 / E1 + C2 / E2 ) 103m式中 : 配合过盈量 ,m ;( 4)p dE1 、E2配合面间的压强 , M Pa ;配合的公称直径 , mm ;分别为被包容件与包容件的弹性模 量 , M Pa ;分 别 为 被 包 容 件 与 包 容 件 的 刚 性 系 数 :m 抵偿重复压装时过盈量减 小 的 补 偿值 , 一般按经验确定 ,m 。c) 计算联接件不产生塑性变形所容许的最大过盈量 max 。根据材料力学中厚壁圆筒的计算公式 知 , 当直径为 d 的过盈联接面的径向压力为 p 时 ,厚壁圆筒的应力分布如图 1 和图 2 所示 ,图中均给出了零件内外表面处的应力计算式 (负号表示压应 力) :1) 配合件的危险应力点 :从图 1 中可知 ,包容 件内表面上的点如点 A 是危险应力点 , 其三个主C1 、C2d2 +d 21- 1C1 =d2 -d 21d 22 + d- 2C2 =d 22 - dd 1 、d 2 分别为被包容件的内径与包容件的外径 , 单位均为 mm ;1 、2 分别为被包容件与包容件材料的泊松d222 +d应力为 1 = p,2 = 0 ,3 = - p ; 经计算d 222 -d可知 , 被包容件为空心轴时 , 危险应力点为其内表面上的点如 B 点 , 其三个主应力为1 = 0 ,2 = 0 ,比 , 对 于 钢 , =0125 。0 . 3 ; 对 于 铸 铁 , =d 23= - 2 pd 2 。由上式得过盈联传递载荷所需的理论最小过盈量 min 应为 :d2 -1图 2 被 包 容 件 为 实 心 轴 时 , 其 各 点 的 应 力 相同 ,三个主应力为 1 = 0 ,2 = 9 ,3 = - p ;2) 当包容件 、被包容件为脆性材料时所允许 的最大结合压强 p h ,max ( 孔) 、Ps ,max ( 轴) : 当配合件minE1 + C2/ E2) 103m= pmin d ( C1/(5)式中 , p min 为配合面间的径向最小压强 , 可由式 ( 1) 式 ( 3) 的相应公式求出 , 单位为 M Pa ;为了62 ht tp :/ ZZHD. chinajournal. net . cn E2mail : ZZHD chinajournal. net . cn 机械制造与自动化机械制造与研究王振宇过盈配合的选择方法材料为脆性材料时 , 可按图 1 所示的最大拉 ( 压) 应对被包容件 (实心轴) : d b1 y 2 3 , M Pa( 8b)p s ,max3) 当包容件 、被包容件为塑性材料时所允许的最 大 结 合 压 强 p h ,max ( 孔 ) 、Ps ,max ( 轴 ) : 当 包 容 件 、被包容件为塑性材料时 , 可用第三强度理论或 第四强度理论进行强度计算 。设 s1 、s2 分别为被 包容件及包容件材料的屈服强度极限 , 对包容件按第三强度理论有 1 - 3 s , 按第四强度理论有 12222 (1 - 2 ) + (2 - 3 ) + (3 - 1 ) s , 代入危险点主应力后有 :对包容件 (采用第三强度理论) :d 2 22 - ds2 , M Pa( 9a)p h ,max2 d22对包容件 (采用第四强度理论) :d 2 22 - d图 1空心轴过盈联接零件的应力分布图s2 , M Pa()9bp h ,max3 d4 +d42在过盈配合 的 计 算 中 , 第 三 强 度 理 论 偏 于 保守 ,联结尺寸相同时 ,接第三强度理论计算出的最 大允许结合压力比按第四强度理论计算的结果低10 %15 % 。对被包容件按第三强度理和第四强度理论的 计算结果相同 ,公式为 :对被包容件 (空心轴) :d 2 -d21s2 , M Pa( 10a)p s ,max2 d2对被包容件 (实心轴) :s1 , M Pa( 10b)p s ,max联接件不产生塑性变形的最大结合压强取 p h ,max 和 p s ,max 两个值中较小者 。 由式 (5) 有p max= p max d ( C1 / E1 + C2 / E2 ) 103 ( 11a)p max或图 2实心轴过盈联接零件的应力分布图 p max力用第一强度理论进行校核 。设 b1y 、b2 分别为被包容件材料的压缩强度极限及包容件材料的拉伸 强度极限 , 则包容件 、被包容件所允许的最大结合max p min min()11b设孔公差为 Th 轴公差为 Ts , 由公差配合知 :Th + Ts = max - min ( 此式中过盈量均取正值) , 若max 很大 ,max - min 值也较大 , 由上式知孔 、轴公 差也可以取大值 , 此时孔公差 、轴公差一般应按孔 、 轴的经济加工精度选取 。若 max 较小 ,max - min 值也较小 , 按上式计算的孔 、轴公差也很小 , 此时应 通过增加键等辅助联接 , 降低min 值或者采用分组( 下转第 65 页)压强p h ,max ( 孔) 、Ps ,max ( 轴) :对包容件 (孔) :d 2 -d22b2p h ,max2 , M Pa( 7)22 3d 2 + d对被包容件 (空心轴) :d2 -d21b1 y, M Pa( 8a)p s ,max2 d22 363 M achi ne B ui l di n g & A utom at ion , Oct 2006 , 35 ( 5) : 61 63 , 65机械制造与研究 潘恩海 汽车用钢板开卷线发展方向213钢板表面贴塑一般钢板表面贴塑多用于不锈钢板 ,随着各种2 主要功能部件211钢板表面的清洗去污汽车表面钢板都需要进行冲压成形 ,如果钢板用板的要求提高 , 尤其是汽车用板 , 贴塑也将是一个有效的加工防护手段 。但如果贴塑的钢板表面与 薄膜间产生气泡 , 在 冲 压 过 程 中 不 但 不 能 保 护 板 面 ,反而在钢板表面产生压痕 。在线钢板贴塑时 ,板带和钢板运行尽量不要中 断 ,承载薄膜的芯筒采用被动结构 , 使得贴塑的过 程中薄膜始终产生张力 ,薄膜贴在钢板表面通常需 要通过压辊在其 表 面 压 一 下 , 便 于 相 互 的 接 触 优 良 ,压辊一般采用包胶辊 ,胶辊表面硬度为邵氏 60 度 。表面有大的颗粒或其他杂物 ,在冲压时就会损伤表面 ,造成废品 ;如果有细小的杂质 ,冲压后也会出现 微小的表面不平 ,造成油漆时达不到要求 。清洗机是汽车用开卷线的重要组成部分 ,一般 在线清洗机采用被动式结构 ,考虑到不是所有的板 都需要清洗 ,因此 , 开卷线使用清洗机可实现在线 工作和离线等待两个工位 ;一般清洗机由一对送进 辊 、一对清洗辊 、一对挤干辊组成 ,每对辊的压下由伺服气缸控制 ,压下量根据板材厚度自动实现 。一 套大功率清洗油喷射装置和清洗油的过滤装置 ,可 确保清洗后的钢板表面杂质小于 20m 。这样使得 汽车冲压件废品率降到 0 . 5 % ,同时大大提高冲压 模具的使用寿命 。在美国亚特拉斯生产的清洗机上 ,使用了托马斯公司的 3M S - B 清洗辊 ,它是把磨料微粒用树脂 粘结剂粘结到有弹性的尼龙丝基体上 ,分为清洗辊 和抛光清洗辊两种 ,用来清除铁锈 、轧制鳞片 、鳞物 等杂质 。另一种 3M 辊由合成纤维 、无纺圆片用树 脂粘结成整体圆筒 , 套在轴上 , 有 40 % 的间隙 , 用 作涂油辊 、挤干辊 、张紧辊 。214钢板表面标印为了便于销售和生产管理 ,国外许多生产厂家要求在每一张钢板上标明规格型号 ,而且钢板上的标印印迹与板端的相对位置不随定尺长度和开卷 线运行速度的变化而变化 。标印内容 :钢号 、尺寸规格 、生产批号 、生产厂 名商标等 。字符行数为 2 行 ,用喷印机喷制 。定尺长 度 1 000 4 000 mm ,运行速度 10 70 m/ min 。3结束语在汽车板的开卷线上 , 注意和解决上述技术 ,国产开卷线完全可以取代进口开卷