機械裝配中的過盈聯(lián)接裝配*

吳珊珊

(常州寶菱重工機械有限公司， 江蘇 常州 213019)

機械裝配中的過盈聯(lián)接裝配*

吳珊珊

(常州寶菱重工機械有限公司， 江蘇 常州 213019)

分析了過盈聯(lián)接裝配的方法和要點，以及注意事項等。

過盈聯(lián)接；過盈值；緊固聯(lián)接；變溫裝配法；常溫裝配法

引 言

過盈聯(lián)接在機械裝配中占有比較重要的地位, 應(yīng)用比較廣泛。過盈聯(lián)接是以包容件的孔和被包容件的軸配合后的過盈值來達到緊固聯(lián)接的；零件裝配后, 由于材料的彈性變形，在包容件和被包容件的配合面之間產(chǎn)生壓力。設(shè)備工作時,機械部件依靠此壓力產(chǎn)生的摩擦力傳遞力矩、軸向力或兩者均有的復(fù)雜載荷。這種聯(lián)接的結(jié)構(gòu)簡單，對中性好，承載能力強, 能承受交變載荷和沖擊力, 還可避免零件由于加工鍵槽等原因而削弱其強度。但過盈聯(lián)接的配合面加工精度要求較高。

常州寶菱重工機械有限公司(以下簡稱“寶菱重工”)系大型冶金機械加工制造單位，冶金機械的裝配在寶菱重工占有極為重要的地位。過盈聯(lián)接裝配方式在寶菱重工較為常見。

1 過盈聯(lián)接的裝配方法

1.1 變溫裝配法

變溫裝配法有熱脹裝配和冷縮裝配。變溫裝配法是將包容件加熱或?qū)⒈话菁鋮s。在零件直徑較大或過盈量大于0.1 mm時,采用常溫裝配會造成零件損壞。在這種情況下，應(yīng)采用加熱包容零件或冷卻被包容零件的方法進行裝配,使過盈量在短時間內(nèi)減小或在零件配合面之間形成間隙,方便零件的裝配。當(dāng)零件恢復(fù)常溫后,產(chǎn)生設(shè)計的過盈量,其緊固程度比常溫下壓入的要高。

1.1.1 熱脹裝配

熱脹裝配是利用金屬材料熱脹冷縮的物理特性, 在包容件和被包容件有一定過盈量的情況下, 把包容件加熱脹大后，將被包容件裝入脹大的包容件中。待自然冷卻后形成能傳遞軸向力、轉(zhuǎn)矩或兩者同時作用的結(jié)合體。

在實踐中多采用加熱的方法裝配零件,加熱的方式有水、油、電、氧乙炔、蒸汽等。

熱脹裝配的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單, 相比迫擊配合、擠壓配合能承受更大的軸向力和轉(zhuǎn)矩, 所以應(yīng)用較為廣泛。

常用感應(yīng)加熱器適用于加熱裝配過程中需要過盈配合的軸承、齒輪、襯套、直徑環(huán)、滑輪、收縮環(huán)、連接器等各種規(guī)格的環(huán)狀、筒狀金屬工件,使工件達到最佳過盈裝配需要的溫度。其加熱溫度應(yīng)控制在120 ℃以下，因為潤滑脂不允許超過120 ℃，否則會流出；軸承若長時間處在高溫下(比如超過200 ℃)，軸承鋼中殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，將導(dǎo)致軸承外圈的圓周長度增加，外圈松動，從而引起軸承振動，同時，軸承的硬度也有所降低。比如裝配滾子軸承、傳動部分的聯(lián)軸節(jié)均使用感應(yīng)加熱器來進行熱脹裝配。

1.1.2 冷縮裝配

冷縮裝配的特點是操作簡便, 且產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力較小,與熱脹法相比，其收縮變形小, 生產(chǎn)率高, 零件表面不易產(chǎn)生雜質(zhì)和化合物。因此, 冷縮裝配適用于精密軸承的裝配、中小型薄壁襯套的裝配、金屬與非金屬物件之間的緊密配合等。

冷縮裝配時制冷劑的選用：工件進行冷縮裝配時,可以根據(jù)材料的差異和過盈量的大小選用相應(yīng)的制冷劑。對于過渡配合或小過盈量配合的中小型聯(lián)接件, 均可采用干冰制冷劑, 制冷溫度可達-78 ℃； 對于過盈量較大的聯(lián)接件和厚壁襯套、發(fā)動機主、副連桿襯套等, 可用液氮制冷劑，制冷溫度可達-195 ℃。

冷縮裝配的兩個結(jié)合體，其裝配表面間均應(yīng)保持良好的位置精度和尺寸精度。在冷縮裝配的整個操作過程中，應(yīng)嚴(yán)密注意工件的尺寸、形狀、毛刺、過渡角半徑、倒棱等細節(jié)問題。工件套合后如有角度、方向等技術(shù)要求，則需在套前做好角度定位夾具。冷縮套合過程中，既要合理控制溫度和保溫時間，又要密切注意操作安全，因為干冰和液氮都是強制冷劑，極易灼傷皮膚，所以必須戴好防護器具。

比如在實際裝配中，需將Φ59.98 ～60 mm外圓、壁厚5 mm的套(套為滲碳淬火件)裝入孔為Φ59.85～59.97 mm的座中，二者配合的最大過盈為0.15 mm，最小過盈為0.01 mm；因為最大過盈值偏大，并且零件是淬硬材料，彈性較小，如果直接壓入會將零件壓壞，造成損失。因此根據(jù)其外徑尺寸，取過盈量為0.05～0.06 mm較合適。液氮冷凍裝配為比較切實可行的裝配方法。

1.1.3 加熱或冷卻溫度的計算

采用變溫法裝配時，包容件的加熱溫度t2(℃)，或被包容件的冷卻溫度t1(℃)可按下式計算:

式中δmax為所選得的標(biāo)準(zhǔn)配合在裝配前的最大過盈量(μm)；Δ0為裝配時為了避免配合面互相擦傷所需的最小間隙。通常采用同樣公稱直徑的間隙配合H7/g6的最小間隙(μm)，或從手冊中查?。沪?,α2分別為被包容件及包容件材料的線膨脹系數(shù)，查有關(guān)手冊；d為配合公稱直徑(mm)，錐形配合面為平均直徑；t0為裝配環(huán)境的溫度(℃)。

1.1.4 舉例說明

例： 已知d=40 mm，δmax=99 μm，Δ0=10 μm，裝配環(huán)境溫度為20 ℃，則加熱溫度為

1.2 常溫裝配法

常溫裝配法包括手錘擊入法和壓床壓入法。常溫裝配法是在常溫下利用外力將被包容零件裝配進包容零件內(nèi),根據(jù)過盈量的大小適時選用手錘擊入法或壓床壓入法。比如大包回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)銷軸較多采用過盈配合，通常在裝配中采取敲擊或者制作工裝螺栓利用液壓千斤頂壓入的方法。

1.2.1 手錘擊入法

適用于過渡配合的小件裝配，要求打裝的零件表面不準(zhǔn)有砸痕。打裝前，被包容件表面涂機油潤滑，必須用軟金屬或硬質(zhì)非金屬材料做防護襯墊；在打裝過程中，盡量保證被包容件和包容件同軸，避免歪斜現(xiàn)象。打裝好的零件必須盡可能與相關(guān)限位軸肩等貼近，間隙不得大于0.05 mm。

1.2.2 壓床壓入法

適用于常溫下，對過盈量較小的中、小件裝配。壓裝件引入端必須加工倒錐，若圖紙沒標(biāo)注，其倒錐按錐度1∶150制作，長度為配合總長度的10%～15%。

壓入力F經(jīng)驗計算公式

F=KiL×104

式中i為實測的零件過盈量(mm)；L為配合長度(mm)；K為考慮被裝零件材質(zhì)、尺寸等因素的系數(shù)(K系數(shù)在1.5～3之間取值)；

實心軸與不通孔件壓裝時，允許在配合軸頸表面上加工深度大于0.5 mm即可的排氣平面。

2 裝配注意事項

(1)在裝配前,應(yīng)該檢查零件互相配合表面有無毛刺、凹陷、麻點等缺陷；如果發(fā)現(xiàn)上述缺陷,應(yīng)進行正確處理。這些缺陷可能是加工時留下的,也可能是在運送時碰撞產(chǎn)生的。

(2)被壓入的零件應(yīng)該有導(dǎo)向裝置,以免歪斜而引起零件表面的損傷。為了便于壓入被包容件,在包容件先壓入的一端應(yīng)有1.5～2.0 mm的圓角或45°的倒角。這樣一方面容易對準(zhǔn)中心,另一方面也可避免將配合零件的表面刮傷。

(3)為了便于安裝,應(yīng)在被壓入的零件表面涂機油。

3 結(jié)束語

過盈聯(lián)接裝配如果裝配方法正確、可靠, 既省時省力, 又能保證裝配精度，極大地提高了工作效率。因此，過盈聯(lián)接裝配在機械裝配中具有極其重要的地位。

2015-08-04

吳珊珊(1982—)，女，助理工程師。電話：13951213475

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