机械零部件的公差配合(间隙、过盈、过度)装配要点
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1、一、配合的类型 1. 间隙配合 (1)定义 孔的尺寸总是大于轴的尺寸,具有间隙(包括最小间隙为零)。这种配合允许轴在孔中自由转动或滑动。例如,滑动轴承与轴颈的配合,在正常工作状态下,轴颈能够在轴承孔内灵活转动,两者之间存在一定的间隙用于储存润滑油,以减少摩擦和磨损。 (2)应用场景 主要用于需要相对运动的场合,如发动机的活塞与气缸壁(活塞在气缸壁内做往复运动)、机床的导轨与滑块等。在这些情况下,适当的间隙可以保证运动的顺畅性。 (3)装配方法及要点 方法:小型简单的直接用手插入,注意轴线重合;大型或精度高的用工具辅助,如铜棒敲击,涂润滑油。 装配要点:①清洁工作:装配前确保轴和
2、孔表面无杂质,如汽车发动机活塞与气缸壁的清洗。②检查间隙:用塞尺等工具检查间隙是否符合要求,如在规定范围内且均匀。③对中操作:保证轴和孔轴线对中,大型设备可用百分表检查调整。 2. 过盈配合 (1)定义 轴的尺寸大于孔的尺寸,装配后会产生过盈。这种配合使零件之间结合紧密,能传递较大的扭矩或轴向力。例如,火车车轮与车轴的配合,通过过盈配合可以确保车轮在高速运转时不会与车轴发生相对位移,保证了行车安全。 (2)应用场景 常用于需要牢固连接且不允许有相对运动的部件,如齿轮与轴的连接(在一些情况下,通过过盈配合将齿轮固定在轴上,使齿轮能够有效地传递动力)、滚动轴承的外圈与轴承座孔的配合等。
3、 (3)装配方法和要点 方法: ①压入法:用压力机压入,控制压力和速度,如滚动轴承外圈与轴承座孔的装配。 ②热装法:将孔加热膨胀后插入轴,如火车车轮与车轴装配,要控制加热温度。一般情况下,对于钢铁材料,加热温度通常在80 - 300℃之间,当加热温度为100℃时,对于钢铁材料,线膨胀系数大约为1.2×10⁻⁵/℃,如果零件直径为100mm,那么膨胀量Δd =α×d×ΔT(α为线膨胀系数,d为零件直径,ΔT为温度变化量),即1.2×10⁻⁵×100×100 = 0.12mm左右。这意味着加热后零件孔径会增加约 0.12mm,这个膨胀量可以作为确定过盈配合间隙的参考。实际应用中,考虑到冷却过
4、程中的收缩以及装配的便利性,热装时的间隙一般比理论计算的膨胀量稍大一些。通常会预留 0.1- 0.3mm 的装配间隙(除了计算出的膨胀量部分)。 ③冷装法:将轴冷却收缩后插入孔,如小型高精度装置,注意冷却介质安全和装配时间。常用的冷却介质是液氮,液氮温度为 - 196℃。在使用液氮冷却轴类零件时,零件温度能迅速降低到很低的水平。不过,并不是所有零件都需要冷却到液氮温度,一般冷却到- 80℃至- 196℃之间即可满足大多数过盈配合的装配要求。以钢铁材料为例,同样根据线膨胀系数计算收缩量。假设将直径为50mm的轴冷却到- 100℃,线膨胀系数为1.2×10⁻⁵/℃,收缩量Δd =α×d×ΔT =
5、 1.2×10⁻⁵×50×100 = 0.06mm。实际冷装时,考虑到零件从冷却介质中取出后的升温以及装配过程中的一些因素,预留的间隙一般比理论收缩量稍大。通常预留0.05 - 0.15mm 的装配间隙(除了计算出的收缩量部分)。 装配要点:①计算过盈量:精确计算,考虑零件材料、尺寸和工作要求,如齿轮与轴配合。②表面处理:保证表面光洁度,如航空发动机零件装配前研磨。③加热或冷却操作控制:严格控制温度和时间,避免材料性能改变和确保足够膨胀或收缩量。 3. 过渡配合 (1)定义 可能具有间隙或过盈,具体取决于零件的实际尺寸。其间隙或过盈量一般都比较小。例如,在一些精度要求较高的机械装置中,
6、定位销与销孔的配合可能是过渡配合,当定位销插入销孔时,有可能是间隙配合状态,也有可能是轻微过盈配合状态。 (2)应用场景 用于对同轴度要求较高,同时又需要便于装配的场合,如机床夹具中的定位元件与工件定位基准面的配合,既要求保证工件的定位精度(通过过渡配合使定位元件与工件紧密接触),又要考虑在装配和拆卸过程中的便利性。 (3)装配方法和要点 方法:小过盈时像间隙配合一样手工装配,如小型电子设备定位销与销孔装配。小间隙或小过盈时用压力机装配,如机床夹具定位元件与工件装配。 装配要点:①尺寸检查:装配前仔细检查轴和孔尺寸,确保在过渡配合允许范围内。②装配后的检查:检查装配质量,包括是否松动
7、或卡死,对同轴度等精度要求高的用量具检查。 二、配合的基准制 1. 基孔制 定义:基本偏差为一定的孔的公差带,与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。在基孔制中,孔是基准件,其下偏差为零。例如,在一般的机械加工中,如果先加工出孔,然后根据孔的尺寸来选择合适公差带的轴进行配合,这就是采用基孔制。 优点:因为孔的加工通常比轴的加工更困难,采用基孔制可以减少孔的刀具和量具的规格数量。例如,在大量生产同一种规格的孔时,只需要准备一种加工孔的刀具和量具,通过改变轴的公差带来实现不同的配合要求。 2. 基轴制 定义:基本偏差为一定的轴的公差带,与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的
8、一种制度。在基轴制中,轴是基准件,其上偏差为零。例如,在一些特殊情况下,如在一根光轴上安装多个不同配合要求的零件,可能会先确定轴的尺寸,然后根据轴的尺寸来加工孔,这就是采用基轴制。 优点:适用于结构上的需要或轴的尺寸已经标准化的情况。例如,在农业机械的一些轴类部件中,由于轴的规格可能是按照标准件生产的,此时采用基轴制来设计与之配合的孔更为方便。 三、配合公差 1. 定义:配合公差是允许间隙或过盈的变动量。它是组成配合的孔、轴公差之和。例如,对于一个间隙配合,孔的公差为+0.03mm,轴的公差为 -0.02mm,那么配合公差就是0.03 + 0.02 = 0.05mm,这表示间隙的大小可以在一定范围内变化。 2. 重要性:配合公差的大小直接影响着机械产品的装配精度和性能。如果配合公差过大,可能会导致间隙过大或过盈不足,从而影响机械产品的运动精度、密封性等性能;如果配合公差过小,可能会增加加工成本,并且在装配过程中可能会因为尺寸稍有偏差而难以装配。
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