衬套,轴承,销和其他部件通常用干涉配合组装。

返回当天,Prafess Inc.总统的Larry E. Stockline(布莱顿,MI)是一名机械师。当他建立一个车床以将肩部切成​​轴时,他想知道,“为什么这一功能是必要的?”

当然,答案是,无论最终压在轴上的是什么部件,轴肩都起到了停止的作用。但是,如果肩部的位置有一点偏离,并且装配不能正常工作,那么,这就是生活。这只是过程的工作原理。

如今,将两个部件压在一起以使组装更复杂的过程更复杂。压力机可配备有关装配过程提供反馈的传感器。“今天,你可以把零件按到一个非常精确的位置,”Steadlin说。“如果肩膀是肩膀,这没关系。事实上,新闻监控技术通常可以消除对肩部的需求。”

压配合也称为力配合或过盈配合,压配合是一种将一个部件紧密插入另一个部件的孔中的装配。插入的部分通常比配合孔大0.001到0.002英寸。通过摩擦和两部分相互推动的力,该组件保持在适当的位置。在大多数情况下,压力匹配是足够强大的,以自立。在其他情况下,通过附加的装配方法,如粘合剂粘接或钎焊来增加连接。

许多部件是用压配合装配的,包括轴套,轴承,销,螺柱,转子,齿轮,滑轮,轴环和压盖密封。在汽车工业中,压装用于装配阀座,喷油器,气缸套,消声器挡板,传动部件和水泵叶轮。

“如果组件是正确的设计,则压力配件是最便宜的组装方法,而不是胶合,焊接或紧固,”施密特技术(Cranberry Township,PA)总裁Daniel P. Baumann说。



部分设计问题

大多数按压配件都是圆形的,但它们也可以是椭圆形,方形,矩形或三角形。零件甚至可以有键槽。待插入的部件可以是坚固的,如销或空心,如套管。无论哪种方式,将锥形放在配合部分上的插入部分和倒角将有助于部件平滑地一起去。

压配件可以是金属或塑料,类似或不同的。然而,如果使用不同的材料,工程师应选择具有类似热膨胀系数的材料,但是不同的硬度等级。

“我们用极其硬质金属做了新闻界,我们已经用非常软的塑料做了它们。这一切都取决于申请,”巴尔多特堡执行副总裁Charles A. Rupprecht说。(Canonsburg,PA)。

选择用于压力机的材料,特别是塑料,通常涉及权衡。例如,不推荐聚碳酸酯用于轴轮毂,因为它不容忍过度箍应力。更灵活的塑料,如尼龙,ABS和热塑性聚氨酯,可以更好地耐受箍应力,但也可能随着时间的推移表现出更多的压力松弛。

脆性材料,如压铸金属,不是很好的选择压装装配,特别是薄壁零件。“如果轮毂的壁很薄,那就考虑用柔韧的材料,”施密特公司的工程副总裁马丁·弗里希克内希特(Martin Frischknecht)建议。

压配件的公差更多的是产品和材料的功能,而不是组装方法。例如,随着材料硬度增加,公差将变得更加紧张。

“对于临界组件,就像锁定的棘爪或杠杆一样,你将看到比你看到的螺柱更紧致的公差,这些螺柱被迫进入办公椅的腿,”Rupprocht说。

零件的圆度和表面光洁度也会影响压装装配的质量。“没有哪个部分是完全圆的,”斯托克兰说。“在大多数情况下,这是可以的,因为你将填补在装配期间的任何空白。你把那部分圆了。”



设备需求

气动,水油,电气甚至手动压力机可用于组装压力机,但直动压力机在切换压力机上是优选的。“我们的客户使用的最常用单位是直观的气动压力机,范围为4到56千杆菌,”Rupprocht说。

压力零件所需的力量取决于材料的硬度,光滑和表面光洁度;零件的尺寸,厚度和几何形状;以及它们之间的干涉量,即插入部分和孔之间的尺寸差。各种公式可以帮助工程师估计压力(见侧边栏),但结果只是估计。

“这对我来说是一个设计有多少工程师设计了干涉合适的,但是,不知道将零件一起压在一起的力量。他们通常低估它,”Baumann说。“力量很难计算。这就是为什么我们建议我们的客户不要依赖计算,而是做一些测试。”

压紧组件的工具必须准确且一致地对齐部件。但是,这并不一定意味着部件应刚刚地保持。这取决于他们的几何形状。

弗里希克内希特指出:“在某些情况下,这个部分可以自我为中心。”“在这种情况下,我们可以在工具中建立一些遵从性。你要让零件排列得足够好这样它就能找到被压进去的洞。你不会想和组件对抗的。”

控制滑枕的速度和平稳前进是很重要的,特别是对于精密的组件。弗里希克内希特说:“如果滑枕有一个颠簸的运动,这可能会给材料增加压力。”

力监测可以显着提高压配件的精度。力传感器可以安装在气缸和RAM之间。传感器可以测量在整个组装循环期间产生的力,或者可调节的限位开关可用于设置报告力的特定位置。通过压力机,工程师可以为压力设置上下限制。如果力落在设定图之上或下方,则发出警报。

可以将距离传感器添加到力传感器中,使得压力机可以随时间显示距离或力的力曲线。测量在按下操作期间的力和距离可以为档案提供有关部件质量和组件的有价值的信息。

“如果你正在推出超过1英寸的距离的东西,你想知道这是一个1英寸的干扰,”斯科特尔解释说。“如果它在开始时很高,那么它突然下降,它可能意味着该部分对其逐渐变细。理想情况下,[力量超过距离]曲线应该是一个很好的直线。但是,如果这些部件存在一些失真,曲线看起来不会如此美丽。“

斯托克兰说,通常情况下,压力监测可以识别不太明显的零件缺陷。例如,没有经过热处理的零件与经过热处理的零件是无法区分的。但是,如果在装配中使用未经处理的零件,压力机会立即识别出有缺陷的零件,因为它会在距离曲线上产生异常的力。

装配前对零件进行润滑可防止磨损,并确保平稳、清洁的安装。然而,鲁普雷希特说,润滑很少是必要的如果这是一个非常困难的部分,或者如果你担心的话,你可以考虑润滑。通过仔细设计上压力机工具,可以消除许多润滑需求,这将有助于正确插入零件。”

厌氧胶是另一种材料,可以应用于零件,以增加压装组装。粘合剂将完全密封接头,防止腐蚀,更均匀地分配应力,并产生更强,更刚性的组装。粘合剂还允许工程师放松零件的公差要求,减少零件的体积,这是产生将零件固定在一起的压力所必需的。

然而,尽管这些益处,但是Rupprocht说,粘合剂很少与压配件组件一起使用。“大多数时候,部件设计用于纯净的压力,”他说。

如果装配者确实使用粘合剂来补充压装装配,他们应该记住,粘合剂将显著增加组装零件所需的力。因此,装配者可能需要增加压力机施加的力或增加滑枕的速度。



算一算

如果压配合涉及到插入一个圆销或轴到一个圆领或孔,如果两个零件是由相同的材料,以下公式可以用来估计压力和应力相关的装配。

销钉和套环之间的径向压力P,磅/平方英寸,可以通过:

P = [E * I *(DC2 - DP2)] /(DP * DC2)

其中e =材料弹性模量,磅/平方英寸;i =套环的ID和销的直径之间的初始差异,英寸为英寸;DC =衣领的OD,英寸为英寸;DP是销的OD,英寸为英寸。

最大有效应力S,磅/平方英寸,在其ID的套环中发生,并且可以计算为:

S =(2 * P * DC2)/(DC2 - DP2)

需要将引脚推出套环所需的力F,以磅为单位,可以近似:

F = P * L * π * Di * Cf

其中L =销和套环之间的接合长度,英寸为英寸;di =衣领的ID;和CF =材料的摩擦系数。

可以通过以下计算组件的分离扭矩,以英寸为单位的扭矩,即:

T = (P * L * π * Di2 * Cf) / 2

这些公式是根据下列资料改编的:

  • 录音机,mikell p.,现代制造基础,普伦蒂斯霍尔公司。1996年。
  • 回归,亚历克斯,等。al。,圆柱组件与粘合剂,1985年Henkel Loctite Corp.