一种压装衬套的简便方法.doc

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资源描述

1、一种压装衬套的简便方法摘要:在机械制造行业中压装技术被广泛应用,它属于过盈连接范畴。为了提高衬套压装工序的生产效率,并降低劳动强度,介绍一种简便的压装方法,使用气动冲击扳手和简易工装,就能完成衬套的压装。该方法具有移动方便、操作简单、降低劳动效率和提高产品质量的优点。从机械原理和理论的角度,对该方法做了简单介绍和证明。 关键词:衬套压装;简便方法;机械原理;理论 中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:16723198(2014)07018801 1 前言 机器质量最终是通过装配保证的,装配质量在很大程度上决定了机器的最终质量,装配工艺过程在机械制造中占有重要地位。在制动器装配工艺过程中,

2、制动臂上的承载孔需要镶入自润滑衬套。这种衬套属于卷制轴承,并与装配孔属于过盈连接。在装配时,通常采用传统装配工艺,工人将衬套带在工装上,用锤子敲入孔中。采用这种工艺,通常存在打断原有生产流程、辅助设备多、效率低且安全隐患多等问题,不仅降低了产品质量,而且劳动强度大,而且对于大质量的衬套,则更难以安装。经过对文献分析,固定式工作台装配方式也应用广泛,如为制动臂承载孔镶套,使用固定式压装设备,首先工人要把工件搬到工装台上;然后操作压装设备,将衬套压入孔中;最后把工件搬走;再进行下一个工件的装配。然而工件质量基本上在 16kg 到 25kg 之间,同时一次装配过程至少有两个不同尺寸的孔需要镶入衬套,

3、工作量大。这种工作台,虽然能提高装配质量,但劳动强度依然很大,工作效率未得到提高。因此在工件质量大、数量多,并且加工一个工件需要更换两次以上工装压头的场合下,使用固定式工装设备不可行。为了解决目前零件衬套压装存在的问题,迫切需要设计一套便捷的压装设备,增强压装设备的通用性,并提高生产效率,降低劳动强度,对改变现有的衬套压装工艺具有重要的现实意义。 2 结构与原理介绍 根据现有背景和技术条件,设计出一种装配方法如图 1 所示: 1.工装台;2.工件;3.衬套 4.工装压头;5.止推轴承;6 传动螺杆 图 1 装配图这种装配结构由工装台、工件、衬套、工装压头、止推轴承和传动螺杆组成。在装配前,先将

4、各个部分按照图示顺序摆好;在装配时,配合气动冲击扳手,将气枪头插入传动螺杆端部的内四方孔中;连接好后,扣动气枪扳机,传动螺杆会随气枪一起做旋转运动,由于工装台上的孔内攻有传动螺纹,于是工装台与传动螺杆头部的距离逐渐变小;同时也推动着止推轴承、工装压头和衬套向工件内孔移动,直至将衬套挤入工件的孔内。 这种方法的机械原理,就是将螺栓在螺旋传动时的扭矩变为轴套向孔内运动的轴向力。 3 压装力计算 压装属于过盈连接,参考过盈连接的理论计算。即: F=fdlpmax(1) 式中:F:所需压入力,N;pmax:结合表面承受的压强,N/mm2;d:配合的公称直径,mm;L:结合长度,mm;f:结合表面摩擦系

5、数。 pmax=max1d(C11E1+C21E2)103(2) 式中:max:最大过盈量,m;E1:被包容件材料的弹性模量,MPa;E2:包容件材料的弹性模量,MPa。C1:被包容件刚性系数,C1=d2+d211d2-d21-1; C2:包容件刚性系数,C2=d2+d211d2-d21+2; d1:被包容件的内径,mm;d2:包容件的外径,mm; 4 计算最大压入扭矩 通过公式(1) 、 (2) ,能计算出压入力 F。 在压入轴套时,只要能对它施加一个大于 F 的外力,那么就能将轴套压入孔中。本文介绍的压装方法,就是借助螺栓在螺旋传动时的扭矩变为轴套向孔内运动的轴向力。同时这个轴向力也是传动

6、螺栓在拧紧时,需要达到的预紧力。即 F=预紧力。 在拧紧螺栓时,气动冲击扳手输出扭矩,决定了预紧力的大小,通过公式(3)就能计算出将衬套压入孔中所需要的扭矩。 M=kFd(3) 式中:M:所需要的扭矩,N?mm;k:拧紧系数;F:压入力,N;d:传动螺栓公称直径,mm。根据 M,选择合适的气动扳手。 5 应用举例 以 4520-50 卷制轴承为例。 首先,计算结合表面所承受的压强 pmax。d1=45mm、d2=90mm;装配长度 L=20mm;配合公称直径 d=50mm;1=0.25 与2=0.3,E1=2.35105MPa 与 E2=2.06105MPa 的取值均可在文献2中查出;配合公差

7、为 H8/y9,max=98m,通过公式(2)得 pmax=1993 N/mm2。 通过公式(1) ,得压入力 F=25033N。通常在计算压入力时,往往取求得数值的两倍以上的力。在这里取 2.5F,即压头应该能施加大于62582.5N 的力。 最后,取拧紧系数 k=0.2,通过公式(3) ,得 M=25033N?m。于是只要启动冲击扳手的输出扭矩大于 160 N?m,那么就符合在安装时,对压入力的要求。 6 压装过程的模拟 为了确保新方案切实可行,利用 ABAQUS/CAE,对本文介绍的方法进行过盈装配模拟。并能直接计算出在压装时,压头与衬套最大的接触力。直接利用 ABAQUS,对孔和衬套进

8、行建模,并赋予材料属性。 图 2、3、4 是衬套被压入孔中的整个过程图。 如图 5 所示,当位移量达到最大时,压入力也相应的达到最大值,即 50370.4N。与上文计算所得的数据相比较可知,这样的方法可以满足压入力的要求。 7 总结 本厂装配所用的衬套是卷制自润滑轴承,而非整体式自润滑轴承;同时装配所用的衬套尺寸较小,所以在配合气动冲击扳手的情况下,可以将衬套压入孔中。但本方法使用范围有限,一些大型设备和安装精度要求较高的场合不适宜使用。 参考文献 1熊良山,严晓光,张福润等编.机械制造技术基础M.武汉:华中科技大学出版社,2000, (2). 2吕少力.衬套压装液压缸的设计J.液压与气动,2008, (4):6263. 3鞠丽艳,耿文艺.汽车衬套压装工装设计J.汽车工艺与材料,2005, (9):35. 4周卫兵,杨虎,张晋伟.一种衬套压装装置的设计及应用J.制造技术与机床,2012, (9):9597. 5崔节国,王中升,滕占刚.一种水泵轴承体的压装新工艺J.通用机械制造,2012, (3):9697. 6蒋波.谈机械制造工艺中的圆柱过盈压装技术J.科学之友,2010, (8):34.

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