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新聞資訊

公開課

只有尺寸公差的孔軸能夠順利裝配嗎?
發布時間:2021-08-10

在實際工程案例中,經常會遇到各類孔軸裝配的情況,多數情況下孔軸為間隙配合,以保證順利裝配。很多工程師在設計孔和軸配合時是根據孔和軸的尺寸的大小來判斷是否滿足間隙配合要求,這樣的設計是否合理?下面我們就這個問題展開討論(為了便于敘述,這里將孔當做理想孔處理)。

按如下圖紙加工軸尺寸,得到的軸能否順利穿過Φ10的理想孔?

元芳答:要正確回答這個問題,我們先看幾個定義:

 

基本尺寸

由設計給定的尺寸。

 

實際尺寸

通過實際測量所得的尺寸。

 

極限尺寸

允許零件尺寸變化的兩個極限值。較大的一個稱為最大極限尺寸;較小的一個稱為最小極限尺寸。

 

作用尺寸

在孔和軸的配合中,實際起作用的尺寸稱為作用尺寸。作用尺寸包括孔的作用尺寸和軸的作用尺寸。

其中基本尺寸、實際尺寸、極限尺寸相信大家都了然于胸了,這里就不做介紹,那么對于作用尺寸有什么特別之處呢?

孔的作用尺寸是指在配合面的全長上,與實際孔內接的最大理想軸的尺寸,如下圖(a)所示。

軸的作用尺寸是指在配合面的全長上,與實際軸外接的最大理想孔的尺寸,如下圖(b)所示。

作用尺寸是實際尺寸和形狀誤差的綜合結果,若零件的形狀誤差為零,則作用尺寸等于實際尺寸。對于彎曲的孔,其作用尺寸小于實際尺寸;對于彎曲的軸,其作用尺寸大于實際尺寸。

在ISO標準中,尺寸要素默認是獨立原則,尺寸公差只控制零件的局部尺寸,尺寸公差精度與形位公差精度是相互獨立的,互不影響。對于孔軸來講要想實現間隙配合,孔的作用尺寸就必須大于軸的作用尺寸。在獨立原則下,即使零件的實際尺寸都在極限尺寸范圍內,如果零件存在形狀誤差,也可能會導致軸的作用尺寸大于孔的作用尺寸,就會產生裝配干涉。

如下圖所示,軸的截面尺寸都滿足尺寸公差Φ10(-0.05/-0.1)mm的要求,但是由于軸在實際加工完成后存在彎曲變形,軸的實際作用尺寸達到Φ11.9mm,已經超過了理想孔徑,也就是說按照現有的尺寸公差,軸無法穿過理想孔。

從以上分析不難看出,尺寸公差約束的是實際局部尺寸,即特征橫截面尺寸,沒有約束零件的形狀、方向及位置。所以單純的尺寸公差無法有效保障裝配質量,我們需要對零件幾何特征進行約束。

為了保證孔軸間隙配合,通常有兩種方式:

1、 采用包容原則,通過孔和軸各自遵守的最大實體邊界來保證配合性質,實現裝配要求。

2、采用尺寸公差和幾何公差綜合控制,實現裝配要求。這里以第二種方式為例,在軸上標注一個直線度要求,結果會怎樣呢?

直線度Φ0.03mm要求軸的實際中心線應限定在直徑等于Φ0.03mm的圓柱面內。

這時候,軸的截面尺寸滿足Φ10(-0.05/-0.1)mm,軸的體外作用尺寸為Φ9.9(9.95+0.03)mm,軸能夠順利穿過理論孔。

通過孔軸配合案例,表明判斷一對孔軸是否滿足間隙配合要求不只是看孔和軸的直徑,還要看孔和軸的作用尺寸。因此除了尺寸公差要求外,還須對零件的形狀、方向及位置公差進行必要的約定,以保證裝配要求。

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