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太紧还是完美合身?何时在您的组件中使用压配合

2021-10-18 阅读 1592

适应多种情况,保持零件完美对齐,易于引入形成持久的联系压接具有如此多的强大功能,您可能想知道为什么它们不取代所有其他连接。

 

事实是压配合并不适合所有应用,干涉合身有利有弊。那么,压配合的关键方面是什么,它们是否适合您的零件

 

塑料无压合

 

查看过盈配合的零件,最简单的开始是明确禁止不要在塑料中使用压配合。为什么?两个字:冷蠕变。



 

压配合依赖于恒定的应力和摩擦力。在钢铁行业,如果你把一个特大号的别针压进一个洞里,它们会无限期地在一起。但塑料会在恒定应变下流动,最终导致应力和摩擦消失。就像在黑领带招待会上穿牛仔裤一样,这从来都不是个好主意。

 

过盈配合力的计算

 

有了这些消极因素,让我们来看看压装的正确使用。如前所述,装配方法依赖于两个零件试图占据相同的空间。但有多少干扰是正确的?



 

为了便于计算,我们将使用定位销(其他压配合需要过度加工)。使用通用表格确定干扰;尽管有可能出现偏差,但这是一个很好的基线。但是,您如何知道干涉是否足以在您的设计中将零件固定在一起?



 

当销被压入孔中时,销径向向外压,试图恢复其原始直径,而孔径向向内压,也试图恢复其原始直径(我们都是吗?)。这两部分相互挤压的应力给了我们一个法向力,该力与摩擦系数一起,允许我们计算得到的保持力。

 

对于一个实际的例子,看一个压入钢板的钢暗销,其标称直径为半英寸,深度为一英寸。(为什么是标称?因为销稍大,孔稍小,因此仅名义上的半英寸。)标准系列半英寸销的直径为0.5002英寸,尺寸大了千分之二。如果建议的最小孔尺寸为0.4995英寸,则最终的直径干涉为0.0007英寸。这可能看起来很小,但正如你即将看到的,这实际上相当多。

 

相比之下,一个半英寸的螺栓可以容纳两倍以上的量。但是,使用螺栓可以钻一个直径公差为0.020英寸的孔。使用压配合,如果孔太大,有0.0007英寸,则根本不会有任何干涉,因此公差变得极其重要。这将带我们进入下一个讨论领域

 

公差和对齐限制

 

微小的干涉会产生巨大的力。轴向保持力不仅仅是将零件保持在一起,它也是组装所需的力。在指定压配合时,您需要非常小心,否则可能会损坏液压机。这种严格的加工公差也是您应该避免对普通工业装配进行压配合的主要原因之一,因为它不利于DFM/DFA。

 

您可以在此处使用计算器来查找孔上具有不同直径公差的最小保持力和最大装配力。然而,直径不是唯一可以考虑的公差:引脚通常成对出现,所以也要考虑引脚之间的距离。

 

压配合的第二条规则:每次装配操作不得超过两个销。更好的是,只使用一个过盈配合,并使用滑动配合的第二个销对齐零件。如果必须使用两个压配合销,请确保使用GD&T公差,第一个孔作为第二个孔的基准,以最大限度地减少两个特征之间的误差。



 

比如材料和热限制

 

另一个显着的自然法则是:任何东西都在寒冷中收缩,但并非所有材料都以相同的速度收缩。这在设计压配合时很重要——只有在零件会经历温度变化时才使用类似的材料。



 

假设您在410不锈钢零件上的孔中使用了1英寸标称铝销,直径干涉为0.0007英寸。在收缩完全消除干扰之前,它能冷到什么程度?

 

观察这两个部分的线性膨胀系数,我们可以看到,对于零件冷却的每华氏度,CNC铝将收缩约0.0000125英寸/英寸,而钢将收缩不到该量的一半,即0.000055英寸/英寸。如果零件在75度角下组装,然后将其调至-25度角,则会失去压配合的所有保持力。因此,在设计压配合时,请使用具有类似热膨胀的材料。

 

过度约束和替代关节

 

它们所定位和连接的压配合的表面强度也是一个弱点。这两个函数并没有独立计算必要的精度和强度,而是纠缠在一起,制造了一场机械师的噩梦,将尺寸标注到万分之一(或微米)。尽管压装有其局限性,但不要绝望:现代设计有很多选择。

 

对于压配合的传统使用,销连接并精确定位零件,更好的设计使用滑动配合定位销进行自我定位,并使用螺栓连接零件。在塑料中,使用定位销进行对齐,并使用卡扣进行装配。这些只是几个简单的例子;机械装配有几乎无限的选项。



 

你应该在你的设计中使用压配合吗?

 

虽然压配合适用于某些设计——类似材料的机加工零件,需要紧公差对齐,但使用过盈配合可能不适合您的装配;就像虽然它们非常适合约会,但您的牛仔裤不适合即将举行的颁奖晚宴。尝试一些替代方案,如果您的老式老板问您为什么不使用压力贴合,请随时向他发送这篇文章。要测试您的设计,请在此处下载我们的免费压合计算器,然后查看我们的3D 打印和CNC 加工服务!

 

虽然压配合适用于某些设计,但要求使用过盈配合进行紧密公差对齐的类似材料的机加工零件可能不适用于您的装配尝试一些替代方案,如果你的老板问你为什么不使用压力配合,请随意给他发这篇文章。如果要测试您的设计,请查看我们的3D打印和CNC加工服务!

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