襯套冷凍裝配變形常見問題分析與對(duì)策研究

陳輝 陳素芹 王桂珍

摘 要：變形問題一直是襯套裝配過程中一個(gè)常見的問題，其存在將會(huì)直接影響相關(guān)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)加工，以及機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量。因此對(duì)于襯套冷凍裝配中出現(xiàn)的變形問題，本文結(jié)合不同的產(chǎn)生變形的因素和不同套筒內(nèi)徑大小提出了不同的策略。首先，對(duì)于所有襯套冷凍裝配，都需先選取合適的公差帶，并進(jìn)行修正。而對(duì)于套筒內(nèi)徑小于40mm時(shí)的襯套裝配，可以在冷凍裝配技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用厭氧膠連接，以增加本體和套筒之間的牢固程度。希望本文提出的一些策略能于實(shí)際運(yùn)用中解決冷凍裝配中的變形問題，同時(shí)也能為工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份微薄的力量。

關(guān)鍵詞：襯套;冷凍裝配;套筒;本體

1 引言

襯套在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，在各種大小機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)過程中都有著舉足輕重的作用[1]。襯套主要是一類用于閥蓋內(nèi)起襯墊作用的環(huán)套，在零件連接處起密封的作用，常采用石墨或聚四氟乙烯等具有一定耐腐蝕性的材料[2]。在現(xiàn)實(shí)機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)過程中，大量的研究表明眾多套類零件在裝配環(huán)節(jié)，常會(huì)產(chǎn)生各種不同程度的變形，這不僅為機(jī)械化生產(chǎn)帶來了一定的困擾，還會(huì)影響相關(guān)領(lǐng)域企業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)度，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失[3，4]。襯套的裝配技術(shù)有很多種類，近年來眾多生產(chǎn)企業(yè)常采用冷凍技術(shù)進(jìn)行襯套裝配，雖然冷凍裝配工藝具有避免母材和襯套的損傷、提高了裝配質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，但是也還是存在著一些不同原因的變形問題需要解決[5]。因此，本文將對(duì)襯套冷凍裝配中變形問題進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)現(xiàn)存的問題提出一定的改進(jìn)措施。

2 襯套冷凍裝配工藝概述和常見變形問題分析

2.1 襯套冷凍裝配工藝概述

襯套具有不同類型和大小，其裝配技術(shù)也具有多樣性。在現(xiàn)下的襯套裝配技術(shù)中，大多襯套類零件的裝配都是基于冷凍裝配技術(shù)完成，其裝配筒圖如圖1所示。襯套的冷凍裝配技術(shù)中采用的冷凍方法有很多，大多生產(chǎn)企業(yè)的襯套冷凍裝配都是利用液氮冷凍以完成裝配。使用冷凍裝配技術(shù)完成襯套的裝配，可以有效減輕零件的損壞程度、減輕工人的工作難度、提高裝配效率和提高襯套裝配的安全性能。

冷凍裝配技術(shù)中涉及的工藝參數(shù)有很多，其中需主要注意的是冷凍處理的時(shí)間長短和溫度的高低，以及收縮量的計(jì)算。已有研究試驗(yàn)表明利用液氮對(duì)襯套零件進(jìn)行冷凍處理，其溫度一般設(shè)置為-195℃，冷凍時(shí)間為15min。襯套內(nèi)徑收縮量的計(jì)算公式一般如下所示。代表襯套內(nèi)徑收縮量，代表襯套內(nèi)徑，襯套外徑過盈量，代表襯套外徑，單位均為，而襯套內(nèi)徑收縮量一般控制在0.013-0.060范圍之內(nèi)。

2.2 襯套冷裝配變形問題分析

在實(shí)際工程機(jī)械生產(chǎn)過程中，利用冷凍裝配技術(shù)進(jìn)行襯套的裝配，在襯套冷凍完成之后，常常會(huì)出現(xiàn)襯套內(nèi)徑尺寸比裝配前收縮過大、發(fā)生變形等問題，從而使與其相配合的銷軸難以連接安裝，增大了裝配的難度。對(duì)于不同的裝配技術(shù)，影響因素各不同。影響襯套發(fā)生變形的原因主要有公差帶選配、小錐體過度配合、襯套材料等。而對(duì)于襯套冷凍裝配技術(shù)，除了上述原因，還有冷凍時(shí)間和溫度的設(shè)置、襯套本身內(nèi)徑大小和襯套表面的粗糙程度等。

3 襯套冷裝配變形問題的改進(jìn)對(duì)策

3.1 公差帶的選配和修正

大多數(shù)襯套的裝配，其圖紙所列出的裝配要求均代表裝配完成之后的要求。現(xiàn)下大多數(shù)材料的襯套選取套筒和本體間配合為H7/n6或H6/n5的公差帶，對(duì)于襯套的冷凍裝配收縮量都沒有太大的影響。但是對(duì)于一些后期需要熱處理的機(jī)械設(shè)備，就很難保證在加熱的過程中，造成兩者間的松弛和脫落，因此，對(duì)于這一類機(jī)械設(shè)備所要用到的襯套，進(jìn)行公差帶的修正。公差帶的修正主要有兩種方式，一是減小套筒的外圓公差值，使外圓極限尺寸縮小。二是讓孔的公差帶增大，使其極限尺寸增大。兩種方式進(jìn)行修正的余量范圍一般保持在0.005-0.015mm之內(nèi)。

3.2 對(duì)外圓加工一定的錐度

對(duì)于一些精度要求比較高的套類零件，如圖2所示，套筒的筒徑比L/D一般大于1.25，且其長度L大于100mm，內(nèi)徑D大于40mm，因此其襯套壁厚度一般較薄。對(duì)于這類零件，在冷凍處理之后，內(nèi)孔四周收縮量不同，其實(shí)圓變形問題對(duì)裝配過程影響很大，公差值也難以保證。因此，本文提出把套筒外圓加工成微小的錐度，使襯套中套筒的前部分為間隙配合，后部分為過度配合。其兩端的尺寸差值為公差調(diào)整量，其取值一般在0.008-0.025mm的范圍內(nèi)。套筒大尺寸一端依舊按照公差帶進(jìn)行修正調(diào)整，而小尺寸一端的大小則根據(jù)大尺寸一端的尺寸值與調(diào)整量之間的差值進(jìn)行計(jì)算。按照上述的方法，不僅可以保障襯套孔徑的尺寸精度大小，還能方便本體套損壞后調(diào)換，同時(shí)滿足其它精度較高的本體套裝配。套筒外圓加工錐形角度一般由公式（2）確定。

3.3 采用厭氧膠進(jìn)行連接

當(dāng)套筒內(nèi)徑小于40mm時(shí)，冷凍收縮量難以控制，單單利用冷凍裝配技術(shù)很難達(dá)到預(yù)期的效果，因此，此時(shí)就需要借助其它技術(shù)使襯套裝配順利實(shí)現(xiàn)。本文基于已有的一些研究成果，提出一種采用厭氧膠進(jìn)行襯套連接的技術(shù)，所采用的厭氧膠在空氣中一般呈現(xiàn)為液態(tài)形式，而在被用于金屬襯套接縫連接時(shí)，于常溫下就能自動(dòng)固化產(chǎn)生粘結(jié)作用。此外，所用的厭氧膠所產(chǎn)生的粘結(jié)力在較大的外力作用下也可以實(shí)現(xiàn)拆卸，可以相對(duì)放低對(duì)襯套表面粗糙度的要求，其粗糙度通常控制在間。厭氧膠連接一般要先用汽油對(duì)襯套表面進(jìn)行清潔，然后采用丙酮對(duì)其進(jìn)行蒸發(fā)干燥，隨后進(jìn)行冷凍。冷凍結(jié)束之后，分別在襯套的套筒外徑和本體內(nèi)孔表面抹上厭氧膠，將兩者連接，并輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)幾下使厭氧膠涂抹均勻，擱置24小時(shí)后，就可完成襯套的裝配。

4 結(jié)束語

襯套裝配過程中，本體內(nèi)孔和套筒外徑在連接過程中常會(huì)出現(xiàn)變形問題，導(dǎo)致兩者裝配連接不牢固，從而使相關(guān)的儀器設(shè)備不能達(dá)到生產(chǎn)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。本文就襯套冷凍裝配技術(shù)中所出現(xiàn)的變形問題，并根據(jù)影響因素和套筒長度內(nèi)徑的不同，提出了一些解決和改進(jìn)的措施。總體而言，改進(jìn)措施的目的一方面是使襯套的本體和套筒間的大小契合度增加，能更好地進(jìn)行襯套的裝配。二是解決較小套類零件裝配過程中本體和套筒連接不牢固的問題。希望本文所提出的一些解決變形問題的策略對(duì)工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]周穎聰，趙亦希，虞瑾等.尼龍襯套零件裝配中的過盈量設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2015，031（005）：97-100.

[2]楊勇新，李紅林，李海強(qiáng)等.過盈裝配的傳動(dòng)軸襯套尺寸設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2018，275（20）：226-227.

[3]趙燕南，張?jiān)５?襯套類零件的冷裝配方法[J].工程機(jī)械與維修，2012（12）：131-132.

[4]劉華東.緊固件孔襯套冷擠壓強(qiáng)化技術(shù)[J].航空制造工程，1994（01）：19-22.

[5]覃佳亮，肖健，李發(fā)喜.某車型控制臂襯套螺栓裝配縮頸問題研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，000（013）：57-59.