底板组装过盈配合铜套内孔收缩量分析

王福杰+龚晓彬+廖宁宁

摘 要 文章介绍了过盈配合常见的装配方法，探讨了压入铜套外径过盈量与内径收缩量的关系，从理论上计算出压入铜套的内孔收缩量，同时找出在实际工作中如何简便地求出收缩量的办法。从而在机械零件设计时将此收缩量反映到铜套内孔尺寸公差上，使铜套压入机体后，实际尺寸符合轴与孔要求的动配合精度，既科学又经济合理。

关键词 过盈配合 收缩量 计算

中图分类号：TG55 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.06.068

Calculate on Shrinkage of The Endoporus

of Copper Sleeve in Tight Fit

WANG Fujie， GONG Xiaobin， LIAO Ningning

（CSR Zhuzhou Electric Locomotive Co.， Ltd， Electrical Equipment Branch， Zhuzhou， Hu'nan 412001）

Abstract This paper introduces the common assembly method of tight fit， explores into the inner diameter of the copper interference with outside diameter shrinkage， calculated from the theory into the copper sleeve hole contraction， identify in practice how to easily find the shrinkage approach. This contraction in mechanical elements design， which will reflect on the inner hole size tolerance of copper， after the copper sleeve is pressed into the body， actual dimensions meet the requirements of shaft and hole fitting accuracy， both scientific and economic sense.

Key words tight fit; amount of shrinkage; calculate

将铜套镶入孔座是机械装配常见的工序，铜套与孔座之间采用过盈配合。过盈配合进行装配时，通常采用人工锤击法，压力机压入法、冷装法、热装法等方法进行。因铜套与孔座为过盈配合，在压装力的作用下，铜套内孔会出现收缩，无法保证铜套与轴的动配合间隙。

1 问题的提出

底板组装中有两处 40H7孔，上述两处内孔中需镶入铜套，铜套装入后装入转轴，其中铜套与内孔之间为过盈配合，转轴与铜套内孔为间隙配合，以保证转轴能够灵活转动。但在铜套压入底板组装两 40H7孔中时，由于孔壁对铜套外径进行挤压，造成铜套内孔尺寸收缩，影响转轴在铜套内孔的动配合间隙，导致转轴卡滞，转动不灵活，影响产品性能。

2 问题分析

为解决上述问题，通常对铜套内孔预留加工余量，待铜套镶入后再进行镗削或刮研其内孔的方法来满足使用要求，但这种方法需二次装夹，存在定位误差，加之内孔余量较小，难以保证尺寸精度，且费时费力。

在生产中一般采用将铜套外圆加工到尺寸，以经验方法估算出铜套内孔收缩量，在加工铜套内孔时，将铜套内孔的收缩量考虑在内，即将铜套的收缩量增加到内孔的公差中。但如何确定铜套内孔收缩量，成为解决实际问题的关键。

铜套收缩量在力学上涉及众多因素，可在实际生产中建立数学模型推算出铜套内孔的收缩量。

3 数学模型建立

以底板组装中的过盈配合为例，建立过盈配合下铜套内孔收缩量的数学模型。在建立铜套内孔收缩量时，根据塑性力学中体积不变原则建立数学模型，即认为铜套的横截面积在镶入孔座前、后是保持不变的。在此基础上，设定如下参数：

假设：

-为铜套外径;

-铜套外径与孔座配合的过盈量;

-铜套内径;

-为铜套镶入孔座后内径的收缩量。

根据上所述假设参数，计算出铜套压入前内孔的截面积为：

= 1/4（）

而铜套压入后，铜套内孔的截面积为：

=1/4[（ ）（ ）]

根据铜套压入前后面积相等

即  1/4（）=1/4[（ ）（ ） ]

简化后为

+2 2 = 0                                    （1）

解 ，得

=  €？（2 + ）1/2

其中 =  + （2 + ）1/2，不合理应舍去。

因此内孔收缩量的公式为：

= （2 + ）1/2                                      （2）

因公式（2）比较复杂，可以用公式（1）推算出一个更简单的公式。

在过盈配合中铜套外径与孔座配合的过盈量 ，与铜套镶入孔座后内径的收缩量 ，两者均为小于0.01mm数量级的小数，因此可认为 ≈0，由公式（1）可得：

2 2 = 0

得出： = /                                                       （3）

4 公式验证

公式（3）能否代替公式（2）在实际生产中进行过盈配合内孔收缩量的计算呢？以高压隔离开关底板组装中常见的过盈配合为例。如图1所示上图为铜套尺寸，下图为孔座尺寸，其中铜套外径尺寸 40的偏差分别为：上偏差A = +0.059，下偏差B = +0.034，孔座内孔 40的尺寸偏差分别为：上偏差C =+0.025，下偏差E = 0，根据前面假设可知：

图1 铜套与孔座过盈配合7

二者之差仅为0.0005mm，因此可忽略不计，所以公式（3）可以代替公式（2）用于实际生产中，进行过盈配合下内孔收缩量的计算。

5 实际应用

由收缩量的计算结果可知 = 0.0782mm，而实际最大过盈量为 = 0.059mm，即实际收缩量不等于最大过盈量。实际生产中，利用这一计算结果提前将收缩量加入 内孔尺寸，即上偏差+0.061mm，下偏差+0.04mm分别与实际最大过盈量为 = 0.059mm相加，相加后 30内孔的上下偏差分别为+0.139mm和+0.118mm。所以实际加工中内孔按照尺寸 mm进行加工，预留出过盈配合中铜套内孔的收缩量。

为验证这一结果，按照尺寸 试制出10件铜套，并逐一进行编号，测量铜套镶入前后内孔尺寸的变化。记录如表1。

由表1可知，加工铜套预先加上铜套过盈配合时的收缩量的方法是可行的，铜套镶入后的尺寸公差符合图纸要求。

6 结论

利用预先加工出过盈配合压缩量的方法，避免了铜套镶入后内孔收缩量对配合尺寸的影响。保证了铜套内孔与相应轴之间的动配合，无须进行机加工就可保证装配尺寸，提高了装配效率，且铜套内孔光滑，配合间隙符合图纸要求。

表1 铜套装入前后内孔尺寸测量表

参考文献

[1] 郭海军.铜套压合后内孔收缩量计算[J].机电产品开发与创新，2005（5）.

[2] 周惠英.计算铜套收缩量[J].工程机械，1980（4）.