馮文慧

摘要：在機械制造行業(yè)中壓裝技術(shù)被廣泛應(yīng)用，它屬于過盈連接范疇。為了提高襯套壓裝工序的生產(chǎn)效率，并降低勞動強度，介紹一種簡便的壓裝方法，使用氣動沖擊扳手和簡易工裝，就能完成襯套的壓裝。該方法具有移動方便、操作簡單、降低勞動效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)點。從機械原理和理論的角度，對該方法做了簡單介紹和證明。

關(guān)鍵詞：襯套壓裝；簡便方法；機械原理；理論

中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：16723198（2014）07018801

1前言

機器質(zhì)量最終是通過裝配保證的，裝配質(zhì)量在很大程度上決定了機器的最終質(zhì)量，裝配工藝過程在機械制造中占有重要地位。在制動器裝配工藝過程中，制動臂上的承載孔需要鑲?cè)胱詽櫥r套。這種襯套屬于卷制軸承，并與裝配孔屬于過盈連接。在裝配時，通常采用傳統(tǒng)裝配工藝，工人將襯套帶在工裝上，用錘子敲入孔中。采用這種工藝，通常存在打斷原有生產(chǎn)流程、輔助設(shè)備多、效率低且安全隱患多等問題，不僅降低了產(chǎn)品質(zhì)量，而且勞動強度大，而且對于大質(zhì)量的襯套，則更難以安裝。經(jīng)過對文獻分析，固定式工作臺裝配方式也應(yīng)用廣泛，如為制動臂承載孔鑲套，使用固定式壓裝設(shè)備，首先工人要把工件搬到工裝臺上；然后操作壓裝設(shè)備，將襯套壓入孔中；最后把工件搬走；再進行下一個工件的裝配。然而工件質(zhì)量基本上在16kg到25kg之間，同時一次裝配過程至少有兩個不同尺寸的孔需要鑲?cè)胍r套，工作量大。這種工作臺，雖然能提高裝配質(zhì)量，但勞動強度依然很大，工作效率未得到提高。因此在工件質(zhì)量大、數(shù)量多，并且加工一個工件需要更換兩次以上工裝壓頭的場合下，使用固定式工裝設(shè)備不可行。為了解決目前零件襯套壓裝存在的問題，迫切需要設(shè)計一套便捷的壓裝設(shè)備，增強壓裝設(shè)備的通用性，并提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度，對改變現(xiàn)有的襯套壓裝工藝具有重要的現(xiàn)實意義。

2結(jié)構(gòu)與原理介紹

根據(jù)現(xiàn)有背景和技術(shù)條件，設(shè)計出一種裝配方法如圖1所示：

1.工裝臺；2.工件；3.襯套4.工裝壓頭；5.止推軸承；6傳動螺桿

圖1裝配圖這種裝配結(jié)構(gòu)由工裝臺、工件、襯套、工裝壓頭、止推軸承和傳動螺桿組成。在裝配前，先將各個部分按照圖示順序擺好；在裝配時，配合氣動沖擊扳手，將氣槍頭插入傳動螺桿端部的內(nèi)四方孔中；連接好后，扣動氣槍扳機，傳動螺桿會隨氣槍一起做旋轉(zhuǎn)運動，由于工裝臺上的孔內(nèi)攻有傳動螺紋，于是工裝臺與傳動螺桿頭部的距離逐漸變小；同時也推動著止推軸承、工裝壓頭和襯套向工件內(nèi)孔移動，直至將襯套擠入工件的孔內(nèi)。

這種方法的機械原理，就是將螺栓在螺旋傳動時的扭矩變?yōu)檩S套向孔內(nèi)運動的軸向力。

3壓裝力計算

壓裝屬于過盈連接，參考過盈連接的理論計算。即：

F=fπdlpmax（1）

式中：F：所需壓入力，N；pmax：結(jié)合表面承受的壓強，N/mm2；d：配合的公稱直徑，mm；L：結(jié)合長度，mm；f：結(jié)合表面摩擦系數(shù)。

pmax=δmax1d（C11E1+C21E2）×103（2）

式中：δmax：最大過盈量，μm；E1：被包容件材料的彈性模量，MPa；E2：包容件材料的彈性模量，MPa。C1：被包容件剛性系數(shù)，C1=d2+d211d2-d21-μ1；

C2：包容件剛性系數(shù)，C2=d2+d211d2-d21+μ2；

d1：被包容件的內(nèi)徑，mm；d2：包容件的外徑，mm；

4計算最大壓入扭矩

通過公式（1）、（2），能計算出壓入力F。

在壓入軸套時，只要能對它施加一個大于F的外力，那么就能將軸套壓入孔中。本文介紹的壓裝方法，就是借助螺栓在螺旋傳動時的扭矩變?yōu)檩S套向孔內(nèi)運動的軸向力。同時這個軸向力也是傳動螺栓在擰緊時，需要達到的預(yù)緊力。即F=預(yù)緊力。

在擰緊螺栓時，氣動沖擊扳手輸出扭矩，決定了預(yù)緊力的大小，通過公式（3）就能計算出將襯套壓入孔中所需要的扭矩。

M=kFd（3）

式中：M：所需要的扭矩，N·mm；k：擰緊系數(shù)；F：壓入力，N；d：傳動螺栓公稱直徑，mm。根據(jù)M，選擇合適的氣動扳手。

5應(yīng)用舉例

以4520-50卷制軸承為例。

首先，計算結(jié)合表面所承受的壓強pmax。d1=45mm、d2=90mm；裝配長度L=20mm；配合公稱直徑d=50mm；μ1=0.25與μ2=0.3，E1=2.35×105MPa與E2=2.06×105MPa的取值均可在文獻[2]中查出；配合公差為H8/y9，δmax=98μm，通過公式（2）得pmax=1993 N/mm2。

通過公式（1），得壓入力F=25033N。通常在計算壓入力時，往往取求得數(shù)值的兩倍以上的力。在這里取2.5F，即壓頭應(yīng)該能施加大于62582.5N的力。

最后，取擰緊系數(shù)k=0.2，通過公式（3），得M=25033N·m。于是只要啟動沖擊扳手的輸出扭矩大于160 N·m，那么就符合在安裝時，對壓入力的要求。

6壓裝過程的模擬

為了確保新方案切實可行，利用ABAQUS/CAE，對本文介紹的方法進行過盈裝配模擬。并能直接計算出在壓裝時，壓頭與襯套最大的接觸力。直接利用ABAQUS，對孔和襯套進行建模，并賦予材料屬性。

圖2、3、4是襯套被壓入孔中的整個過程圖。

如圖5所示，當位移量達到最大時，壓入力也相應(yīng)的達到最大值，即50370.4N。與上文計算所得的數(shù)據(jù)相比較可知，這樣的方法可以滿足壓入力的要求。

7總結(jié)

本廠裝配所用的襯套是卷制自潤滑軸承，而非整體式自潤滑軸承；同時裝配所用的襯套尺寸較小，所以在配合氣動沖擊扳手的情況下，可以將襯套壓入孔中。但本方法使用范圍有限，一些大型設(shè)備和安裝精度要求較高的場合不適宜使用。

參考文獻

[1]熊良山，嚴曉光，張福潤等編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000，（2）.

[2]呂少力.襯套壓裝液壓缸的設(shè)計[J].液壓與氣動，2008，（4）：6263.

[3]鞠麗艷，耿文藝.汽車襯套壓裝工裝設(shè)計[J].汽車工藝與材料，2005，（9）：35.

[4]周衛(wèi)兵，楊虎，張晉偉.一種襯套壓裝裝置的設(shè)計及應(yīng)用[J].制造技術(shù)與機床，2012，（9）：9597.

[5]崔節(jié)國，王中升，滕占剛.一種水泵軸承體的壓裝新工藝[J].通用機械制造，2012，（3）：9697.

[6]蔣波.談機械制造工藝中的圓柱過盈壓裝技術(shù)[J].科學(xué)之友，2010，（8）：34.

摘要：在機械制造行業(yè)中壓裝技術(shù)被廣泛應(yīng)用，它屬于過盈連接范疇。為了提高襯套壓裝工序的生產(chǎn)效率，并降低勞動強度，介紹一種簡便的壓裝方法，使用氣動沖擊扳手和簡易工裝，就能完成襯套的壓裝。該方法具有移動方便、操作簡單、降低勞動效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)點。從機械原理和理論的角度，對該方法做了簡單介紹和證明。

關(guān)鍵詞：襯套壓裝；簡便方法；機械原理；理論

中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：16723198（2014）07018801

1前言

機器質(zhì)量最終是通過裝配保證的，裝配質(zhì)量在很大程度上決定了機器的最終質(zhì)量，裝配工藝過程在機械制造中占有重要地位。在制動器裝配工藝過程中，制動臂上的承載孔需要鑲?cè)胱詽櫥r套。這種襯套屬于卷制軸承，并與裝配孔屬于過盈連接。在裝配時，通常采用傳統(tǒng)裝配工藝，工人將襯套帶在工裝上，用錘子敲入孔中。采用這種工藝，通常存在打斷原有生產(chǎn)流程、輔助設(shè)備多、效率低且安全隱患多等問題，不僅降低了產(chǎn)品質(zhì)量，而且勞動強度大，而且對于大質(zhì)量的襯套，則更難以安裝。經(jīng)過對文獻分析，固定式工作臺裝配方式也應(yīng)用廣泛，如為制動臂承載孔鑲套，使用固定式壓裝設(shè)備，首先工人要把工件搬到工裝臺上；然后操作壓裝設(shè)備，將襯套壓入孔中；最后把工件搬走；再進行下一個工件的裝配。然而工件質(zhì)量基本上在16kg到25kg之間，同時一次裝配過程至少有兩個不同尺寸的孔需要鑲?cè)胍r套，工作量大。這種工作臺，雖然能提高裝配質(zhì)量，但勞動強度依然很大，工作效率未得到提高。因此在工件質(zhì)量大、數(shù)量多，并且加工一個工件需要更換兩次以上工裝壓頭的場合下，使用固定式工裝設(shè)備不可行。為了解決目前零件襯套壓裝存在的問題，迫切需要設(shè)計一套便捷的壓裝設(shè)備，增強壓裝設(shè)備的通用性，并提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度，對改變現(xiàn)有的襯套壓裝工藝具有重要的現(xiàn)實意義。

2結(jié)構(gòu)與原理介紹

根據(jù)現(xiàn)有背景和技術(shù)條件，設(shè)計出一種裝配方法如圖1所示：

1.工裝臺；2.工件；3.襯套4.工裝壓頭；5.止推軸承；6傳動螺桿

圖1裝配圖這種裝配結(jié)構(gòu)由工裝臺、工件、襯套、工裝壓頭、止推軸承和傳動螺桿組成。在裝配前，先將各個部分按照圖示順序擺好；在裝配時，配合氣動沖擊扳手，將氣槍頭插入傳動螺桿端部的內(nèi)四方孔中；連接好后，扣動氣槍扳機，傳動螺桿會隨氣槍一起做旋轉(zhuǎn)運動，由于工裝臺上的孔內(nèi)攻有傳動螺紋，于是工裝臺與傳動螺桿頭部的距離逐漸變小；同時也推動著止推軸承、工裝壓頭和襯套向工件內(nèi)孔移動，直至將襯套擠入工件的孔內(nèi)。

這種方法的機械原理，就是將螺栓在螺旋傳動時的扭矩變?yōu)檩S套向孔內(nèi)運動的軸向力。

3壓裝力計算

壓裝屬于過盈連接，參考過盈連接的理論計算。即：

F=fπdlpmax（1）

式中：F：所需壓入力，N；pmax：結(jié)合表面承受的壓強，N/mm2；d：配合的公稱直徑，mm；L：結(jié)合長度，mm；f：結(jié)合表面摩擦系數(shù)。

pmax=δmax1d（C11E1+C21E2）×103（2）

式中：δmax：最大過盈量，μm；E1：被包容件材料的彈性模量，MPa；E2：包容件材料的彈性模量，MPa。C1：被包容件剛性系數(shù)，C1=d2+d211d2-d21-μ1；

C2：包容件剛性系數(shù)，C2=d2+d211d2-d21+μ2；

d1：被包容件的內(nèi)徑，mm；d2：包容件的外徑，mm；

4計算最大壓入扭矩

通過公式（1）、（2），能計算出壓入力F。

在壓入軸套時，只要能對它施加一個大于F的外力，那么就能將軸套壓入孔中。本文介紹的壓裝方法，就是借助螺栓在螺旋傳動時的扭矩變?yōu)檩S套向孔內(nèi)運動的軸向力。同時這個軸向力也是傳動螺栓在擰緊時，需要達到的預(yù)緊力。即F=預(yù)緊力。

在擰緊螺栓時，氣動沖擊扳手輸出扭矩，決定了預(yù)緊力的大小，通過公式（3）就能計算出將襯套壓入孔中所需要的扭矩。

M=kFd（3）

式中：M：所需要的扭矩，N·mm；k：擰緊系數(shù)；F：壓入力，N；d：傳動螺栓公稱直徑，mm。根據(jù)M，選擇合適的氣動扳手。

5應(yīng)用舉例

以4520-50卷制軸承為例。

首先，計算結(jié)合表面所承受的壓強pmax。d1=45mm、d2=90mm；裝配長度L=20mm；配合公稱直徑d=50mm；μ1=0.25與μ2=0.3，E1=2.35×105MPa與E2=2.06×105MPa的取值均可在文獻[2]中查出；配合公差為H8/y9，δmax=98μm，通過公式（2）得pmax=1993 N/mm2。

通過公式（1），得壓入力F=25033N。通常在計算壓入力時，往往取求得數(shù)值的兩倍以上的力。在這里取2.5F，即壓頭應(yīng)該能施加大于62582.5N的力。

最后，取擰緊系數(shù)k=0.2，通過公式（3），得M=25033N·m。于是只要啟動沖擊扳手的輸出扭矩大于160 N·m，那么就符合在安裝時，對壓入力的要求。

6壓裝過程的模擬

為了確保新方案切實可行，利用ABAQUS/CAE，對本文介紹的方法進行過盈裝配模擬。并能直接計算出在壓裝時，壓頭與襯套最大的接觸力。直接利用ABAQUS，對孔和襯套進行建模，并賦予材料屬性。

圖2、3、4是襯套被壓入孔中的整個過程圖。

如圖5所示，當位移量達到最大時，壓入力也相應(yīng)的達到最大值，即50370.4N。與上文計算所得的數(shù)據(jù)相比較可知，這樣的方法可以滿足壓入力的要求。

7總結(jié)

本廠裝配所用的襯套是卷制自潤滑軸承，而非整體式自潤滑軸承；同時裝配所用的襯套尺寸較小，所以在配合氣動沖擊扳手的情況下，可以將襯套壓入孔中。但本方法使用范圍有限，一些大型設(shè)備和安裝精度要求較高的場合不適宜使用。

參考文獻

[1]熊良山，嚴曉光，張福潤等編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000，（2）.

[2]呂少力.襯套壓裝液壓缸的設(shè)計[J].液壓與氣動，2008，（4）：6263.

[3]鞠麗艷，耿文藝.汽車襯套壓裝工裝設(shè)計[J].汽車工藝與材料，2005，（9）：35.

[4]周衛(wèi)兵，楊虎，張晉偉.一種襯套壓裝裝置的設(shè)計及應(yīng)用[J].制造技術(shù)與機床，2012，（9）：9597.

[5]崔節(jié)國，王中升，滕占剛.一種水泵軸承體的壓裝新工藝[J].通用機械制造，2012，（3）：9697.

[6]蔣波.談機械制造工藝中的圓柱過盈壓裝技術(shù)[J].科學(xué)之友，2010，（8）：34.

摘要：在機械制造行業(yè)中壓裝技術(shù)被廣泛應(yīng)用，它屬于過盈連接范疇。為了提高襯套壓裝工序的生產(chǎn)效率，并降低勞動強度，介紹一種簡便的壓裝方法，使用氣動沖擊扳手和簡易工裝，就能完成襯套的壓裝。該方法具有移動方便、操作簡單、降低勞動效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)點。從機械原理和理論的角度，對該方法做了簡單介紹和證明。

關(guān)鍵詞：襯套壓裝；簡便方法；機械原理；理論

中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：16723198（2014）07018801

1前言

機器質(zhì)量最終是通過裝配保證的，裝配質(zhì)量在很大程度上決定了機器的最終質(zhì)量，裝配工藝過程在機械制造中占有重要地位。在制動器裝配工藝過程中，制動臂上的承載孔需要鑲?cè)胱詽櫥r套。這種襯套屬于卷制軸承，并與裝配孔屬于過盈連接。在裝配時，通常采用傳統(tǒng)裝配工藝，工人將襯套帶在工裝上，用錘子敲入孔中。采用這種工藝，通常存在打斷原有生產(chǎn)流程、輔助設(shè)備多、效率低且安全隱患多等問題，不僅降低了產(chǎn)品質(zhì)量，而且勞動強度大，而且對于大質(zhì)量的襯套，則更難以安裝。經(jīng)過對文獻分析，固定式工作臺裝配方式也應(yīng)用廣泛，如為制動臂承載孔鑲套，使用固定式壓裝設(shè)備，首先工人要把工件搬到工裝臺上；然后操作壓裝設(shè)備，將襯套壓入孔中；最后把工件搬走；再進行下一個工件的裝配。然而工件質(zhì)量基本上在16kg到25kg之間，同時一次裝配過程至少有兩個不同尺寸的孔需要鑲?cè)胍r套，工作量大。這種工作臺，雖然能提高裝配質(zhì)量，但勞動強度依然很大，工作效率未得到提高。因此在工件質(zhì)量大、數(shù)量多，并且加工一個工件需要更換兩次以上工裝壓頭的場合下，使用固定式工裝設(shè)備不可行。為了解決目前零件襯套壓裝存在的問題，迫切需要設(shè)計一套便捷的壓裝設(shè)備，增強壓裝設(shè)備的通用性，并提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度，對改變現(xiàn)有的襯套壓裝工藝具有重要的現(xiàn)實意義。

2結(jié)構(gòu)與原理介紹

根據(jù)現(xiàn)有背景和技術(shù)條件，設(shè)計出一種裝配方法如圖1所示：

1.工裝臺；2.工件；3.襯套4.工裝壓頭；5.止推軸承；6傳動螺桿

圖1裝配圖這種裝配結(jié)構(gòu)由工裝臺、工件、襯套、工裝壓頭、止推軸承和傳動螺桿組成。在裝配前，先將各個部分按照圖示順序擺好；在裝配時，配合氣動沖擊扳手，將氣槍頭插入傳動螺桿端部的內(nèi)四方孔中；連接好后，扣動氣槍扳機，傳動螺桿會隨氣槍一起做旋轉(zhuǎn)運動，由于工裝臺上的孔內(nèi)攻有傳動螺紋，于是工裝臺與傳動螺桿頭部的距離逐漸變?。煌瑫r也推動著止推軸承、工裝壓頭和襯套向工件內(nèi)孔移動，直至將襯套擠入工件的孔內(nèi)。

這種方法的機械原理，就是將螺栓在螺旋傳動時的扭矩變?yōu)檩S套向孔內(nèi)運動的軸向力。

3壓裝力計算

壓裝屬于過盈連接，參考過盈連接的理論計算。即：

F=fπdlpmax（1）

式中：F：所需壓入力，N；pmax：結(jié)合表面承受的壓強，N/mm2；d：配合的公稱直徑，mm；L：結(jié)合長度，mm；f：結(jié)合表面摩擦系數(shù)。

pmax=δmax1d（C11E1+C21E2）×103（2）

式中：δmax：最大過盈量，μm；E1：被包容件材料的彈性模量，MPa；E2：包容件材料的彈性模量，MPa。C1：被包容件剛性系數(shù)，C1=d2+d211d2-d21-μ1；

C2：包容件剛性系數(shù)，C2=d2+d211d2-d21+μ2；

d1：被包容件的內(nèi)徑，mm；d2：包容件的外徑，mm；

4計算最大壓入扭矩

通過公式（1）、（2），能計算出壓入力F。

在壓入軸套時，只要能對它施加一個大于F的外力，那么就能將軸套壓入孔中。本文介紹的壓裝方法，就是借助螺栓在螺旋傳動時的扭矩變?yōu)檩S套向孔內(nèi)運動的軸向力。同時這個軸向力也是傳動螺栓在擰緊時，需要達到的預(yù)緊力。即F=預(yù)緊力。

在擰緊螺栓時，氣動沖擊扳手輸出扭矩，決定了預(yù)緊力的大小，通過公式（3）就能計算出將襯套壓入孔中所需要的扭矩。

M=kFd（3）

式中：M：所需要的扭矩，N·mm；k：擰緊系數(shù)；F：壓入力，N；d：傳動螺栓公稱直徑，mm。根據(jù)M，選擇合適的氣動扳手。

5應(yīng)用舉例

以4520-50卷制軸承為例。

首先，計算結(jié)合表面所承受的壓強pmax。d1=45mm、d2=90mm；裝配長度L=20mm；配合公稱直徑d=50mm；μ1=0.25與μ2=0.3，E1=2.35×105MPa與E2=2.06×105MPa的取值均可在文獻[2]中查出；配合公差為H8/y9，δmax=98μm，通過公式（2）得pmax=1993 N/mm2。

通過公式（1），得壓入力F=25033N。通常在計算壓入力時，往往取求得數(shù)值的兩倍以上的力。在這里取2.5F，即壓頭應(yīng)該能施加大于62582.5N的力。

最后，取擰緊系數(shù)k=0.2，通過公式（3），得M=25033N·m。于是只要啟動沖擊扳手的輸出扭矩大于160 N·m，那么就符合在安裝時，對壓入力的要求。

6壓裝過程的模擬

為了確保新方案切實可行，利用ABAQUS/CAE，對本文介紹的方法進行過盈裝配模擬。并能直接計算出在壓裝時，壓頭與襯套最大的接觸力。直接利用ABAQUS，對孔和襯套進行建模，并賦予材料屬性。

圖2、3、4是襯套被壓入孔中的整個過程圖。

如圖5所示，當位移量達到最大時，壓入力也相應(yīng)的達到最大值，即50370.4N。與上文計算所得的數(shù)據(jù)相比較可知，這樣的方法可以滿足壓入力的要求。

7總結(jié)

本廠裝配所用的襯套是卷制自潤滑軸承，而非整體式自潤滑軸承；同時裝配所用的襯套尺寸較小，所以在配合氣動沖擊扳手的情況下，可以將襯套壓入孔中。但本方法使用范圍有限，一些大型設(shè)備和安裝精度要求較高的場合不適宜使用。

參考文獻

[1]熊良山，嚴曉光，張福潤等編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000，（2）.

[2]呂少力.襯套壓裝液壓缸的設(shè)計[J].液壓與氣動，2008，（4）：6263.

[3]鞠麗艷，耿文藝.汽車襯套壓裝工裝設(shè)計[J].汽車工藝與材料，2005，（9）：35.

[4]周衛(wèi)兵，楊虎，張晉偉.一種襯套壓裝裝置的設(shè)計及應(yīng)用[J].制造技術(shù)與機床，2012，（9）：9597.

[5]崔節(jié)國，王中升，滕占剛.一種水泵軸承體的壓裝新工藝[J].通用機械制造，2012，（3）：9697.

[6]蔣波.談機械制造工藝中的圓柱過盈壓裝技術(shù)[J].科學(xué)之友，2010，（8）：34.