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錐孔軸結(jié)構(gòu)中該如何設(shè)計(jì)錐度角的公差
發(fā)布時(shí)間：2023-02-13
在設(shè)計(jì)工作中，我們會(huì)遇到一些錐孔軸配合的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中錐度角的公差值如何給定才能獲得更高的軸向裝配精度呢？下面我們通過一個(gè)案例進(jìn)行分析，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示。
（圖1）
在此結(jié)構(gòu)中，錐度角的公差一般會(huì)有3種標(biāo)注方式（角度公差大小一致，公差帶位置不同）；標(biāo)注方式一如圖2所示、標(biāo)注方式二如圖3所示、標(biāo)注方式三如圖4所示。
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（圖2）
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（圖3）
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（圖4）
下面以軸左端起錐點(diǎn)到孔左端起錐點(diǎn)的距離為參考（如圖5所示），通過尺寸鏈計(jì)算來對(duì)比三種標(biāo)注方法對(duì)我們的軸向裝配精度X會(huì)產(chǎn)生哪些影響。
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（圖5）
標(biāo)注方式一：此時(shí)軸的錐度角小于孔錐度角，孔軸在左側(cè)接觸，我們可得到如圖6所示的尺寸關(guān)系。
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（圖6）
在DCC中繪制尺寸鏈圖（如圖7所示）進(jìn)行計(jì)算，極值法計(jì)算結(jié)果如圖8所示：
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（圖7）
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（圖8）
標(biāo)注方式二：此時(shí)軸的錐度角大于孔錐度角，孔軸的圓錐面在右側(cè)接觸，我們可得到如圖9、10、11所示的尺寸關(guān)系。
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（圖9）
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（圖10）
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（圖11）
在DCC中繪制尺寸鏈圖（如圖12所示）進(jìn)行計(jì)算，極值法計(jì)算結(jié)果如圖13所示：
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（圖12）
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（圖13）
標(biāo)注方式三：軸的錐度角α1和孔錐度角α2都標(biāo)注相同的對(duì)稱公差，此時(shí)因α1和α2公差帶重合，α1和α2的相對(duì)大小不確定;當(dāng)α1＜α2時(shí)，適用圖7的公差模型；當(dāng)α1＞α2時(shí)，適用圖12的公差模型，帶入?yún)?shù)計(jì)算可得極值法計(jì)算結(jié)果如圖14、15所示。
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（圖14）
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（圖15）
圖14計(jì)算結(jié)果的前提是α1＜α2，α1為減環(huán)，所以α1的公差在-20′時(shí)，X1的極大值為真值，α1在趨近20′的公差時(shí)，無法保證α1＜α2的計(jì)算前提，極小值為假值應(yīng)舍去。
圖14的計(jì)算結(jié)果的前提是α1＞α2，α1為減環(huán)，所以α1的公差在20′時(shí)，X1的極小值為真值，α1在趨近-20′的公差時(shí)，無法保證α1＞α2的計(jì)算前提，極大值為假值應(yīng)舍去。
所以，最終第三種標(biāo)注方式，X3的值為8.66025（0.23285，-0.17424）。三種標(biāo)注方式最終的計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下表所示：
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對(duì)比計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)關(guān)注點(diǎn)為軸左端起錐點(diǎn)到孔左端起錐點(diǎn)裝配精度，標(biāo)注方式一閉環(huán)累積的誤差最小，裝配精度最高。
若產(chǎn)品的關(guān)注點(diǎn)為軸右端起錐點(diǎn)到孔右端起錐點(diǎn)裝配精度，此時(shí)標(biāo)注方式二閉環(huán)累積的誤差最小，裝配精度最高，具體分析方法與本文一致，不再贅述。
另外還需注意，標(biāo)注方式一和標(biāo)注方式二的孔/軸錐度角的極限差值較大，會(huì)導(dǎo)致錐面之間的間隙較大，不利于產(chǎn)品的密封性，如果產(chǎn)品的關(guān)注點(diǎn)在密封性上，對(duì)軸向定位精度要求不高，那么應(yīng)該采用標(biāo)注方式三。