CN112378305B - 一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法 - Google Patents

一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，包括以下步骤：S1.加工出参考孔模型和检验量棒，确定检验量棒塞入参考孔模型后的最小间隙δ；S2.利用高精度机床加工出高精度产品销孔和多档外径尺寸的高精度产品圆柱销；S3.进行液氮冷却试验，确定圆柱销的收缩量λ和时间之间的关系，保证液氮后产品圆柱销D5可以收缩到D4及以下值；S4.进行塞测试验，确定最大能塞入产品销孔的检验量棒D4；S5.进行液氮冷套，通过设计要求的最小过盈量μ、最小间隙δ确定能塞入产品销孔的最大产品圆柱销的尺寸D5；S6.确定可配选的最佳的产品圆柱销。本发明涉及一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，保证了圆柱销和销孔的装配精确度，尽量减小加工现场对过盈力检测的影响。

Description

一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法
技术领域
本发明是一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，属于汽轮机装配中的过盈力检测技术领域。
背景技术
汽轮机装配中常会用到圆柱销以及配套使用的销孔，圆柱销需要冷套入销孔内，但此装置对过盈量的要求较高，现有技术关于过盈量的控制存在如下不足：1.产品由转子和叶片装配而成，在其装配基础上钻铰销孔，因其深度深，两种材料不一致，圆柱度精度无法精确保证，且受加工现场环境影响，其内孔尺寸测量不精确、不稳定；2.在装配现场，圆柱销外径尺寸在液氮后无法简易、快速、精确测量，在销孔内径和圆柱销外径测量均无法保证精确的前提下，无法控制其过盈量；3.过盈量无法快速方便检验。因此，本发明涉及一种可控制过盈量的圆柱销装配方法以及相应的过盈量检测方法，保证过盈量的精确度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现，包括：
一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，包括以下步骤：
S1.在试块上加工出高精度孔作为参考孔模型，同时加工出多档尺寸的检验量棒，确定多档尺寸的检验量棒塞入参考孔模型后的最小间隙δ；
S2.利用高精度机床加工出高精度产品销孔，同时加工出多档外径尺寸的高精度产品圆柱销；
S3.针对步骤S1中制造出的检验量棒和S2中制造出的产品销孔进行塞测试验，确定最大能塞入产品销孔的检验量棒D4；
S4.针对步骤S2中制造出的产品圆柱销和产品销孔进行液氮冷套，保证最小过盈量μ；
S5.针对步骤S2中制造出的产品圆柱销进行液氮冷却试验，确定圆柱销的收缩量λ和时间之间的关系，保证收缩量λ大于最小过盈量μ和最小间隙δ之和，保证液氮后产品圆柱销D5可以收缩到D4及以下值；
S6.确定可配选的最佳的产品圆柱销。
优选的，步骤S1包括以下步骤：
S11.利用高精度机床在试块上垂直加工出一个高精度孔作为参考销孔，参考销孔的内径尺寸与产品销孔的尺寸相同，参考销孔的圆柱度高于产品销孔的圆柱度；
S12.利用高精度机床在试块上加工圆柱形的多档尺寸的检验量棒；
S13.在同条件的恒温实验室中测量参考销孔的内径尺寸D2和检验量棒的外径尺寸D1；
S14.将不同尺寸的检验量棒塞进参考销孔，测量二者之间的最小间隙δ＝D2-D1。
优选的，步骤S3包括以下步骤：
S31.选择不同尺寸的检验量棒，记录其外径尺寸D3；
S32.将产品销孔与不同的检验量棒进行塞测试验，记录最大能塞入产品销孔的检验量棒D4。
优选的，步骤S4包括以下步骤：
S41.设计给定出最小过盈量μ的数值，即0.003毫米；
S42.针对产品圆柱销和产品销孔进行液氮冷套；
S43.确定最大过盈量μ≤0.008毫米；
S44.根据设计给定80公斤的力用于检测产品圆柱销过盈力，当过盈量μ＜0.003毫米时，则推出产品圆柱销，更换直径增加0.002毫米的产品圆柱销，重复步骤S42，保证最小过盈量μ≥0.003毫米。
具体的，步骤S4中采用以下步骤检测过盈力：
(1)将产品圆柱销液氮冷套入产品销孔中；
(2)产品圆柱销恢复常温后，将过盈力检测装置通过拉力推力计着力于产品圆柱销上，拧紧螺栓；
(3)向产品圆柱销施力，观察推力拉力计的显示表直至数据达到设计给定的80公斤。
优选的，步骤S6包括以下步骤：
S61.记录设计要求的最小过盈量μ；
S62.记录最小间隙δ；
S63.确定能塞入产品销孔的最大产品圆柱销的尺寸D5，即最佳的可配选的产品圆柱销尺寸D5＝D4+μ+δ。
本发明的有益效果：
(1)本发明涉及一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，试块和产品的材质一样，可以保证圆柱销和销孔的装配精确度，尽量减小加工现场对过盈力检测的影响，保证过盈量的精确度。
(2)本发明涉及一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，避免了在液氮冷却后对产品圆柱销以及产品销孔的尺寸进行测量，节约了时间成本，同时还能在不进行测量的情况下保证最大过盈量和最小过盈量。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，包括以下步骤：
S1.在试块上加工出高精度孔作为参考孔模型，同时加工出具有多档尺寸的检验量棒，即检验量棒沿轴向方向分为多段，每段的直径尺寸有所不同，此实施例中检验量棒具有上、中、下三档尺寸，确定多档尺寸的检验量棒塞入参考孔模型后的最小间隙δ。
S1中具体步骤如下：
S11.利用高精度机床在试块上垂直加工出一个高精度孔作为参考销孔，参考销孔的内径尺寸与产品销孔的尺寸相同，参考销孔的圆柱度高于产品销孔的圆柱度；
S12.利用高精度机床在试块上加工圆柱形的多档尺寸的检验量棒；
S13.在同条件的恒温实验室中测量参考销孔的内径尺寸D2和检验量棒的外径尺寸D1，外径尺寸测量采用精度为0.0001毫米的万分尺，内径尺寸的测量采用精度为0.001毫米的千分尺；
S14.将不同尺寸的检验量棒塞进参考销孔，测量二者之间的最小间隙δ＝D2-D1。
S2.利用高精度机床加工出高精度产品销孔，同时加工出多档外径尺寸的高精度产品圆柱销。
S3.针对步骤S1中制造出的检验量棒和S2中制造出的产品销孔进行塞测试验，确定最大能塞入产品销孔的检验量棒D4。
S3中具体步骤如下：
S31.选择不同尺寸的检验量棒，记录其外径尺寸D3；
S32.将产品销孔与不同的检验量棒进行塞测试验，记录最大能塞入产品销孔的检验量棒D4。
S4.针对步骤S2中制造出的产品圆柱销和产品销孔进行液氮冷套，保证最小过盈量μ。
S4中具体步骤如下：
S41.设计给定出最小过盈量μ的数值，即0.003毫米；
S42.针对产品圆柱销和产品销孔进行液氮冷套；
S43.确定最大过盈量μ≤0.008毫米；
S44.根据设计给定80公斤的力用于检测产品圆柱销过盈力，当过盈量μ＜0.003毫米时，则推出产品圆柱销，更换直径增加0.002毫米的产品圆柱销，重复步骤S42，保证最小过盈量μ≥0.003毫米。
具体的，步骤S4中采用以下步骤检测过盈力：
(1)将产品圆柱销液氮冷套入产品销孔中；
(2)产品圆柱销恢复常温后，将过盈力检测装置通过拉力推力计着力于产品圆柱销上，拧紧螺栓；
(3)向产品圆柱销施力，观察推力拉力计的显示表直至数据达到设计给定的80公斤。
S5.针对步骤S2中制造出的产品圆柱销进行液氮冷却试验，确定圆柱销的收缩量λ和时间之间的关系，保证收缩量λ大于最小过盈量μ和最小间隙δ之和，保证液氮后产品圆柱销D5可以收缩到D4及以下值。
S6.确定可配选的最佳的产品圆柱销。
S6中具体步骤如下：
S61.记录设计要求的最小过盈量μ；
S62.记录最小间隙δ；
S63.确定能塞入产品销孔的最大产品圆柱销的尺寸D5，即最佳的可配选的产品圆柱销尺寸D5＝D4+μ+δ。
按照上述的试验方法，选取18根检验量棒和10个参考销孔，先后分别进行两次尺寸检测试验，记录检验量棒的外径尺寸D1和参考销孔的内径尺寸D2。其中，表1和表2为18根检验量棒上、中、下三档外径尺寸两次的测量数据，表3和表4为10个参考销孔内径尺寸的两次测量数据。
表1 18根检验量棒的第一次尺寸检测(外直径测量)
Figure BDA0002756876230000051
Figure BDA0002756876230000061
表2 18根检验量棒的第二次尺寸检测(外直径测量)
Figure BDA0002756876230000062
Figure BDA0002756876230000071
表3 10个参考销孔的第一次内径尺寸检测
次/mm 标称(mm) 一次测量(mm) 二次测量(mm)
1 8.002 8.002 8.002
2 8.002 8.002 8.002
3 8.002 8.003 8.002
4 8.001 8.003 8.003
5 8.002 8.002 8.003
6 8.002 8.003 8.002
7 8.003 8.003 8.002
8 8.003 8.003 8.003
9 8.002 8.002 8.002
10 8.001 8.002 8.003
表4 10个参考销孔的第二次内径尺寸检测
Figure BDA0002756876230000072
Figure BDA0002756876230000081
综上，表1和表2为测量出的检验量棒的尺寸D1，表3和表4为测量出的参考销孔的尺寸D2，根据上述数据记录二者之间的最小间隙δ＝D2-D1，同时记录最大能塞入产品销孔的检验量棒的尺寸为D4以及最小过盈量μ，根据上述数据确定能塞入产品销孔的最大产品圆柱销的尺寸D5，即最佳的可配选的产品圆柱销尺寸D5＝D4+μ+δ。
具体的，从孔底的测量数据以及检验量棒检测数据及两者塞测可知，可塞入的间隙范围是0.003-0.005毫米，最小间隙δ＝0.003毫米。另外，液氮冷套后不同时间下的收缩量λ也有所不同：10分钟的收缩量λ为0.001毫米；20分钟的收缩量λ为0.013毫米；30分钟的收缩量λ为0.015毫米。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.通过参考销孔和多档尺寸的检验量棒确定检验量棒塞入参考销孔后的最小间隙δ
S11.利用高精度机床在试块上垂直加工出一个高精度孔作为参考销孔，定义参考销孔的内径尺寸为D2，参考销孔的内径尺寸与产品销孔的尺寸相同，参考销孔的圆柱度高于产品销孔的圆柱度；
S12.利用高精度机床在试块上加工圆柱形的多档尺寸的检验量棒，定义检验量棒的外径尺寸为D1；
S13.在同条件的恒温实验室中测量参考销孔的内径尺寸D2和检验量棒的外径尺寸D1；
S14.将不同尺寸的检验量棒塞进参考销孔，测量二者之间的间隙D2-D1，得到最小间隙δ；
S2.利用高精度机床加工出高精度产品销孔，同时加工出多档外径尺寸的高精度产品圆柱销；
S3.针对步骤S1中制造出的检验量棒和S2中制造出的产品销孔进行塞测试验，将能塞入产品销孔的最大的检验量棒外径尺寸定义为D4；
S4.针对步骤S2中制造出的产品圆柱销和产品销孔进行液氮冷套，确定在保证最小过盈量μ的前提下能塞入产品销孔中的产品圆柱销；
S5.针对步骤S2中制造出的产品圆柱销进行液氮冷却试验，液氮冷却试验会使产品圆柱销产生尺寸的收缩，定义收缩后的产品圆柱销为D5并测量收缩量λ，确定产品圆柱销的收缩量λ和时间的关系，保证收缩量λ大于最小过盈量μ和最小间隙δ之和，保证液氮后产品圆柱销D5收缩到D4及以下值；
S6.确定配选的最佳的产品圆柱销
S61.记录设计要求的最小过盈量μ；
S62.记录最小间隙δ；
S63.通过公式D5＝D4+μ+δ计算出满足该公式的D5的数值，对应的D5的数值即为配选的最佳的产品圆柱销的液氮冷却试验后的尺寸。
2.如权利要求1所述的一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，其特征在于，步骤S4包括以下步骤：
S41.设计给定出基本过盈量μ1，设定μ1为0.003毫米；
S42.针对产品圆柱销和产品销孔进行液氮冷套；
S43.确定最大过盈量μ2≤0.008毫米；
S44.根据设计给定80公斤的力用于检测产品圆柱销过盈力，选择产品圆柱销塞入产品销孔并测量过盈量μ0，当过盈量μ0＜μ1时，则推出产品圆柱销，更换直径增加0.002毫米的产品圆柱销，重复步骤S42，当产品圆柱销塞入产品销孔的过盈量μ0≥μ1时，记录此时μ0为最小过盈量μ。
3.如权利要求2所述的一种基于过盈量控制的圆柱销装配方法，其特征在于，步骤S44中采用以下步骤检测过盈力：
(1)将产品圆柱销液氮冷套入产品销孔中；
(2)产品圆柱销恢复常温后，将过盈力检测装置通过拉力推力计着力于产品圆柱销上，拧紧螺栓；
(3)向产品圆柱销施力，观察拉力推力计的显示表直至数据达到设计给定的80公斤。
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Application publication date: 20210219

Assignee: Hangzhou Steam Turbine Machinery Equipment Co.,Ltd.

Assignor: Hangzhou Turbine Power Group Co.,Ltd.

Contract record no.: X2022330000771

Denomination of invention: A Method of Cylindrical Pin Assembly Based on Interference Control

Granted publication date: 20220524

License type: Common License

Record date: 20221226