轴孔的装配方法与流程

[0001]
本公开属于机械装配领域，特别涉及一种轴孔的装配方法。


背景技术：

[0002]
轴和孔之间的装配，是在机械装配领域中较为常见的装配方式。
[0003]
现有一种大型卷筒组件，其中涉及到卷筒和芯轴之间的装配。由于卷筒和芯轴之间过盈配合，且过盈量较大，所以需要采用热装的装配方式。热装指的是利用热胀冷缩的原理，将卷筒加热，使得卷筒中的孔径扩大，以便于芯轴插入。待芯轴插入后，卷筒冷却，使得卷筒中的孔径恢复，以完成芯轴和卷筒之间的装配。
[0004]
然而，在卷筒冷却的过程中，不仅其孔径将变小，其轴长也随之变小，这样就会导致卷筒和芯轴之间的轴向限位出现松动，进而导致卷筒和芯轴之间的轴向装配精度受到影响。


技术实现要素：

[0005]
本公开实施例提供了一种轴孔的装配方法，可以保证轴和孔在热装时的轴向装配精度。所述技术方案如下：
[0006]
本公开实施例提供了一种轴孔的装配方法，包括：
[0007]
提供芯轴，使得所述芯轴包括轴肩、同轴连接在一起的第一配合轴段和第二配合轴段，所述轴肩同轴连接在所述第一配合轴段的外周壁上，且远离所述第二配合轴段；
[0008]
提供卷筒，使得所述卷筒包括同轴布置的第一配合轴孔和第二配合轴孔，所述第一配合轴孔与所述第一配合轴段之间的最小过盈量，大于所述第二配合轴孔与所述第二配合轴段之间的最大过盈量；
[0009]
加热所述卷筒；
[0010]
将所述芯轴插装至所述卷筒中，使得所述轴肩与所述第一配合轴孔的端部相抵，所述第一配合轴段位于所述第一配合轴孔中，第二配合轴段位于所述第二配合轴孔中；
[0011]
冷却所述卷筒。
[0012]
进一步的，所述第一配合轴孔与所述第一配合轴段之间的最小过盈量，大于所述第二配合轴孔与所述第二配合轴段之间的最大过盈量，包括：
[0013]
所述第一配合轴孔与所述第一配合轴段之间的配合公差为h8/p7，所述第二配合轴孔与所述第二配合轴段之间的配合公差为h8/k7。
[0014]
进一步的，所述提供卷筒，包括：
[0015]
加长所述第二配合轴孔的孔长，使得所述第二配合轴孔的孔长大于所述第一配合轴孔的孔长3-7mm。
[0016]
进一步的，所述提供卷筒，还包括：
[0017]
加大所述第一配合轴孔的孔径，使得所述第一配合轴孔的孔径大于所述第二配合轴孔的孔径3-7mm。
[0018]
进一步的，在所述加热所述卷筒之前，所述装配方法包括：
[0019]
将所述卷筒竖直放置，使得所述第一配合轴孔和所述第二配合轴孔垂直水平面，且所述第一配合轴孔位于所述第二配合轴孔的上方。
[0020]
进一步的，所述将所述卷筒竖直放置，包括：
[0021]
提供支架；
[0022]
将所述卷筒搁置在所述支架上。
[0023]
进一步的，所述将所述芯轴插装至所述卷筒中，包括：
[0024]
起吊所述芯轴，使得所述第一配合轴段位于所述第二配合轴段的上方；
[0025]
将所述第二配合轴段对准所述第一配合轴孔，并下放所述芯轴。
[0026]
进一步的，在所述将所述芯轴插装至所述卷筒中之后，所述装配方法还包括：
[0027]
提供重物；
[0028]
将所述重物放置在所述第一配合轴段的远离所述第二配合轴段的端部，使得所述重物的重力方向与所述第一配合轴段的轴向相同。
[0029]
进一步的，所述提供重物，包括：
[0030]
使得所述重物的重力大于所述第一配合轴段与所述第一配合轴孔之间的最大摩擦力。
[0031]
进一步的，所述将所述重物放置在所述第一配合轴段的远离所述第二配合轴段的端部，包括：
[0032]
在所述第一配合轴段与所述第一配合轴孔之间的摩擦力达到最大之前，放置所述重物。
[0033]
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0034]
通过本公开实施例提供的轴孔的装配方法来装配芯轴和卷筒时，首先，提供所需的芯轴和卷筒。然后，加热卷筒，利用热胀冷缩的原理，使得第一配合轴孔和第二配合轴孔的孔径涨大，以便于在后续步骤插入芯轴。接着，将芯轴插入卷筒，使得轴肩与第一配合轴孔的端部相抵，第一配合轴段位于第一配合轴孔中，第二配合轴段位于第二配合轴孔中，即芯轴和卷筒之间装配到位。最后，冷却卷筒，利用冷涨冷缩的原理，使得第一配合轴孔和第二配合轴孔的孔径缩小，以将芯轴夹紧在卷筒中。由于第一配合轴孔与第一配合轴段之间的最小过盈量，大于第二配合轴孔与第二配合轴段之间的最大过盈量，所以在冷却的过程中，第一配合轴孔先收缩到位，即第一配合轴孔和第一配合轴段之间先完成定位固定。而第二配合轴孔则继续收缩，在此过程中，第一配合轴孔和第一配合轴段之间的轴向位置和径向位置均不再变化，轴肩的定位也不受到影响。随后，第二配合轴孔也收缩到位，即第二配合轴孔和第二配合轴段之间后完成定位固定，从而完成芯轴和卷筒之间的全部装配工作。
[0035]
也就是说，通过靠近轴肩的第一配合轴孔和第一配合轴段的先行定位，使得随后的冷却收缩过程并不会影响轴肩的轴向定位，保证了芯轴和卷筒在热装时的轴向装配精度。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]
图1是本公开实施例提供的大型卷筒组件的剖视图；
[0038]
图2是本公开实施例提供的一种轴孔的装配方法的流程图；
[0039]
图3是本公开实施例提供的芯轴的结构示意图；
[0040]
图4是本公开实施例提供的卷筒的剖视图；
[0041]
图5是本公开实施例提供的另一种轴孔的装配方法；
[0042]
图6是本公开实施例提供的卷筒的放置示意图；
[0043]
图7是本公开实施例提供的装配过程示意图；
[0044]
图8是本公开实施例提供的装配过程示意图。
[0045]
图中各符号表示含义如下：
[0046]
100、芯轴；110、轴肩；120、第一配合轴段；130、第二配合轴段；140、吊耳；
[0047]
200、卷筒；210、第一配合轴孔；220、第二配合轴孔；
[0048]
300、支架；
[0049]
400、重物。
具体实施方式
[0050]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0051]
现有一种大型卷筒200组件，图1为该大型卷筒200组件的剖视图，参见图1，其主要包括芯轴100和卷筒200，芯轴100同轴插装在卷筒200中，芯轴100和卷筒200之间过渡配合或者过盈配合。卷筒200的长度为7000mm，卷筒200中的用于容置芯轴100的轴孔内径为1020mm。
[0052]
由于芯轴100和卷筒200之间过渡配合或者过盈配合，且过盈量较大，所以需要采用热装的装配方式。热装指的是利用热胀冷缩的原理，将卷筒200加热，使得卷筒200中的孔径扩大，以便于芯轴100插入。待芯轴100插入后，卷筒200冷却，使得卷筒200中的孔径恢复，以完成芯轴100和卷筒200之间的装配。
[0053]
然而，在卷筒200冷却的过程中，不仅其孔径将变小，其轴长也随之变小，这样就会导致卷筒200和芯轴100之间的轴向限位出现松动，进而导致卷筒200和芯轴100之间的轴向装配精度受到影响。
[0054]
为了解决上述问题，本公开实施例提供了一种轴孔的装配方法，图2为该装配方法的流程图，如图2所示，该装配方法包括：
[0055]
步骤201：提供芯轴100(参见图3)，该芯轴100为待装配的芯轴100。该芯轴100包括轴肩110、同轴连接在一起的第一配合轴段120和第二配合轴段130，轴肩110同轴连接在第一配合轴段120的外周壁上，且远离第二配合轴段130。
[0056]
步骤202：提供卷筒200(参见图4)，该卷筒200为待装配的卷筒200。该卷筒200包括同轴布置的第一配合轴孔210和第二配合轴孔220，第一配合轴孔210与第一配合轴段120之间的最小过盈量，大于第二配合轴孔220与第二配合轴段130之间的最大过盈量。
[0057]
步骤203：加热卷筒200。
[0058]
步骤204：将芯轴100插装至卷筒200中，使得轴肩110与第一配合轴孔210的端部相抵，第一配合轴段120位于第一配合轴孔210中，第二配合轴段130位于第二配合轴孔220中。
[0059]
步骤205：冷却卷筒200。
[0060]
通过本公开实施例提供的轴孔的装配方法来装配芯轴100和卷筒200时，首先，提供所需的芯轴100和卷筒200。然后，加热卷筒200，利用热胀冷缩的原理，使得第一配合轴孔210和第二配合轴孔220的孔径涨大，以便于在后续步骤插入芯轴100。接着，将芯轴100插入卷筒200，使得轴肩110与第一配合轴孔210的端部相抵，第一配合轴段120位于第一配合轴孔210中，第二配合轴段130位于第二配合轴孔220中，即芯轴100和卷筒200之间装配到位。最后，冷却卷筒200，利用冷涨冷缩的原理，使得第一配合轴孔210和第二配合轴孔220的孔径缩小，以将芯轴100夹紧在卷筒200中。由于第一配合轴孔210与第一配合轴段120之间的最小过盈量，大于第二配合轴孔220与第二配合轴段130之间的最大过盈量，所以在冷却的过程中，第一配合轴孔210先收缩到位，即第一配合轴孔210和第一配合轴段120之间先完成定位固定。而第二配合轴孔220则继续收缩，在此过程中，第一配合轴孔210和第一配合轴段120之间的轴向位置和径向位置均不再变化，轴肩110的定位也不受到影响。随后，第二配合轴孔220也收缩到位，即第二配合轴孔220和第二配合轴段130之间后完成定位固定，从而完成芯轴100和卷筒200之间的全部装配工作。
[0061]
也就是说，通过靠近轴肩110的第一配合轴孔210和第一配合轴段120的先行定位，使得随后的冷却收缩过程并不会影响轴肩110的轴向定位，保证了芯轴100和卷筒200在热装时的轴向装配精度。
[0062]
图5为本公开实施例提供的另一种轴孔的装配方法，该装配方法同样适用于前文所述的大型卷筒200组件。如图5所示，该装配方法包括：
[0063]
步骤501：提供芯轴100，该芯轴100为待装配的芯轴100。
[0064]
该芯轴100的结构可参见图3，其结构与步骤201中所述的芯轴100相同，在此不再赘述。
[0065]
步骤502：提供卷筒200，该卷筒200为待装配的卷筒200。
[0066]
该卷筒200的结构可参见图4，其结构与步骤202中所述的卷筒200基本相同，区别在于尺寸。
[0067]
由前文所述可知，第一配合轴孔210与第一配合轴段120之间的最小过盈量，大于第二配合轴孔220与第二配合轴段130之间的最大过盈量。为了保证在后续步骤507的冷却过程中，第一配合轴孔210能够先收缩到位，即第一配合轴孔210和第一配合轴段120之间先完成定位固定。在本公开实施例提供的装配方法中，第一配合轴孔210与第一配合轴段120之间的配合公差为h8/p7，第二配合轴孔220与第二配合轴段130之间的配合公差为h8/k7。
[0068]
在上述实现方式中，h8/p7指的是基本偏差为h、精度等级为8的孔与基本偏差为p、精度等级为7的轴进行的基孔制过渡配合。h8/k7指的是基本偏差为h、精度等级为8的孔与基本偏差为k、精度等级为7的轴进行的基孔制过渡配合。由此可见，第一配合轴孔210与第一配合轴段120之间的最小过盈量，是大于第二配合轴孔220与第二配合轴段130之间的最大过盈量的，所以在后续步骤507冷却的过程中，第一配合轴孔210先收缩到位，即第一配合轴孔210和第一配合轴段120之间先完成定位固定。
[0069]
当然，在其他实施例中，第一配合轴孔210与第一配合轴段120之间的配合公差，以
及第二配合轴孔220与第二配合轴段130之间的配合公差可以根据实际需求进行调整，只要满足第一配合轴孔210与第一配合轴段120之间的最小过盈量，大于第二配合轴孔220与第二配合轴段130之间的最大过盈量这个要求即可。本公开对此不作限制。
[0070]
步骤503：将卷筒200竖直放置，使得第一配合轴孔210和第二配合轴孔220垂直水平面，且第一配合轴孔210位于第二配合轴孔220的上方。
[0071]
这样，可以不仅便于后续步骤504中的加热，还便于后续步骤505中的芯轴100装配。
[0072]
可选地，步骤503可以通过以下方式实现：
[0073]
首先，提供支架300(参见图6)。
[0074]
由于在步骤504中会对卷筒200进行加热，所以支架300需要为耐高温的材质，并且能够具有一定的强度，以稳固的支撑卷筒200。举例来说，支架300由热强钢等材质制造。
[0075]
然后，将卷筒200搁置在支架300上。
[0076]
为了保证支架300对卷筒200的稳固支撑，支架300上可以具有凹槽，用于容置卷筒200的端部。
[0077]
步骤504：加热卷筒200。
[0078]
这样，可以利用热胀冷缩的原理，使得第一配合轴孔210和第二配合轴孔220的孔径涨大，以便于在步骤505中将芯轴100插装至卷筒200中。
[0079]
需要说明的是，在加热后，第一配合轴孔210和第二配合轴孔220的孔径需要胀大到满足热装最小间隙。那么，第一配合轴孔210和第二配合轴孔220的孔径的热膨胀量等于各自的过盈量与热装最小间隙之合。
[0080]
并且，热装最小间隙和加热量，均可参考jb/t5000.8《重型机械通用技术条件装配》相关条款选取和计算。
[0081]
示例性地，步骤504可以通过电磁加热、灯照加热等方式实现。本公开对此不作限制。
[0082]
步骤505：将芯轴100插装至卷筒200中，使得轴肩110与第一配合轴孔210的端部相抵，第一配合轴段120位于第一配合轴孔210中，第二配合轴段130位于第二配合轴孔220中。
[0083]
可选地，步骤505可以通过以下方式实现：
[0084]
首先，起吊芯轴100，使得第一配合轴段120位于第二配合轴段130的上方(参见图7)。
[0085]
示例性地，可以通过吊车、行车等设备来起吊芯轴100。
[0086]
为了便于吊装芯轴100，可以在芯轴100的靠近第一配合轴段120的端部固定一个吊耳140。吊耳140可以通过焊接的方式固定，在大型卷筒组件完整装配完毕后，再拆卸下来，从而不会影响到大型卷筒组件的正常工作。
[0087]
然后，将第二配合轴段130对准第一配合轴孔210，并下放芯轴100(参见图8)。这样，可以利用芯轴100自身的重力，以实现芯轴100在卷筒200中的移动，即使得第一配合轴段120能够穿过第二配合轴孔220，最终位于第一配合轴孔210中。
[0088]
由于卷筒200和芯轴100的尺寸都较为庞大，所以考虑到装配工艺性，为了避免第一配合轴段120在穿过第二配合轴孔220时产生卡阻，在本实施例中，加大第一配合轴孔210的孔径，使得第一配合轴孔210的孔径大于第二配合轴孔220的孔径3-7mm。这样，就能够保
证第一配合轴段120顺利的穿过第二配合轴孔220。
[0089]
示例性地，第一配合轴孔210的孔径大于第二配合轴孔220的孔径5mm。在此情况下，若第二配合轴孔220的内径为1020mm，那么第一配合轴孔210的内径即为1025mm。
[0090]
可选地，可以在设计的时候就将第一配合轴孔210的孔径增大，这样在生产制造时就能得到增大后的第一配合轴孔210。除此之外，还可以后期对第一配合轴孔210的内壁进行打磨，以增大第二配合轴孔220的孔径。
[0091]
步骤506：提供重物400，将重物400放置在第一配合轴段120的远离第二配合轴段130的端部，使得重物400的重力方向与第一配合轴段120的轴向相同。
[0092]
由前文所述可知，在轴肩110与第一配合轴孔210的端部相抵时，芯轴100和卷筒200之间的轴向装配是到位的。由于芯轴100是由上至下插入卷筒200的，所以在第一配合轴段120的远离第二配合轴段130的端部放置重物400，能够利用重物400的重力，使得轴肩110始终被压在第一配合轴孔210的端部，从而保证了芯轴100和卷筒200之间的轴向装配精度。
[0093]
为了保证重物400的下压效果，可选地，使得重物400的重力大于第一配合轴段120与第一配合轴孔210之间的最大摩擦力。
[0094]
容易理解的是，在第一配合轴孔210未完全冷却收缩之前，即与第一配合轴段120之间的热装最小间隙还存在时，第一配合轴段120与第一配合轴孔210之间的摩擦力是较小的，重物400下压芯轴100的效果自然也是更好的。而随着冷却，第一配合轴孔210与第一配合轴段120之间的热装最小间隙将消失，第一配合轴段120与第一配合轴孔210之间的摩擦力也将随之达到最大，此时重物400下压芯轴100的效果不佳。基于此，在本实施例中，需要在第一配合轴段120与第一配合轴孔210之间的摩擦力达到最大之前，放置重物400。
[0095]
步骤507：冷却卷筒200。
[0096]
这样，可以利用冷涨冷缩的原理，使得第一配合轴孔210和第二配合轴孔220的孔径缩小，以将芯轴100夹紧在卷筒200中。
[0097]
在本实施例中，由于在冷却过程中，第二配合轴孔220的收缩量更大，收缩时间更长，所以为了避免收缩后的第二配合轴孔220和第二配合轴段130之间出现应力集中的问题，可选地，加长第二配合轴孔220的孔长，使得第二配合轴孔220的孔长大于第一配合轴孔210的孔长3-7mm。
[0098]
在上述实现方式中，由于第二配合轴孔220的孔长得到了增长，所以加大了第二配合轴孔220和第二配合轴段130之间的接触面积，避免了应力集中的问题。
[0099]
示例性地，可以在设计的时候就将第二配合轴孔220的孔长增长，这样在生产制造时就能得到增长后的第二配合轴孔220。除此之外，还可以另外在第二配合轴孔220的两端同轴焊接管件，以增长第二配合轴孔220的孔长。
[0100]
可选地，分别等量增长第二配合轴孔220两端的轴长，这样可以避免因第二配合轴孔220的某一端长度不足，而导致第二配合轴段130滑出。
[0101]
举例来说，第一配合轴孔210的两端分别加长2.5mm，即第一配合轴孔210整体加长5mm。
[0102]
下面对本公开实施例提供的装配方法的实施流程进行简单的介绍：
[0103]
(1)、提供所需的芯轴100和卷筒200。
[0104]
(2)、加热卷筒200，利用热胀冷缩的原理，使得第一配合轴孔210和第二配合轴孔
220的孔径涨大，以便于在后续步骤插入芯轴100。
[0105]
(3)、将芯轴100插入卷筒200，使得轴肩110与第一配合轴孔210的端部相抵，第一配合轴段120位于第一配合轴孔210中，第二配合轴段130位于第二配合轴孔220中，即芯轴100和卷筒200之间装配到位。
[0106]
(4)将重物400放置在第一配合轴段120的远离第二配合轴段130的端部。
[0107]
(5)冷却卷筒200，利用冷涨冷缩的原理，使得第一配合轴孔210和第二配合轴孔220的孔径缩小，以将芯轴100夹紧在卷筒200中。
[0108]
在上述装配过程中，由于第一配合轴孔210与第一配合轴段120之间的最小过盈量，大于第二配合轴孔220与第二配合轴段130之间的最大过盈量，所以在冷却的过程中，第一配合轴孔210先收缩到位，即第一配合轴孔210和第一配合轴段120之间先完成定位固定。而第二配合轴孔220则继续收缩，在此过程中，第一配合轴孔210和第一配合轴段120之间的轴向位置和径向位置均不再变化，轴肩110的定位也不受到影响。随后，第二配合轴孔220也收缩到位，即第二配合轴孔220和第二配合轴段130之间后完成定位固定，从而完成芯轴100和卷筒200之间的全部装配工作。
[0109]
并且，由于在第一配合轴段120的远离第二配合轴段130的端部放置了重物400，所以能够利用重物400的重力，使得轴肩110始终被压在第一配合轴孔210的端部，从而保证了芯轴100和卷筒200之间的轴向装配精度。
[0110]
也就是说，通过靠近轴肩110的第一配合轴孔210和第一配合轴段120的先行定位，且放置了重物400，使得随后的冷却收缩过程并不会影响轴肩110的轴向定位，保证了芯轴100和卷筒200在热装时的轴向装配精度。
[0111]
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。