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錐孔軸結構中該如何設計錐度角的公差
發(fā)布時間：2023-02-13
在設計工作中，我們會遇到一些錐孔軸配合的結構，該結構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？下面我們通過一個案例進行分析，產(chǎn)品結構如圖1所示。
（圖1）
在此結構中，錐度角的公差一般會有3種標注方式（角度公差大小一致，公差帶位置不同）；標注方式一如圖2所示、標注方式二如圖3所示、標注方式三如圖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到孔左端起錐點的距離為參考（如圖5所示），通過尺寸鏈計算來對比三種標注方法對我們的軸向裝配精度X會產(chǎn)生哪些影響。
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（圖5）
標注方式一：此時軸的錐度角小于孔錐度角，孔軸在左側接觸，我們可得到如圖6所示的尺寸關系。
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（圖6）
在DCC中繪制尺寸鏈圖（如圖7所示）進行計算，極值法計算結果如圖8所示：
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（圖7）
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（圖8）
標注方式二：此時軸的錐度角大于孔錐度角，孔軸的圓錐面在右側接觸，我們可得到如圖9、10、11所示的尺寸關系。
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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）進行計算，極值法計算結果如圖13所示：
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（圖12）
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（圖13）
標注方式三：軸的錐度角α1和孔錐度角α2都標注相同的對稱公差，此時因α1和α2公差帶重合，α1和α2的相對大小不確定;當α1＜α2時，適用圖7的公差模型；當α1＞α2時，適用圖12的公差模型，帶入?yún)?shù)計算可得極值法計算結果如圖14、15所示。
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（圖14）
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（圖15）
圖14計算結果的前提是α1＜α2，α1為減環(huán)，所以α1的公差在-20′時，X1的極大值為真值，α1在趨近20′的公差時，無法保證α1＜α2的計算前提，極小值為假值應舍去。
圖14的計算結果的前提是α1＞α2，α1為減環(huán)，所以α1的公差在20′時，X1的極小值為真值，α1在趨近-20′的公差時，無法保證α1＞α2的計算前提，極大值為假值應舍去。
所以，最終第三種標注方式，X3的值為8.66025（0.23285，-0.17424）。三種標注方式最終的計算結果統(tǒng)計如下表所示：
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對比計算結果可以發(fā)現(xiàn)，當關注點為軸左端起錐點到孔左端起錐點裝配精度，標注方式一閉環(huán)累積的誤差最小，裝配精度最高。
若產(chǎn)品的關注點為軸右端起錐點到孔右端起錐點裝配精度，此時標注方式二閉環(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，標注方式一和標注方式二的孔/軸錐度角的極限差值較大，會導致錐面之間的間隙較大，不利于產(chǎn)品的密封性，如果產(chǎn)品的關注點在密封性上，對軸向定位精度要求不高，那么應該采用標注方式三。