裝配尺寸鏈的計算

裝配工藝與尺寸鏈按規(guī)定的技術(shù)要求，將零件、組件和部件進(jìn)行配合和聯(lián)接，使之成為半成品或成品的工藝過程稱為裝配把零件、組件裝配成部件的過程稱為部裝把零件、組件和部件裝配成產(chǎn)品的過程稱為總裝基本概念2021/7/11機(jī)器裝配精度裝配精度的內(nèi)容尺寸精度位置精度運(yùn)動精度接觸精度2021/7/12裝配精度與零件精度的關(guān)系機(jī)器的質(zhì)量是通過裝配質(zhì)量最終得以保證的，裝配工藝方法對保證機(jī)器的質(zhì)量有著很重要的作用

如果裝配不當(dāng)，即使零件的加工質(zhì)量再高，仍可能出現(xiàn)不合格產(chǎn)品

相反，即使零件的加工質(zhì)量不是很高，但在裝配時采用了合適的工藝方法，依然可能使產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的精度要求

產(chǎn)品的質(zhì)量取決于：2021/7/13影響裝配精度的因素零件的加工精度零件之間的配合要求和接觸質(zhì)量零件的變形旋轉(zhuǎn)零件的不平衡工人的裝配技術(shù)2021/7/144.9.1裝配尺寸鏈機(jī)械制造基礎(chǔ)——第12章2021/7/15目的：1、機(jī)械產(chǎn)品、工裝夾具等設(shè)計過程中，從裝配圖拆畫零件圖時，確定每個零件的尺寸公差和偏差2、確定用什么方法來保證裝配精度重點(diǎn)：裝配尺寸鏈的解算與應(yīng)用2021/7/16車床尾座部件：要保證裝配間隙A0，標(biāo)注零件尺寸公差和偏差2021/7/17上學(xué)期設(shè)計的多軸鉆床A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A02021/7/18裝配尺寸鏈的基本概念及其特征機(jī)器裝配過程中，由相關(guān)零件的尺寸或相互位置關(guān)系所組成的尺寸鏈，稱為裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈的特點(diǎn)封閉環(huán)是裝配時要保證的裝配精度或技術(shù)要求各組成環(huán)分別屬于不同的零件或部件2021/7/19裝配尺寸鏈的建立1）看圖：看清裝配關(guān)系，找到各零件的裝配基準(zhǔn)2）明確裝配要求→封閉環(huán)遵守最短路線原則：組成環(huán)數(shù)等于相關(guān)零件數(shù)，即一件一環(huán)3）查找組成環(huán)：從封閉環(huán)起2021/7/110一件一環(huán)原則（b錯）2021/7/111精度低時適當(dāng)簡化

精度高時考慮配合間隙和形位公差。2021/7/1122021/7/113最短路線原則2021/7/1144.9.2裝配方法的選擇（保證裝配精度的工藝方法）機(jī)械制造基礎(chǔ)——第12章2021/7/115

在裝配過程中，零件互換后仍能達(dá)到裝配精度要求的裝配方法。實(shí)質(zhì)

其實(shí)質(zhì)是用控制零件加工誤差來保證裝配精度。1、互換法

根據(jù)零件的互換程度不同，互換法又可分為完全互換法和不完全互換法2021/7/116

合格的零件在進(jìn)入裝配時，不經(jīng)任何選擇、調(diào)整和修配就可以使裝配對象全部達(dá)到裝配精度的裝配方法，稱之為完全互換法。定義方法

其方法是各有關(guān)零件公差之和應(yīng)小于或等于裝配公差。（1）完全互換法2021/7/117用極值法解尺寸鏈與解算工藝尺寸鏈的計算公式相同①計算封閉環(huán)的基本尺寸，定出其上下偏差②計算各組成環(huán)的平均公差③選協(xié)調(diào)環(huán)，分配公差，確定偏差④計算協(xié)調(diào)環(huán)的上、下偏差計算步驟2021/7/118解：1、完全互換法

①畫出裝配尺寸鏈圖,其中

A1

A2為增環(huán)，A3、A4

A5為減環(huán)，A0為封閉環(huán)。

例：齒輪箱部件中，要求裝配后的軸向間隙0.2~0.7mm。有關(guān)零件基本尺寸是：A1=122，A2=28，A3=5，A4=140，A5=5。分別按極值法和概率法確定各組成環(huán)零件尺寸的公差及上下偏差。+0.2A0=(A1+A2)-(A3+A4+A5)=150-150=0②確定各組成環(huán)尺寸公差和上下偏差

T1+T2+T3+T4+T5≤T0′=0.50TavA=

T0L/5=0.1考慮加工難易調(diào)整各公差T1=0.2，T2=0.1，T3=T5=0.05按入體原則分配公差。留A4為協(xié)調(diào)環(huán)，按尺寸鏈計算③確定協(xié)調(diào)環(huán)公差及上下偏差

T4=T0–

T1–

T2–

T3–T5=0.1EIA0=EIA1+EIA2–ESA3–ESA4–ESA5ESA0=ESA1+ESA2–EIA3–EIA4–EIA5

ESA4=–0.20EIA4=–0.30

A4=140-0.20-0.30③確定協(xié)調(diào)環(huán)公差及上下偏差

T4=T0–

T1–

T2–

T3–T5=0.1EIA0=EIA1+EIA2–ESA3–ESA4–ESA5ESA0=ESA1+ESA2–EIA3–EIA4–EIA5

ESA4=–0.20EIA4=–0.30

A4=140-0.20-0.302021/7/119特點(diǎn)應(yīng)用特點(diǎn)：裝配工作簡單，生產(chǎn)率高，有利于組成流水生產(chǎn)、協(xié)作生產(chǎn)，同時也有利于維修和配件制造，生產(chǎn)成本低。

但當(dāng)裝配精度要求較高，組成環(huán)較多時，零件難以按經(jīng)濟(jì)精度制造。用于少環(huán)尺寸鏈或精度不高的多環(huán)尺寸鏈中。適用于任何生產(chǎn)類型。

2021/7/120（2）大數(shù)互換法（不完全互換法）指機(jī)器或部件的所有合格零件，在裝配時無須選擇、修配或改變其大小或位置，裝入后即能使絕大多數(shù)裝配對象達(dá)到裝配精度的裝配方法。定義實(shí)質(zhì)方法其實(shí)質(zhì)是零件按經(jīng)濟(jì)精度制造，公差適當(dāng)放大，零件加工容易，但會使少數(shù)產(chǎn)品裝配精度達(dá)不到要求，但這是小概率事情，總體經(jīng)濟(jì)可行。各有關(guān)零件公差平方之和應(yīng)小于或等于裝配公差的平方。2021/7/121用概率法解尺寸鏈：

設(shè)各環(huán)尺寸正態(tài)分布，尺寸分布中心與公差帶中心重合。

①確定各組成環(huán)尺寸公差及偏差ξi=∣1∣，ki=1各組成環(huán)平均公差

按加工難易，調(diào)整各組成環(huán)公差：T1=0.4，T2=0.2，T3=T5=0.08，按入體原則分配公差②確定協(xié)調(diào)環(huán)公差及上下偏差

0.52=0.42+0.22+0.082+T42+0.082T4=0.192

中間偏差Δ0=(Δ1+Δ2)-(Δ3+Δ4+Δ5)Δi=(ESi+EIi)/2

Δ4=-0.07ESA4=Δ4+T4/2=+0.026EIA4=Δ4－T4/2=－0.166

注意：不能用極值法的公式計算上下偏差，只能先計算中間偏差，再加減半個公差！2021/7/122③核算封閉環(huán)的極限偏差

Δ0=(Δ1+Δ2)-(Δ3+Δ4+Δ5)=(0.2+0.1)-(-0.04-0.07-0.04)=0.45T02=T12+T22+T32+T42+T52T0=0.5求封閉環(huán)極限偏差，得：

ESA0=Δ0+T0/2=0.70EIA0=Δ0－T0/2=0.20

由以上兩種方法的解算結(jié)果看出:

概率法算得的各組成環(huán)公差比極值法約擴(kuò)大了一倍但必須是大批量生產(chǎn)才行。

2021/7/123特點(diǎn)應(yīng)用特點(diǎn)：擴(kuò)大了組成環(huán)的制造公差，零件制造成本低，裝配過程簡單，生產(chǎn)效率高。

但會有少數(shù)產(chǎn)品達(dá)不到規(guī)定的裝配精度要求，要采取另外的返修措施。用于大批大量生產(chǎn)中裝配精度要求高、組成環(huán)較多的尺寸鏈中。

2021/7/1242.選配法（1）直接選配法（2）分組選配法（3）復(fù)合選配法將配合零件按經(jīng)濟(jì)精度制造，然后，選擇合適的零件進(jìn)行裝配，以保證裝配精度的一種方法。2021/7/125

裝配工人從許多待裝配的零件中，憑經(jīng)驗(yàn)挑選合格的零件通過試湊進(jìn)行裝配的方法。優(yōu)點(diǎn)：簡單，不需要將零件分組，但挑選零件時間長，勞動量大，裝配質(zhì)量取決于工人的技術(shù)水平，不宜用于節(jié)拍要求較嚴(yán)的大批大量生產(chǎn)。這種裝配方法沒有互換性。（1）直接選配法2021/7/126（2）分組選配法

可將組成環(huán)公差增大若干倍（一般為2～４倍），使組成環(huán)零件可以按經(jīng)濟(jì)精度進(jìn)行加工，然后再將各組成環(huán)按實(shí)際尺寸大小分為若干組，各對應(yīng)組進(jìn)行裝配，同組零件具有互換性，并保證全部裝配對象達(dá)到規(guī)定的裝配精度，這就是分組法。定義實(shí)質(zhì)

其實(shí)質(zhì)是零件按經(jīng)濟(jì)精度制造，公差適當(dāng)放大，零件加工容易，按實(shí)際尺寸測量分組，對應(yīng)組完全互換裝配，達(dá)到裝配精度要求。2021/7/127右圖所示為發(fā)動機(jī)活塞、活塞銷和連桿的組裝簡圖，其中活塞銷與活塞銷孔為過盈配合，活塞銷與連桿小頭孔為間隙配合。根據(jù)裝配技術(shù)要求，活塞銷孔直徑D與活塞銷直徑d在冷態(tài)裝配時，應(yīng)有0.0025～0.0075mm的過盈量。分組選配法計算2021/7/128活塞、活塞銷和連桿分組裝配實(shí)例a)組裝簡圖b)分組示意圖1－活塞2－連桿3－活塞銷4－擋圈從公差與配合的知識可知：Ymin=ESD-eid=-0.0025mmYmax=EID-esd=-0.0075mmYmin-Ymax=T0=TD+Td=0.005mm采用完全互換法裝配

①銷與銷孔的平均公差：TD=Td=0.0025mm②∵一軸配兩孔，∴先定軸：設(shè)銷直徑為③計算銷孔直徑為

2021/7/129

采用分組裝配法①將它們的公差都按同方向放大四倍，（下偏差不動，上偏差上移）得

d=，D=。②按尺寸大小分成四組，列表，工件按組涂上不同顏色便于分組裝配。

2021/7/130圖示為活塞銷與活塞銷孔的裝配，直徑為28mm，過盈量為0.0025~0.0075mm2021/7/131

1)配合件公差應(yīng)當(dāng)相等；公差要向同方向增大；增大的倍數(shù)要等于分組數(shù)。2）要保證分組后各組的配合精度和配合性質(zhì)符合原設(shè)計要求，原規(guī)定的形位公差和表面粗糙度值不能隨公差增大而增大。

3)

為保證對應(yīng)組內(nèi)相配件數(shù)量的配套，相配件的尺寸分布應(yīng)相同。不配套的零件聚集至一定數(shù)量時，專門加工一批零件與之配套。

4)

分組數(shù)不宜太多。

分組法只適用于封閉環(huán)精度要求很高的少環(huán)尺寸鏈，一般相關(guān)零件只有2~3個。應(yīng)用分組裝配法必須注意以下幾點(diǎn)2021/7/132特點(diǎn)應(yīng)用特點(diǎn)：擴(kuò)大了組成環(huán)的制造公差，零件制造不高，但可獲得高的裝配精度。

但增加了零件測量、分組、存儲、運(yùn)輸?shù)墓ぷ髁俊?/p>

用于大批大量生產(chǎn)中裝配精度要求高、組成環(huán)數(shù)少的裝配尺寸鏈中。

2021/7/133將上述兩種方法的綜合，即將零件預(yù)先測量分組，裝配時再在各對應(yīng)組內(nèi)憑工人經(jīng)驗(yàn)直接選配。特點(diǎn)：配合件公差可以不等，裝配質(zhì)量高，且裝配速度較快，能滿足一定的生產(chǎn)節(jié)拍要求。（3）復(fù)合選配法2021/7/1343.修配法各組成環(huán)均按經(jīng)濟(jì)精度制造，而對其中某一環(huán)（稱補(bǔ)償環(huán)或修配環(huán)）預(yù)留一定的修配量，在裝配時用鉗工或機(jī)械加工的方法將修配量去除，使裝配對象達(dá)到設(shè)計所要求的裝配精度。定義實(shí)質(zhì)其實(shí)質(zhì)是裝配時去除補(bǔ)償環(huán)的部分材料以改變其實(shí)際尺寸，使封閉環(huán)達(dá)到其公差與極限偏差要求的裝配方法。2021/7/135特點(diǎn)應(yīng)用特點(diǎn)：組成環(huán)可按經(jīng)濟(jì)精度制造，但可獲得高的裝配精度。

但增加了修配工作,生產(chǎn)效率低,對裝配工人技術(shù)要求高。用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、尺寸鏈環(huán)數(shù)較多、產(chǎn)品精度要求高的單件小批生產(chǎn)的場合。（1）單件修配法（2）合并加工修配法（3）自身加工修配法修配方法2021/7/136應(yīng)用單件修配法必須注意以下幾點(diǎn)修配環(huán)的選擇（1）易于修配、便于裝卸（2）盡量不選公共環(huán)為修配環(huán)2021/7/137單件修配法解算步驟（1）建立裝配尺寸鏈（2）選擇修配環(huán)：原則：①便于拆裝、易于修配；②不是公共環(huán)。（3）確定其他組成環(huán)尺寸的公差和偏差（4）驗(yàn)算最大修配量Fmax=T’0-T0不可過大（5）計算修配環(huán)尺寸的上下偏差

要點(diǎn)：確保有修配余量,只有1個偏差可以用極值法的公式：原則另一個偏差用加上或減去公差的辦法計算2021/7/138

右圖是CA6140臥室車床主軸局部的裝配簡圖

要求A0=0.1~0.35mm ,已知各組成環(huán)的基本尺寸為A1=43mm,A2=5mm,A3=30mm,A4=3mm,A5=5mm,A4為標(biāo)準(zhǔn)尺寸,試按修配法求出各組成環(huán)的公差及上、下偏差。A1A4A5A3A0A22021/7/1394、調(diào)整法組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)精度加工，采用調(diào)整的方法改變某個組成環(huán)（稱補(bǔ)償環(huán)或調(diào)整環(huán)）的實(shí)際尺寸或位置，使封閉環(huán)達(dá)到其公差和極限偏差的要求。定義實(shí)質(zhì)其實(shí)質(zhì)是裝配時調(diào)節(jié)調(diào)整件的相對位置，或選用合適的調(diào)整件，使封閉環(huán)達(dá)到其公差與極限偏差要求的裝配方法。2021/7/140調(diào)整法有三種方法：可動調(diào)整法選定某個零件為調(diào)整環(huán)，根據(jù)封閉環(huán)的精度要求，采用改變調(diào)整環(huán)的位置，即移動、旋轉(zhuǎn)或移動旋轉(zhuǎn)同時進(jìn)行，以達(dá)到裝配精度的方法。2021/7/1412021/7/1422021/7/143需要計算調(diào)整環(huán)的各檔尺寸及其偏差固定調(diào)整法選擇一個組成環(huán)作調(diào)整環(huán)，作為調(diào)整環(huán)的零件是按一定尺寸間隔制成的一組零件，裝配時根據(jù)封閉環(huán)超差的大小，從中選出某一尺寸等級適當(dāng)?shù)牧慵磉M(jìn)行補(bǔ)償，從而保證規(guī)定的裝配精度。通常使用的調(diào)整環(huán)有墊圈、墊片、軸套等。2021/7/1441、建立尺寸鏈2、選擇調(diào)整環(huán)：選A53、確定組成環(huán)公差、偏差4、確定調(diào)整范圍δs=T1+T2+T3+T45、確定分組數(shù)