保证装配精度的装配方法

装配精度与装配尺寸链的基本概念概述在制造行业的产品设计、工艺规程设计、零部件加工和装配、技术测量等工作中，除了需要进行运动、强度和刚度等计算外，还必须进行几何精度的分析与计算（即精度设计），以确定机器零件的尺寸公差和形位公差，其目的是为了：保证产品质量→保证机器顺利装配→满足预定的功能要求。应用尺寸链理论，可以经济合理地确定构成机器、仪器等有关零件、部件的几何精度，以获得产品的；高质量、低成本和高生产率分析计算尺寸链应遵循：GB/T5847-2004《尺寸链计算方法》A、装配与装配精度按规定的技术要求，将零件、组件和部件进行配合和联接，使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配把零件、组件装配成部件的过程称为部装把零件、组件和部件装配成产品的过程称为总装基本概念装配精度与零件精度的关系机器的质量是通过装配质量最终得以保证的，装配工艺方法对保证机器的质量有着很重要的作用如果装配不当，即使零件的加工质量再高，仍可能出现不合格产品相反，即使零件的加工质量不是很高，但在装配时采用了合适的工艺方法，依然可能使产品达到规定的精度要求产品的质量取决于：装配精度与零件精度的关系影响装配精度的因素零件的加工精度零件之间的配合要求和接触质量零件的变形旋转零件的不平衡工人的装配技术B、装配尺寸链的基本概念及其特征机器装配过程中，由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链，称为装配尺寸链装配尺寸链的特点封闭环是装配时要保证的装配精度或技术要求各组成环分别属于不同的零件或部件C、装配尺寸链的建立1）看图：看清装配关系，找到各零件的装配基准2）明确装配要求→封闭环遵守最短路线原则：组成环数等于相关零件数，即一件一环3）查找组成环：从封闭环起一、尺寸链的定义及特点1.尺寸链——在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组，称为尺寸链。如下图间隙A0与其它五个尺寸连接成的封闭尺寸组，形成尺寸链。2.环——列入尺寸链中的每一个尺寸称为环。如上图中的A0、A1、A2、A3、A4、A5都是环。长度环用大写斜体拉丁字母A，B，C……表示；角度环用小写斜体希腊字母α，β等表示。3.封闭环——尺寸链中在装配过程或加工过程后自然形成的一环，称为封闭环。如上图中A0。封闭环的下角标“0”表示。4.组成环——尺寸链中对封闭环有影响的全部环，称为组成环。如上图中A1、A2、A3、A4、A5。组成环的下角标用阿拉伯数字表示。5.增环——尺寸链中某一类组成环，由于该类组成环的变动引起封闭环同向变动，该组成环为增环。如上图中的A3。6.减环——尺寸链中某一类组成环，由于该类组成环的变动引起封闭环的反向变动，该类组成环为减环。如上图中的A1、A2、A4、A5。7.补偿环——尺寸链中预先选定某一组成环，可以通过改变其大小或位置，使封闭环达到规定的要求，该组成环为补偿环。如下图中的L2。二、尺寸链的形成为分析与计算尺寸链的方便，通常按尺寸链的几何特征，功能要求，误差性质及环的相互关系与相互位置等不同观点，对尺寸链加以分类，得出尺寸链的不同形式。1.长度尺寸链与角度尺寸链①长度尺寸链——全部环为长度尺寸的尺寸链。如图1②角度尺寸链——全部环为角度尺寸的尺寸链。如图32.装配尺寸链、零件尺寸链和工艺尺寸链装配尺寸链与零件尺寸链统称为设计尺寸链①装配尺寸链——全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。如图4②零件尺寸链——全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链。如图5③工艺尺寸链——全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。如图6工艺尺寸指工艺尺寸，定位尺寸与基准尺寸等。C.尺寸链的算法1.分析确定增环及减环①用增环及减环的定义(组成环中的某类环的变动引起封闭环的同向变动为增环，引起封闭环的反向变动的环为减环)确定。如图10中，A3为增环，A1、A2、A4、A5为减环。②用“箭头法”确定：先从任一环起画单向箭头，一个接一个的画，包括封闭环，直到最后一个形成闭合回路，然后按箭头的方向判断，凡是与封闭环箭头同向的为减环，反向的为增环。如图10中A1、A2、A4、A5与封闭环的箭头同向，因此是减环，A3的箭头与封闭环的箭头方向相反，所以是增环。2.求封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸=所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和A0=A3-(A1+A2+A4+A5)已知A3=43，A1=30，A2=5，A4=3，A5=5故A0=43-(30+5+3+5)=0即封闭环的尺寸A0=0T0=T1+T2+T3+T4+T5已知T1=0.1，T2=0.05，T3=0.1，T4=0.05，T5=0.05故T0=0.1+0.05+0.1+0.05+0.05=0.35mm3.封闭环的公差：封闭环的公差=所有增环公差之和加上所有减环公差之和miiTT104.封闭环的极限偏差已知：增环上偏差ESiy为：+0.20；增环下偏差Eliy为：+0.10；减环上偏差ESiz为：0，0，0，0：减环下偏差Eliz为：-0.10，-0.05，-0.05，0.05。mniiniiESEIEI110封闭环下偏差：所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和故：封闭环上偏差ES0=+0.20-(-0.10-0.05-0.05-0.05)=+0.45mm封闭环下偏差E10=+0.10-(0+0+0+0)=+0.10mm即：封闭环上偏差ES0=+0.45mm；下偏差E10=+0.10mm；封闭环A0=O+0.45+0.10mm，其间隙大小为+0.1～0.45mm。封闭环上偏差：所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和mniiniiEIESES110例1：如图11所示，滚子与轴之间有一个轴向间隙N，试求最大与最小活动间隙。解：确定增环和减环从图10箭头法判断30±0.1和30+0.5+0.3为增环，60±0.1为减环，N为封闭环。求封闭环基本尺寸：N=30+30-60=0求封闭环的极限偏差，根据公式：Eso=(+0.1++0.5)-(-0.1)=+0.7E1o=(-0.1++0.3)-(+0.1)=+0.1即：N=0+0.7+0.1mm答：最大间隙为0.7mm，最小间隙为0.1mm。例2：如图12所示零件，无法直接测量尺6±0.1，改测尺寸X，求X的基本尺寸和极限偏差。解：确定封闭环和增环与减环最后保证的尺寸是6±0.1，所以6±0.1是封闭环；100-0.1是减环，X是增环。求X的基本尺寸X=16∵6=X-10求X的极限偏差X的上偏差ESX=0∵+0.1=ESX-(-0.1)X的下偏差E1X=-0.1∵-0.1=E1X-0即：X=160-0.1mm例3：如图13所示零件，若内外圆的同轴度公差为Φ0.5mm，试求壁厚N的基本尺寸和极限偏差。解：将直径方向的尺寸变为半径方向尺寸，画尺寸链图，如图13右。确定封闭环N和增环350-0.2与减环30+0.20、0+0.250。求壁厚N基本尺寸N=35-(30+0)=5mm求壁厚N的极限偏差Eso=0-(0+0)=0E1o=-0.2-(+0.2++0.25)=-0.65即：壁厚N=50-0.65装配方法的选择（保证装配精度的工艺方法）在产品装配工作中，用什么装配方法来达到规定的装配精度，特别是以较低的零件精度、最小的装配工作量达到较高的装配精度，是装配工艺的核心问题利用尺寸链来达到装配精度的工艺方法有：互换法：完全互换法、大数互换法（不完全互换法）分组法修配法调整法合格的零件在进入装配时，不经任何选择、调整和修配就可以使装配对象全部达到装配精度的装配方法，称之为完全互换法。定义条件各有关零件的公差之和小于或等于装配允许公差。（1）完全互换法式中：TOL——封闭环极值公差；T０′——装配允许公差用极值法解尺寸链与解算工艺尺寸链的计算公式相同①计算封闭环的基本尺寸，定出其上下偏差②计算各组成环的平均公差③选协调环，分配公差，确定偏差④计算协调环的上、下偏差计算步骤特点应用特点：装配工作简单，生产率高，有利于组成流水生产、协作生产，同时也有利于维修和配件制造，生产成本低。但当装配精度要求较高，组成环较多时，零件难以按经济精度制造。用于少环尺寸链或精度不高的多环尺寸链中。适用于任何生产类型。（2）大数互换法（不完全互换法）指机器或部件的所有合格零件，在装配时无须选择、修配或改变其大小或位置，装入后即能使绝大多数装配对象达到装配精度的装配方法。定义实质其实质是零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，但会使少数产品装配精度达不到要求，但这是小概率事情，总体经济可行。用概率法解尺寸链（采用统计公差公式）方法特点应用特点：扩大了组成环的制造公差，零件制造成本低，装配过程简单，生产效率高。但会有少数产品达不到规定的装配精度要求，要采取另外的返修措施。用于大批大量生产中装配精度要求高、组成环较多（大于4）的尺寸链中。各相关零件公差平方之和的平方根小于或等于装配允许公差。条件式中：TOS——封闭环统计公差K０——封闭环的相对分布系数Ki——第i个组成环的相对分布系数例：齿轮箱部件中，要求装配后的轴向间隙0.2~0.7mm。有关零件基本尺寸是：A1=122，A2=28，A3=5，A4=140，A5=5。分别按极值法和概率法确定各组成环零件尺寸的公差及上下偏差。解：1、完全互换法（极值法）①画出装配尺寸链图,其中A1A2为增环，A3、A4A5为减环，A0为封闭环。A0=(A1+A2)-(A3+A4+A5)=150–150=0②确定各组成环尺寸公差和上下偏差T1+T2+T3+T4+T5≤T0′=0.50TavA=T0L/5=0.1考虑加工难易调整各公差T1=0.2，T2=0.1，T3=T5=0.05按入体原则分配公差。留A4为协调环，按尺寸链计算③确定协调环公差及上下偏差T4=T0–T1–T2–T3–T5=0.1EIA0=EIA1+EIA2–ESA3–ESA4–ESA5ESA0=ESA1+ESA2–EIA3–EIA4–EIA5ESA4=–0.20EIA4=–0.30A4=140-0.20-0.305.02.07.0007.02.00TA2、大数互换法（概率法）：设各环尺寸正态分布，尺寸分布中心与公差带中心重合。①确定各组成环尺寸公差及偏差ξi=∣1∣，ki=1各组成环平均公差0.2250.51osAavs,mTT按加工难易，调整各组成环公差：T1=0.4，T2=0.2，T3=T5=0.08，按入体原则分配公差②确定协调环公差及上下偏差0.52=0.42+0.22+0.082+T42+0.082T4=0.192中间偏差Δ0=(Δ1+Δ2)-(Δ3+Δ4+Δ5)Δi=(ESi+EIi)/2Δ4=-0.07ESA4=Δ4+T4/2=+0.026EIA4=Δ4－T4/2=－0.166注意：不能用极值法的公式计算上下偏差，只能先计算中间偏差，再加减半个公差！③核算封闭环的极限偏差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求封闭环极限偏差，得：ESA0=Δ0+T0/2=0.70EIA0=Δ0－T0/2=0.20由以上两种方法的解算结果看出:概率法算得的各组成环公差比极值法约扩大了一倍但必须是大批量生产才行。（1）直接选配法（2）分组选配法（3）复合选配法将配合零件按经济精度制造，然后，选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的一种方法。2.选配法装配工人从许多待装配的零件中，凭经验挑选合格的零件通过试凑进行装配的方法。优点：简单，不需要将零件分组，但挑选零件时间长，劳动量大，装配质量取决于工人的技术水平，不宜用于节拍要求较严的大批大量生产。这种装配方法没有互换性。（1）直接选配法（2）分组选配法可将组成环公差增大若干倍（一般为2～４倍），使组成环零件可以按经济精度进行加工，然后再将各组成环按实际尺寸大小分为若干组，各对应组进行装配，同组零件具有互换性，并保证全部装配对象达到规定的装配精度，这就是分组法。定义实质其实质是零件按经济