第6章_装配尺寸链及装配工艺

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6.2.3 修配法
在封闭环精度要求较高的长环尺寸链中，用互换法来装 配，会增加机械加工的难度，同时提高了成本。另外，在单 件小批或中批生产中，由于产量不大，也不必要用互换法来 装配。这时可采用修配法来装配，既先将各组成环的尺寸按 可能的经济公差制造，选定一个组成环为修配环，在装配时 用修配该环的尺寸来满足封闭环的要求。 图6-5所示是一台普通车床的前后顶尖等高的装配尺寸 链，它是一个多环尺寸链，在生产中简化为一个四环尺寸链， 已知A0=mm，只允许后顶尖比前顶尖高，A1=160 mm，A2=30 mm， A3=130 mm，若用完全互换法和大数互换法来求解，零 部件的加工精度都难于保证，由于机床多为成批生产，故多 用修配法来装配。 用修配法来装配时，有组成环尺寸公差的确定、修配环 的选择、修配环基本尺寸的确定和修配量的计算等几个问题， 现结合图6-5所示的装配尺寸链来说明。
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4、修配量的计算
根据改变后的修配环尺寸，重新用极值法计算这时的封
'' -0.63 A 0 0.03 mm ，与原封闭环尺寸 闭环尺寸，可得
-0.06 A 0 比较，可知： 0 0.03 mm
最大修配量为（0.63—0.06）mm=0.57 mm 最小修配量为（0.03—0.03）mm=0 mm 考虑在车床装配时，需留有一定的刮研量，如刮研量为 0.10 mm，这时应将修配环A2的基本尺寸再增加0.10 mm，则
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6.2获得装配精度的方法
任何机械产品，要达到装配高度要求，除了与组成 产品的零件加工精度有关外，还在一定程度上依赖于 装配的工艺方法。保证装配精度的方法，可归纳为四 种，即互换法、分组法、修配法和调整法。
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6.2.1 互换法
零件加工完毕经检验合格后，在装配时不经任何调整 和修配就可以达到要求的装配精度，这种方法就是互换 法。根据机械产品的生产纲领、结构性能和精度要求， 又可将互换法分为完全互换法、大数互换法（部分互换 法或不完全互换法）。
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根据所确定的各组成环公差，用极值法求出这时 封闭环的公差，可得
A
' 0
=
0.4 30 0.2
mm
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而原来封闭环要求A0= mm，可见这时封闭环的上偏差大 于原封闭环的上偏差，但由于修配环A2是增环，修配（减小） 它的尺寸就可以满足原封闭环的要求。 但是封闭环的下偏差小于原封闭环的下偏差，当在装配 中出现的值小于0.03 mm时，由于修配环是增环，将产生不 能修配的情况。因此必须事先增大修配环的基本尺寸，使封 闭环的下偏差大于原封闭环的下偏差，可见需要增大 （0.2+0.03）mm=0.23 mm，这样修配环A2的尺寸应为+0.23 mm= mm。
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（2）装配精度
机器的质量，是以机器装配精度的工作性能、使用 效果、精度和寿命等综合指标来评定的。机器的质量， 主要取决于机器结构设计的正确性、零件的加工质量 （包括材料和热处理）以及机器的装配精度。 对于一般机器，装配精度是为了保证机器、部件和 组件的良好工作性能；对于机床，装配精度则还将直接 影响到被加工零件的精度，故其重要性更为突出。 装配的精度要求既影响产品的质量，又影响产品制 造的经济性。因而它是确定零件精度要求和制订装配工
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（1）完全互换法
完全互换法就是机器在装配过程中每个待装配零 件不需要挑选、修配和调整，装配后就能达到装配 精度要求的一种方法，这种方法是用控制零件的制 造精度来保证机器的装配精度。 完全互换法的装配尺寸链是按极值法来计算的。
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（2）不完全互换法
不完全互换法又称部分互换法。当机器的装配精度 较高，组成环零件的数目较多，用极值法（完全互换法） 计算各组成环的公差，结果势必很小，难于满足零件的 经济加工精度的要求，甚至很难加工。 与完全互换法相比，采用不完全互换法装配时，零 件的加工误差可以放大一些。使零件加工容易，成本低， 同时也达到部分互换的目的。其缺点是将会出现极少数 产品的装配精度超差。这就需要考虑好补救措施，或者 事先进行经济核算来论证可能产生的废品而造成的损失 小于因零件制造公差放大而得到的增益。那么，不完全 互换法就值得采用。
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轴承 主轴 前顶尖
百度文库
尾座套筒 后顶尖
尾座体
主轴箱体
尾座底板 床身
图 6-5
普通车床前后顶尖等高装配尺寸链
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1、确定组成环的公差 从经验上来考虑，由于主轴箱前顶尖至底面的尺寸精 度不易控制，故取双向公差，确定=160±0.1 mm。同样考 虑尾架顶尖至底面的尺寸公差取=130±0.1 mm。但尾架底 板加工比较方便，取单向公差；又由于这项装配精度要求 后顶尖比前顶尖高，故取正公差，这样= mm。这里各组成 环尺寸公差的大小和方向主要是根据尺寸大小和加工难易 程度来定。 2、选择修配环 主要从装配时便于修配来考虑，显然，在这些组成环 中，尾架底板最便于在装配时修配加工，故选A2为修配环。 3、确定修配环的基本尺寸 用修配法装配时，当修配环为被包容件时，其尺寸只 能是逐渐修小而不能变大；当修配环为包容件时，其尺寸 只能是逐渐修大而不能变小，因此就要计算其基本尺寸， 以保证有修配量。
（1）固定调整法
在装配尺寸链中，选择某一组成环为调节环（补偿 环），该环是按一定尺寸间隙分级制造的一套专用零件 （如垫圈、垫片或轴套等）。产品装配时，根据各组成环 所形成累积误差的大小，通过更换调节件来实现调节环实 际尺寸的方法，以保证装配精度，这种方法即固定调节法。 图6-6所示的车床主轴大齿轮的装配中，加入一个厚 度为的调节垫就是加入一个零件作为调节环的实例。 待、、、装配后，现测其轴向间隙值，然后去选择一个适 当厚度的装入，再重新装上，即可保证所需的装配精度
T孔 T轴 2
0.0025 0.0025 2
T孔
T轴
—— 连杆小头孔的直径公差； ——活塞销的直径公差。
可知各组的配合精度和配合性质均与原来相同。
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分组法中选定的分组数不宜太多，否则会造成零 件的尺寸测量、分类、保管、运输等装配组织工作 的复杂性。分组数只要使零件能达到经济精度就可 以了。 采用分组法时，各组成环的尺寸分布曲线都是 正态的，才能使装配时得以配套，否则将造成零件 积压。图6-4所示为各组尺寸分布不对应的情况。 通常分组法多用于封闭环精度要求很高的短环 尺寸链，一般组成环为2～3个，在汽车拖拉机、轴 承等制造中可以见到，其应用范围较窄。
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2）尾座用导轨 车床导轨截面图
6.1.2装配尺寸链
（1）装配尺寸链的定义和形式
装配尺寸链与工艺尺寸链有所不同。工艺尺寸 链由一个零件上有关尺寸组成，主要解决零件加工 精度问题。 装配尺寸链和工艺尺寸链都是尺寸链，有共同 的形式、计算方法和解题类型。 装配尺寸链可以按各环的几何特征和所处空间 位置分为长度尺寸链、角度尺寸链、平面尺寸链及 空间尺寸链。
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活塞 连杆 活塞销 挡圈
图 6-3 活塞、活塞销和连杆组装图
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表6--1活塞销和连杆小头孔的分组互换装配
组别 标志颜色 活塞销直 径/cm 连杆小头 孔直径/cm 配合性质 最大间隙 mm 1 2 3 4 白 绿 黄 红
0.0025 0.0025 25 mm 25 mm 0.0050 0
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（2）装配尺寸链的建立
装配尺寸链的建立就是在装配图上，根据装配精度 的要求，找出与该项精度有关的零件及其有关尺寸，最 后画出相应的尺寸链线图。通常称与该项精度有关的零 件为相关零件，零件上有关尺寸称为相关尺寸。装配尺 寸链的建立是解决装配精度问题的第一步，只有当所建 立起来的尺寸链正确时，求解尺寸链才有意义。因此在 装配尺寸链中，如何正确地建立尺寸链，是一个十分重 要的问题。 下面从长度尺寸链来阐述装配尺寸链的建立 装配尺寸链的建立可以分为三个步骤：确定封闭环、 查找组成环和画出尺寸链图。现以图6-2所示
艺措施的一个重要依据。
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产品装配精度包括：
1）相互位置精度 指相关零部件间的平行度、 垂直度、同轴度、各种跳动及距离尺寸精度等。 2) 相对运动精度 指有相对运动的零部件间在 运动方向和相对速度上的精度。 3）配合质量及接触质量 配合质量是指零件配合 表面间实际的间隙或过盈量达到要求的程度。机器是由 零件装配而成，因而零件的有关精度直接影响到相应的 装配精度。例如，普通车床的装配精度中有项尾座移动 相对溜板移动的平行度要求，它主要取决于溜板用导轨 与尾座用导轨之间的平行度，如图6—1所示。
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6.2.2 分组法
分组法又称分组互换法或选择装配法。 当封闭环的精度要求很高，用完全互换法和大数互换法 来解时，组成环的公差非常小，使加工十分困难甚至不可能， 同时也不经济。这时可将全部组成环的公差扩大3～6倍，使 组成环能够按经济公差加工，然后再将各组成环按原公差大 小分组，并按相应组进行装配，这就是分组法。
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0
（ ）
0
图 6-2 齿轮轴组件的装配示意图及其尺寸链
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确定封闭环 装配尺寸链的封闭环是装配精度要求A0=0.2～0.7mm。 查找组成环 装配尺寸链的组成环是相关零件的相关尺寸。 本例中的相关零件是齿轮轴1、左滑动轴承2、左箱体 3、右箱体4和右滑动轴承5。确定相关零件以后，应 遵守“尺寸链环数最少”原则，确定相关尺寸，在例 中的相关尺寸是A1、A2、A3、A4和A5，它们是以A0为 封闭环的装配尺寸链中的组成环。 请注意，“尺寸链环数最少”是建立装配尺寸链时遵 循的一个重要原则，它要求装配尺寸链中所包括的组 成环数目为最少，以便于保证装配精度。
A A 0.01mm 30.33
''' 2 '' 2
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0.2 0
mm
2.4 调整法
在大批大量生产中，用修配法装配显然生产率不能 满足要求，这时可以更换不同尺寸的某一组成环来调 整封闭环的尺寸，以满足装配精度要求，称之为可动 调整法。统称为调整法，而所选的该组成环，称之为 调整环。
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最小间隙 mm
25
0.0050 0.0075
mm
250 0.0025 mm
0.0075
0.0025
25
0.0025 0.0050
0.0025 25 mm 0.0050 mm
0.0050 0.0100 25 25 mm 0.0075 mm 0.0125
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由于配合精度 = 式中
第六章
装配尺寸链及装配工艺
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第6章 机械产品的装配工艺
6.1概述 6.1.1装配及装配精度
（1）装配的概念
机器的装配是整个机器制造过程中的最后一个阶 段，它包括装配、调整、检验和试验等工作。通过 装配，最后保证产品的质量要求。它是对机器设计 和零件加工质量的一次总检验，能够发现设计和加 工中存在的问题，从而加以不断改进。
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画出尺寸链图，并确定组成环的性质 将封闭环和所找到的组成环连接起来画出尺寸链 图，如图6—2（b）所示。 组成环中与封闭环箭头方向相同的环是减环，即 A1、A2和A5是减环；组成环中与封闭环箭头方向相反 的环是增环，即A3和A4是增环。 装配尺寸链的计算方法 装配尺寸链的计算方法同工艺尺寸链相同，有极 值法和概率法两种，这里不再赘述。
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采用分组法时，必须保证原来的配合精度和配合性 质的要求，否则就没有意义，因此一般多是各组成环的 公差相等，如果各组成环的公差不等，则分组互换装配 时，配合精度不变，而各尺寸组的配合性质将不同。现 举轴孔配合为例，如图6-3所示，连杆小头孔和活塞销的 配合要求精度很高，活塞销的直径为25mm，连杆小头孔 的直径为25mm，配合间隙要求为0.0025～0.0075 mm， 因此生产上多采用分组互换法，将活塞销的直径公差增 大四倍，为25mm，连杆小头孔的直径公差也增大四倍， 为25mm，再进行分四个组按组装配，就可保证配合精度 和性质，如表6—1所示。为了避免在装配时出错，在各 组零件上标志不同颜色。
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例如，尾座移动相 对溜板移动的平行度 要求，装配中一般是 对溜板及尾座底板进 行配制或配磨来解决。 综上所述，产品装配 精度与零件加工精度 有直接关系，但并不 完全取决于零件的加 工精度，要想合理地 保证装配精度，应从 产品结构设计、零件 加工和装配方法等几 方面综合考虑。
）溜板用导轨 图 6-1