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1、,,裝配精度與裝配尺寸鏈 的基本概念,概述,在制造行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、 零部件加工和裝配、技術(shù)測量等工作中，除了 需要進(jìn)行運(yùn)動、強(qiáng)度和剛度等計(jì)算外，還必須 進(jìn)行幾何精度的分析與計(jì)算（即精度設(shè)計(jì)）， 以確定機(jī)器零件的尺寸公差和形位公差，其目 的是為了： 保證產(chǎn)品質(zhì)量保證機(jī)器順利裝配 滿 足預(yù)定的功能要求。,應(yīng)用尺寸鏈理論，可以經(jīng)濟(jì)合理地確定構(gòu) 成機(jī)器、儀器等有關(guān)零件、部件的幾何精度， 以獲得產(chǎn)品的； 高質(zhì)量、低成本和高生產(chǎn)率 分析計(jì)算尺寸鏈應(yīng)遵循： GB/T5847-2004尺寸鏈計(jì)算方法,A、裝配與裝配精度,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

2、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,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：,裝配精度與零件精度 的關(guān)系,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),,B、裝配尺寸鏈的 基本概念及其特征,機(jī)器

3、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,C、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,一、尺寸鏈的定義及特點(diǎn),1. 尺寸鏈 在機(jī)器裝配或零件加工過程中，由相互連接 的尺寸形成封閉的尺寸組，稱為尺寸鏈。 如下圖間隙A0與其它五個尺寸連接成的封閉尺寸組，形成尺寸鏈。,2. 環(huán) 列入尺寸鏈中的每一個尺寸稱為環(huán)。 如上圖中的A

4、0、A1、A2、A3、A4、A5都是環(huán)。長度環(huán)用大寫斜體拉丁字母A，B，C表示；角度環(huán)用小寫斜體希臘字母，等表示。 3. 封閉環(huán) 尺寸鏈中在裝配過程或加工過程后自然形成 的一環(huán)，稱為封閉環(huán)。 如上圖中A0。封閉環(huán)的下角標(biāo)“0”表示。 4. 組成環(huán) 尺寸鏈中對封閉環(huán)有影響的全部環(huán)，稱為組 成環(huán)。 如上圖中A1、A2、A3、A4、A5。組成環(huán)的下角標(biāo)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。 5. 增環(huán) 尺寸鏈中某一類組成環(huán)，由于該類組成環(huán)的變 動引起封閉環(huán)同向變動，該組成環(huán)為增環(huán)。 如上圖中的A3。,6. 減環(huán) 尺寸鏈中某一類組成環(huán)，由于該類組成環(huán)的變 動引起封閉環(huán)的反向變動，該類組成環(huán)為減環(huán)。 如上

5、圖中的A1、A2、A4、A5。 7. 補(bǔ)償環(huán) 尺寸鏈中預(yù)先選定某一組成環(huán)，可以通過改 變其大小或位置，使封閉環(huán)達(dá)到規(guī)定的要 求，該組成環(huán)為補(bǔ)償環(huán)。 如下圖中的L2。,二、尺寸鏈的形成,為分析與計(jì)算尺寸鏈的方便，通常按尺寸鏈的幾何特征，功能要求，誤差性質(zhì)及環(huán)的相互關(guān)系與相互位置等不同觀點(diǎn)，對尺寸鏈加以分類，得出尺寸鏈的不同形式。 1. 長度尺寸鏈與角度尺寸鏈 長度尺寸鏈 全部環(huán)為長度尺寸的尺寸鏈。如圖1 角度尺寸鏈 全部環(huán)為角度尺寸的尺寸鏈。如圖3,2. 裝配尺寸鏈 、零件尺寸鏈和工藝尺寸鏈 裝配尺寸鏈與零件尺寸鏈統(tǒng)稱為設(shè)計(jì)尺寸鏈 裝配尺寸鏈 全部組成環(huán)為不同零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。

6、如圖4, 零件尺寸鏈 全部組成環(huán)為同一零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。如圖5, 工藝尺寸鏈 全部組成環(huán)為同一零件工藝尺寸所形成的尺寸鏈。如圖6 工藝尺寸指工藝尺寸，定位尺寸與基準(zhǔn)尺寸等。,C . 尺寸鏈的算法,1. 分析確定增環(huán)及減環(huán) 用增環(huán)及減環(huán)的定義(組成環(huán)中的某類環(huán)的變動引起封閉環(huán)的同向變動為增環(huán)，引起封閉環(huán)的反向變動的環(huán)為減環(huán))確定。如圖10中，A3為增環(huán)，A1、A2、A4、A5為減環(huán)。, 用“箭頭法”確定：先從任一環(huán)起畫單向箭頭，一個接一個的畫，包括封閉環(huán)，直到最后一個形成閉合回路，然后按箭頭的方向判斷，凡是與封閉環(huán)箭頭同向的為減環(huán)，反向的為增環(huán)。 如圖10中A1、A2、A4、A

7、5與封閉環(huán)的箭頭同向，因此是減環(huán)，A3的箭頭與封閉環(huán)的箭頭方向相反，所以是增環(huán)。 2. 求封閉環(huán)的基本尺寸 封閉環(huán)的基本尺寸=所有增環(huán)基本尺寸之和減去所有減環(huán)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 即封閉環(huán)的尺寸A0=0,T0=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=0.35mm,3. 封閉環(huán)的公差： 封閉環(huán)的公差=

8、所有增環(huán)公差之和加上所有減環(huán)公差之和,4. 封閉環(huán)的極限偏差 已知： 增環(huán)上偏差ESiy為：+0.20； 增環(huán)下偏差Eliy為：+0.10； 減環(huán)上偏差ESiz為：0，0，0，0： 減環(huán)下偏差Eliz為：-0.10，-0.05，-0.05，0.05。,封閉環(huán)下偏差：所有增環(huán)下偏差之和減去所有減環(huán)上偏差之和,故：封閉環(huán)上偏差ES0=+0.20-(-0.10-0.05-0.05-0.05)=+0.45mm 封閉環(huán)下偏差E10=+0.10-(0+0+0+0)=+0.10mm 即：封閉環(huán)上偏差ES0=+0.45mm； 下偏差E10=+0.10mm； 封閉環(huán)A0=O+0.45+0.1

9、0mm，其間隙大小為+0.10.45mm。,封閉環(huán)上偏差：所有增環(huán)上偏差之和減去所有減環(huán)下偏差之和,例1：如圖11所示，滾子與軸之間有一個軸向間隙N，試求最大與最小活 動間隙。,解：確定增環(huán)和減環(huán) 從圖10箭頭法判斷300.1和30+0.5+0.3為增環(huán)，600.1為減環(huán)，N為封閉環(huán)。 求封閉環(huán)基本尺寸： N = 30 + 30 - 60 = 0 求封閉環(huán)的極限偏差，根據(jù)公式： Eso = ( +0.1 + +0.5 ) - ( -0.1 ) = +0.7 E1o = ( -0.1 + +0.3 ) - ( +0.1 ) = +0.1 即：N=0+0.7+0.1mm 答：最大間

10、隙為0.7mm，最小間隙為0.1mm。,例2：如圖12所示零件，無法直接測量尺60.1，改測尺寸X，求X的基本尺寸和極限偏差。,解：確定封閉環(huán)和增環(huán)與減環(huán) 最后保證的尺寸是60.1，所以60.1是封閉環(huán)；10 0-0.1是減環(huán)，X是增環(huán)。 求X的基本尺寸 X = 16 6 = X - 10 求X的極限偏差 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 = 16 0-0.1mm,例3：如圖13所示零件，若內(nèi)外圓的同軸度公差為0.5mm，試求壁厚N的基本尺寸和極限偏差。,解：將直徑方向的尺寸

11、變?yōu)榘霃椒较虺叽?，畫尺寸鏈圖，如圖13右。 確定封閉環(huán)N和增環(huán)35 0 -0. 2與減環(huán)30+0.20、0+0.250。 求壁厚N基本尺寸 N= 35 - ( 30 + 0 ) = 5mm 求壁厚N的極限偏差 Eso = 0 - ( 0 + 0 ) = 0 E1o= -0.2 - ( +0.2 + +0.25 ) = -0.65 即：壁厚N=5 0-0.65,,,裝配方法的選擇 （保證裝配精度的 工藝方法）,在產(chǎn)品裝配工作中，用什么裝配方法來達(dá)到規(guī)定的裝配精度，特別是以較低的零件精度、最小的裝配工作量達(dá)到較高的裝配精度，是裝配工藝的核心問題 利用尺

12、寸鏈來達(dá)到裝配精度 的工藝方法有： 互換法：完全互換法、 大數(shù)互換法（不完全互換法） 分組法 修配法 調(diào)整法,定義,條件,（1） 完全互換法,式中：T OL 封閉環(huán)極值公差；T 裝配允許公差,用極值法解尺寸鏈,與解算工藝尺寸鏈的計(jì)算公式相同, 計(jì)算封閉環(huán)的基本尺寸，定出其上下偏差 計(jì)算各組成環(huán)的平均公差 選協(xié)調(diào)環(huán)，分配公差，確定偏差 計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)的上、下偏差,計(jì)算步驟,特點(diǎn),應(yīng)用,（2）大數(shù)互換法（ 不完全互換法）,定義,實(shí)質(zhì),方法,特點(diǎn),應(yīng)用,條件,式中： T OS 封閉環(huán)統(tǒng)計(jì)公差 K 封閉環(huán)的相對分布系數(shù) Ki 第 i 個組

13、成環(huán)的相對分布系數(shù),,例：齒輪箱部件中，要求裝配后的軸向間隙 0.20.7mm。 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。,,解： 1、完全互換法（極值法） 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)。,A0 = ( A1 + A2 ) - ( A3 + A4 + A5 ) = 150 150 = 0, 確定各組成環(huán)尺寸公差和上下偏差 T1+ T2+ T3+ T4+ T5 T0= 0.50 TavA= T0L/5=0.1 考慮加工難易調(diào)整各公差T1=

14、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(jì)算, 確定協(xié)調(diào)環(huán)公差及上下偏差 T4= T0 T1 T2 T3 T5=0.1 EIA0=EIA1+EIA2ESA3ESA4ESA5 ESA0=ESA1+ESA2EIA3EIA4EIA5 ESA4= 0.20 EIA4 = 0.30 A4=140-0.20-0.30,2、大數(shù)互換法（概率法） ： 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。 確定各組成環(huán)尺寸公差及偏差 i =1， k i =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，T

15、3= T5=0.08， 按入體原則分配公差, 確定協(xié)調(diào)環(huán)公差及上下偏差 0.52= 0.42+ 0.22+ 0.082+ T42+ 0.082 T4=0.192 中間偏差0=(1+2)-(3+4+5) i=(ESi+EIi)/2 4=-0.07 ESA4=4+T4/2=+0.026 EIA4=4T4/2=0.166,注意： 不能用極值法的公式計(jì)算上下偏差，只能先計(jì)算中間偏差，再加減半個公差！, 核算封閉環(huán)的極限偏差 0=(1+2)-(3+4+5)= (0.2+0.1)-(-0.04-0.07-0.04)=0.45 T02= T12 + T22 + T32 + T42+ T52

16、 T0=0.5 求封閉環(huán)極限偏差，得： ESA0=0+T0/2 =0.70 EIA0=0T0/2=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。,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。,2. 選配法,（1）直接選配法,（2）分組選配法,定義,實(shí)質(zhì),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0.00250.007

17、5mm的過盈量。,分組選配法計(jì)算,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=-0.0025mm Ymax=EID-esd=-0.0075mm Ymin-Ymax=T0= TD+Td=0.005mm,采用完全互換法裝配 銷與銷孔的平均公差：TD=Td=0.0025mm 一軸配兩孔，先定軸： 設(shè)銷直徑為 計(jì)算銷孔直徑為,圖示為活塞銷與活塞銷孔的裝配，直徑為28mm，過盈量為0.00250.0075mm,,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

18、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(jì)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23個。,應(yīng)用分組裝配法必須注意以下幾點(diǎn),,特點(diǎn),應(yīng)用,（3）復(fù)合選配法,3. 修配法,定義,實(shí)質(zhì),特點(diǎn),應(yīng)用,（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,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）

19、盡量不選公共環(huán)為修配環(huán),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：便于拆裝、易于修配；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=T0-T0不可過大 （5）計(jì)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(jì)算,右圖是CA6140臥室車床主軸局部的裝配簡圖,要求A0=0.10.35mm,已知各組成環(huán)的基本尺寸為A1=43mm, A2=5mm,A3=30mm,A4=3 mm,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。,4、調(diào)整法

20、,定義,實(shí)質(zhì),需要計(jì)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。,2、選擇調(diào)整環(huán)：選A5 3、確定組成環(huán)公差、偏差 4、確定調(diào)整范圍s=T1+T2+T3+T4 5、確定分組數(shù)i 分組間隔=T0-T5 i=s/，取整 6、計(jì)算調(diào)整環(huán)A5的尺寸系列,例：要求A0=0.050.2mm,已知各組成環(huán)的基本尺寸為 A1=115mm,A2=8.5mm,A3=95mm,A4=2.5mm,A5=9mm,以固定

21、調(diào)整法解各組成環(huán)偏差，求調(diào)整環(huán)的分組數(shù)和調(diào)整環(huán)尺寸系列。 解： 1、建立尺寸鏈,1、建立尺寸鏈 2、選擇調(diào)整環(huán)：選A5 3、確定組成環(huán)公差、偏差 4、確定調(diào)整范圍s=T1+T2+T3+T4 5、確定分組數(shù)i 分組間隔=T0-T5 i=s/，取整 6、計(jì)算調(diào)整環(huán)A5的尺寸系列,要求A0=0.050.2mm,已知各組成環(huán)的基本尺寸為A1=115mm, A2=8.5mm,A3=95mm,A4=2.5 mm,A5=9mm,試按固定調(diào)整法求出各組成環(huán)的公差及上、下偏差。,誤差抵消調(diào)整法,在總裝或部裝時，通過對尺寸鏈中某些組成環(huán)誤差的大小和方向的合理配置，達(dá)到使加工誤差相互抵消或使加工誤差對裝配精度的影響減小的目的。,特點(diǎn),應(yīng)用,裝配方法的選擇,裝配方法選擇原則,謝謝！,