保证装配精度的装配方法.ppt

,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，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 长度尺寸链 全部环为长度尺寸的尺寸链。如图1 角度尺寸链 全部环为角度尺寸的尺寸链。如图3,2. 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 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4, 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5, 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 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。, 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=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,4. 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。,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+0.10.45mm。,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,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300.1和30+0.5+0.3为增环，600.1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 ) = +0.7 E1o = ( -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60.1，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60.1，所以60.1是封闭环；10 0-0.1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 = 16 0-0.1mm,例3：如图13所示零件，若内外圆的同轴度公差为0.5mm，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35 0 -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 ) = 0 E1o= -0.2 - ( +0.2 + +0.25 ) = -0.65 即：壁厚N=5 0-0.65,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,定义,条件,（1） 完全互换法,式中：T OL 封闭环极值公差；T 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, 计算封闭环的基本尺寸，定出其上下偏差 计算各组成环的平均公差 选协调环，分配公差，确定偏差 计算协调环的上、下偏差,计算步骤,特点,应用,（2）大数互换法（ 不完全互换法）,定义,实质,方法,特点,应用,条件,式中： T OS 封闭环统计公差 K 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 0.20.7mm。 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） 画出装配尺寸链图, 其中A1 A2为增环，A3、A4 A5为减环，A0为封闭环。,A0 = ( A1 + A2 ) - ( A3 + A4 + A5 ) = 150 150 = 0, 确定各组成环尺寸公差和上下偏差 T1+ T2+ T3+ T4+ T5 T0= 0.50 TavA= 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, 确定协调环公差及上下偏差 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。 确定各组成环尺寸公差及偏差 i =1， k i =1 各组成环平均公差,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, 确定协调环公差及上下偏差 0.52= 0.42+ 0.22+ 0.082+ T42+ 0.082 T4=0.192 中间偏差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！, 核算封闭环的极限偏差 0=(1+2)-(3+4+5)= (0.2+0.1)-(-0.04-0.07-0.04)=0.45 T02= T12 + T22 + T32 + T42+ T52 T0=0.5 求封闭环极限偏差，得： ESA0=0+T0/2 =0.70 EIA0=0T0/2=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。,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,（1）直接选配法,（2）分组选配法,定义,实质,右图所示为发动机活塞、活塞销和连杆的组装简图，其中活塞销与活塞销孔为过盈配合，活塞销与连杆小头孔为间隙配合。 根据装配技术要求，活塞销孔直径D与活塞销直径d在冷态装配时，应有0.00250.0075mm的过盈量。,分组选配法计算,活塞、活塞销和连杆分组装配实例 a) 组装简图 b) 分组示意图 1 活塞 2连杆 3活塞销 4挡圈,从公差与配合的知识可知： Ymin=ESD-eid=-0.0025mm Ymax=EID-esd=-0.0075mm Ymin-Ymax=T0= TD+Td=0.005mm,采用完全互换法装配 销与销孔的平均公差：TD=Td=0.0025mm 一轴配两孔，先定轴： 设销直径为 计算销孔直径为,图示为活塞销与活塞销孔的装配，直径为28mm，过盈量为0.00250.0075mm,1)配合件公差应当相等；公差要向同方向增大；增大的倍数要等于分组数。 2）要保证分组后各组的配合精度和配合性质符合原设计要求，原规定的形位公差和表面粗糙度值不能随公差增大而增大。 3)为保证对应组内相配件数量的配套，相配件的尺寸分布应相同。不配套的零件聚集至一定数量时，专门加工一批零件与之配套。 4)分组数不宜太多。 分组法只适用于封闭环精度要求很高的少环尺寸链，一般相关零件只有23个。,应用分组装配法必须注意以下几点,特点,应用,（3）复合选配法,3. 修配法,定义,实质,特点,应用,（1）单件修配法 （2）合并加工修配法 （3） 自身加工修配法,修配方法,应用单件修配法必须注意以下几点,修配环 的选择,（1）易于修配、便于装卸 （2）尽量不选公共环为修配环,单件修配法解算步骤,（1）建立装配尺寸链 （2）选择修配环： 原则：便于拆装、易于修配；不是公共环。 （3）确定其他组成环尺寸的公差和偏差 （4）验算最大修配量Fmax=T0-T0不可过大 （5）计算修配环尺寸的上下偏差 要点：确保有修配余量,只有1个偏差可以用极值法的公式： 原则,另一个偏差用加上或减去公差的办法计算,右图是CA6140卧室车床主轴局部的装配简图,要求A0=0.10.35mm,已知各组成环的基本尺寸为A1=43mm, A2=5mm,A3=30mm,A4=3 mm,A5=5mm,A4为标准尺寸,试按修配法求出各组成环的公差及上、下偏差。,4、调整法,定义,实质,需要计算调整环的各档尺寸及其偏差,固定调整法,选择一个组成环作调整环，作为调整环的零件是按一定尺寸间隔制成的一组零件，装配时根据封闭环超差的大小，从中选出某一尺寸等级适当的零件来进行补偿，从而保证规定的装配精度。通常使用的调整环有垫圈、垫片、轴套等。,2、选择调整环：选A5 3、确定组成环公差、偏差 4、确定调整范围s=T1+T2+T3+T4 5、确定分组数i 分组间隔=T0-T5 i=s/，取整 6、计算调整环A5的尺寸系列,例：要求A0=0.050.2mm,已知各组成环的基本尺寸为 A1=115mm,A2=8.5mm,A3=95mm,A4=2.5mm,A5=9mm,以固定调整法解各组成环偏差，求调整环的分组数和调整环尺寸系列。 解： 1、建立尺寸链,1、建立尺寸链 2、选择调整环：选A5 3、确定组成环公差、偏差 4、确定调整范围s=T1+T2+T3+T4 5、确定分组数i 分组间隔=T0-T5 i=s/，取整 6、计算调整环A5的尺寸系列,要求A0=0.050.2mm,已知各组成环的基本尺寸为A1=115mm, A2=8.5mm,A3=95mm,A4=2.5 mm,A5=9mm,试按固定调整法求出各组成环的公差及上、下偏差。,误差抵消调整法,在总装或部装时，通过对尺寸链中某些组成环误差的大小和方向的合理配置，达到使加工误差相互抵消或使加工误差对装配精度的影响减小的目的。,特点,应用,装配方法的选择,装配方法选择原则,谢谢！,