保证装配精度的装配方法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,+0.10,mm,，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,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,+0.1,mm,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,-0.1,mm,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,+0.2,0,、,0,+0.25,0,。,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,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：,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,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：,T,OS,封闭环统计公差,K,封闭环的相对分布系数,K,i,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：,A,1,=122,，,A,2,=28,，,A,3,=5,，,A,4,=140,，,A,5,=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,A,1,A,2,为增环，,A,3,、,A,4,A,5,为减环，,A,0,为封闭环。,A,0,=(,A,1,+,A,2,)-(,A,3,+,A,4,+,A,5,)=150,150,=0,确定各组成环尺寸公差和上下偏差,T,1,+,T,2,+,T,3,+,T,4,+,T,5,T,0,=0.50,T,avA,=,T,0L,/5=0.1,考虑加工难易调整各公差,T,10.2,，,T,2,=0.1,，,T,3,=,T,5,=0.05,按入体原则分配公差。,留,A,4,为,协调环，按尺寸链计算,确定协调环公差及上下偏差,T,4,=,T,0,T,1,T,2,T,3,T,5,=0.1,EI,A0,=,EI,A1,+,EI,A2,ES,A3,ES,A,4,ES,A5,ES,A,0,=,ES,A1,+,ES,A2,EI,A3,EI,A4,EI,A5,ES,A4,=0.20,EI,A4,=0.30,A,4,=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,：,T,1,=0.4,，,T,2,=0.2,，,T,3,=,T,5,=0.08,，按入体原则分配公差,确定协调环公差及上下偏差,0.5,2,=0.4,2,+0.2,2,+0.08,2,+,T,4,2,+0.08,2,T,4,=0.192,中间偏差,0,=(,1,+,2,)-(,3,+,4,+,5,),i,=,(,ES,i,+,EI,i,)/2,4,=-0.07,ES,A4,=,4,+,T,4,/2=+0.026,EI,A4,=,4,T,4,/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,T,0,2,=,T,1,2,+,T,2,2,+,T,3,2,+,T,4,2,+,T,5,2,T,0,=0.5,求封闭环极限偏差，得：,ES,A0,=,0,+,T,0,/2=0.70,EI,A0,=,0,T,0,/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,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精度制造，公差适当放大，零件加工容易，按实际尺寸测量分组，对应组完全互换装配，达到装配精度要求。,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,0.0025,0.0075mm,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：,Y,min,=ES,D,-,ei,d,=-0.0025mm,Y,max,=EI,D,-,es,d,=-0.0075mm,Y,min,-Y,max,=T,0,=,TD,+T,d,=0.005mm,采用完全互换法装配,销与销孔的平均公差：,T,D,=,T,d,=,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,特点：扩大了组成环的制造公差，零件制造不高，但可获得高的装配精度。,但增加了零件测量、分组、存储、运输的工作量。,用于大批大量生产中,装配精度要求高、组成环数少,的装配尺寸链中。,将上述两种方法的综合，即将零件预先测量分组，装配时再在各对应组内凭工人经验直接选配。,特点：配合件公差可以不等，装配质量高，且装配速度较快，能满足一定的生产节拍要求。,（,3,）复合选配法,3.,修配法,各组成环均按经济精度制造,，,而对其中某一环（称补偿环或修配环）预留一定的修配量，在装配时用钳工或机械加工的方法将修配量去除，使装配对象达到设计所要求的装配精度。,定义,实质,其实质是,装配时去除补偿环的部分材料以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差要求的装配方法。,特点,应用,特点：组成环可按经济精度制造，但可获得高的装配精度。,但增加了修配工作,生产效率低,对装配工人技术要求高。,用于产品结构比较复杂、尺寸链环数较多、产品精度要求高的单件小批生产的场合。,（,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,F,max,=T,0,-T,0,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。,A,1,A,4,A,5,A3,A,0,A,2,4,、调整法,组成环按经济精度加工，,采用调整的方法改变某个组成环（称补偿环或调整环）的实际尺寸或位置，使封闭环达到其公差和极限偏差的要求。,定义,实质,其实质是,装配时调节调整件的相对位置，或选用合适的调整件，使封闭环达到其公差与极限偏差要求的装配方法。,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,=T,0,-T,5,i=,s,/,，取整,6,、计算调整环,A,5,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,A,1,A,4,A,5,A,3,A,0,A,2,1,、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,=T,0,T,5,i=,s,/,，取整,6,、计算调整环,A,5,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。,A,1,A,4,A,5,A,3,A,0,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,特点：组成环可按经济精度制造，但可获得高的装配精度。,但增加了调整装置,。,（,1,）可动调整法和误差抵消调整法应用于小批生产；,（,2,固定调整法应用于大批量生产的场合。,互换法,完全互换法,优先选用，多用于低精度或较高精度少环装配,统计互换法,大,批量生产装配精度要求较高环数较多的情况,选配法,直接选配法,成批大量生产精度要求很高环数少的情况,分组选配法,大批量生产精度要求特别高环数少的情况,复合选配法,大批量生产精度要求特别高环数少的情况,修配法,单件小批生产装配精度要求很高环数较多的情,况，组成环按经济精度加工，生产率低,调整法,可动,调整法,小批生产装配精度要求较高环数较多的情况,固定调整法,大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况,误差抵消法,小批生产装配精度要求较高环数较多的情况,装配方法的选择,装配方法选择原则,谢谢！,