装配精度与装配尺寸

Posted 2021-06-02 码丽莲梦露

1 概述

在制造行业的产品设计、工艺规划设计、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和计算（即精度设计），以确定机器零部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、部件地几何精度，以获得产品地高质量、低成本和搞生产率。

装配：按规定的技术要求，将零件、组件和部件进行配合和联接，使之称为半成品或成品的工艺过程称为装配

部装：把零件、组件装配成部件的过程称为部装

总装：把零件、组件和部件装配成产品的过程称为总装

1.1 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很高，仍可能出现不合格品

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：

（1）产品结构设计的正确性

（2）组成产品的各零件的加工质量

（3）装配质量和装配精度

1.1.1影响装配精度的因素

（1）零件的加工精度

（2）零件之间的配合要求和接触质量

（3）零件的变形

（4）旋转零件的不平衡

2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：

（1）各组成部分属于不同的零件或部件

（2）封闭环使装配要保证的装配精度或者技术要求

2.1 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——>>封闭环要求

（3）查找组成环：从封闭环起：顺其两头查，直至两头封闭或从一头查到另一头

（4）遵守最短路线原则：组成环数等于相关零件数，即一件一环

2.2 尺寸链的定义及特点

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。

环：列入尺寸链中的每一个尺寸称为环

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，

组成环：尺寸链中对封闭环有影响的全部换，称为组成环

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。

补偿环：尺寸链中预先选定的某一组成环，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。

2.3 装配尺寸链、零件尺寸链和工艺尺寸链

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。如下图所示：

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。

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。工艺尺寸指工艺尺寸，定位尺寸与基准尺寸等。

2.4 尺寸链算法

2.4.1分析确定增环及减环

法一：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为减环）确定。

法二：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增环，反向的为减环。

2.4.2 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—所有减环基本尺寸之和

2.4.3 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

2.4.4封闭环的极限偏差

封闭环上偏差=所有增环上偏差之和—所有减环下偏差之和

封闭环上偏差=所有增环下偏差之和—所有减环上偏差之和

3 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。

利用装配尺寸链来达到装配精度的工艺方法有：

（1）互换法：完全呼唤法、大数互换法（不完全互换法）

（2）分组法

（3）修配法

（4）调整法

3.1 完全互换法

定义：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。

条件：各有关零件的公差之和小于或等于装配允许公差。

3.1.1用极值法解尺寸链

计算步骤：

（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

3.1.2特点和应用

装配工作简单，生产效率高，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。

应用：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

3.2 大数互换法（不完全互换法）

定义：指机器或部件的所有合格零件，在装配时无需选择、修配或者改变其大小或位置，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。

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。

条件：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

3.2.1 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。

3.3 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。分为：

（1）直接选配法：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。

（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。

实质：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。

案例：

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、储存、运输的工作量。

（3）复合选配法：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。

3.4修配法

定义：各组成环均按经济精度制造，而对其中某一环（称为补偿环或修配环）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。

实质：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。

修配方法：

（1）单件修配法

（2）合并加工修配法

（3）自身加工修配法

3.4.1 修配件的选择

（1）易于修配、便于装卸

（2）尽量不选公共环为修配环

3.4.2 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：1便于拆装、易于修配 2 不是公共环）

（3）确定其他组成环尺寸的公差和偏差

（4）盐酸最大修配量不可过大

（5）计算修配环尺寸的上下偏差

3.4调整法

定义：采用调整的方法改变整个组成环（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。

实质：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，

4 装配方法选择