保證裝配精度的裝配方法.ppt

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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(cè)量等工作中 除了需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng) 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(duì)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(shí)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(shí)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(gè)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(gè)尺寸稱為環(huán) 如上圖中的A0 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(duì)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(dòng)引起封閉環(huán)同向變動(dòng) 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(dòng)引起封閉環(huán)的反向變動(dòng) 該類組成環(huán)為減環(huán) 如上圖中的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(duì)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 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(dòng)引起封閉環(huán)的同向變動(dòng)為增環(huán) 引起封閉環(huán)的反向變動(dòng)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(gè)接一個(gè)的畫 包括封閉環(huán) 直到最后一個(gè)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 A5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 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 10mm 其間隙大小為 0 1 0 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(gè)軸向間隙N 試求最大與最小活動(dòng)間隙 解 確定增環(huán)和減環(huán)從圖10箭頭法判斷30 0 1和30 0 5 0 3為增環(huán) 60 0 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 7E1o 0 1 0 3 0 1 0 1即 N 0 0 7 0 1mm答 最大間隙為0 7mm 最小間隙為0 1mm 例2 如圖12所示零件 無法直接測(cè)量尺6 0 1 改測(cè)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6 0 1 所以6 0 1是封閉環(huán) 100 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 160 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)350 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 0E1o 0 2 0 2 0 25 0 65即 壁厚N 50 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 TOL 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 TOS 封閉環(huán)統(tǒng)計(jì)公差K 封閉環(huán)的相對(duì)分布系數(shù)Ki 第i個(gè)組成環(huán)的相對(duì)分布系數(shù) 例 齒輪箱部件中 要求裝配后的軸向間隙0 2 0 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A1A2為增環(huán) A3 A4A5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 50TavA T0L 5 0 1考慮加工難易調(diào)整各公差T1 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 1EIA0 EIA1 EIA2 ESA3 ESA4 ESA5ESA0 ESA1 ESA2 EIA3 EIA4 EIA5ESA4 0 20EIA4 0 30A4 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 ki 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 T3 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 082T4 0 192中間偏差 0 1 2 3 4 5 i ESi EIi 2 4 0 07ESA4 4 T4 2 0 026EIA4 4 T4 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(gè)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 45T02 T12 T22 T32 T42 T52T0 0 5求封閉環(huán)極限偏差 得 ESA0 0 T0 2 0 70EIA0 0 T0 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(dòng)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(shí) 應(yīng)有0 0025 0 0075mm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(shí)可知 Ymin ESD eid 0 0025mmYmax EID esd 0 0075mmYmin 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 0025 0 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(duì)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(shí) 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2 3個(gè) 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 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 T 0 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(gè)偏差可以用極值法的公式 原則 另一個(gè)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 1 0 35mm 已知各組成環(huán)的基本尺寸為A1 43mm A2 5mm A3 30mm A4 3mm 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 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(gè)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(shí)根據(jù)封閉環(huán)超差的大小 從中選出某一尺寸等級(jí)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A53 確定組成環(huán)公差 偏差4 確定調(diào)整范圍 s T1 T2 T3 T45 確定分組數(shù)i分組間隔 T0 T5i s 取整6 計(jì)算調(diào)整環(huán)A5的尺寸系列 例 要求A0 0 05 0 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A53 確定組成環(huán)公差 偏差4 確定調(diào)整范圍 s T1 T2 T3 T45 確定分組數(shù)i分組間隔 T0 T5i s 取整6 計(jì)算調(diào)整環(huán)A5的尺寸系列 要求A0 0 05 0 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 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(shí) 通過對(duì)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(duì)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