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机械制造工艺学 第五章参考答案5-4 装配尺寸链是如何构成的?装配尺寸链封闭环是如何确定的?它与工艺尺寸链的封闭环有何区别? (在机器的装配关系中），装配尺寸链由相关零件的尺寸或相互位置关系构成。 装配尺寸链的封闭环就是装配所要保证的装配精度或技术要求。装配精度(封闭环)是 零部件装配后才最后形成的尺寸或位置关系。 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。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。 5-5 在查找装配尺寸链时应注意哪些原则? (1)装配尺寸链应进行必要的简化机械产品的结构通常都比较复杂，对装配精度有影响的因素很多，在查找尺寸链时，在保证装配精度的前提下，可以不考虑那些影响较小的因素，使装配尺寸链适当简化。 (2)装配尺寸链组成的“一件一环” 由尺寸链的基本理论可知，在装配精度既定的条件， 组成环数越少，则各组成环所分配到的公差值就越大，零件加工越容易、越经济。这样，在产品结构设计时，在满足产品工作性能的条件下，应尽量简化产品结构，使影响产品装配精度的零件数尽量减少。 在查找装配尺寸链时，每个相关的零、部件只应有一个尺寸作为组成环列人装配尺寸链，即将连接两个装配基准面间的位置尺寸直接标注在零件图上。这样，组成环的数目就等于有关零、部件的数目，即“一件一环”，这就是装配尺寸链的最短路线(环数最少)原则。 (3)装配尺寸链的“方向性”在同一装配结构中，在不同位置方向都有装配精度的要求时，应按不同方向分别建立装配尺寸链。 5-6 保证装配精度的方法有哪几种?各适用于什么装配场合? 保证产品装配精度的方法有：互换法、选择法、修配法和调整法。 互换装配法是在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法。产品采用互换装配法时，装配精度主要取决于零件的加工精度，装配时不经任何调整和修配，就可以达到装配精度。 根据零件的互换程度不同，互换法又可分为完全互换法和大数互换法。 完全互换法常用于高精度的少环尺寸链或低精度多环尺寸链的大批大量生产装配中。 大数互换法适用于大批大量生产，组成环较多、装配精度要求又较高的场合。 选择装配法是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度，然后选择合适的零件进 行装配，以保证装配精度的要求。 选择装配法装配方法常应用于装配精度要求高而组成环数又较少的成批或大批量生产中。 选择装配法有三种不同的形式：直接选配法、分组装配法和复合选配法。 直接选配法不宜用于生产节拍要求较严的大批大量流水作业中。 分组装配法应用于在大批大量生产中对于组成环数少而装配精度要求又高的部件。 复合选配法应用于配合件公差可以不等，装配速度较快、质量高、有一定生产 节拍的要求的场合。如发动机气缸与活塞的装配多采用此种方法。 在成批生产或单件小批生产中，当装配精度要求较高，组成环数目又较多时，若按互换 法装配，对组成环的公差要求过严，从而造成加工困难。而采用分组装配法又因生产零件数 量少，种类多而难以分组。这时，常采用修配装配法来保证装配精度的要求。 修配法是将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造。装配时，通过改变尺寸链中某一预 先确定的组成环尺寸的方法来保证装配精度。装配时进行修配的零件叫修配件，该组成环称 为修配环。由于这一组成环的修配是为补偿其他组成环的累积误差以保证装配精度，故又称 为补偿环。 采用修配法装配时应正确选择补偿环，补偿环一般应满足以下要求： 1)便于装拆，零件形状比较简单，易于修配，如果采用刮研修配时，刮研面积要小。 2)不应为公共环，即该件只与一项装配精度有关，而与其他装配精度无关，否则修配 常见的修配方法为以下三种：(1)单件修配法(2)合并加工修配法(3)自身加工修配法 四、调整装配法 对于精度要求高而组成环又较多的产品或部件，在不能采用互换法装配时，除了可用修 配法外，还可以采用调整法来保证装配精度。 在装配时，用改变产品中可调整零件的相对位置或选用合适的调整件以达到装配精度的 方法称为调整装配法。 调整法与修配法的实质相同，即各零件公差仍按经济精度的原则来确定，并且仍选择一 个组成环为调整环(此环的零件称为调整件)，但在改变补偿环尺寸的方法上有所不同：修 配法采用机械加工的方法去除补偿环零件上的金属层；调整法采用改变补偿环零件的位置或 更换新的补偿环零件的方法来满足装配精度要求。两者的目的都是补偿由于各组成环公差扩 大后所产生的累积误差，以最终满足封闭环的要求。最常见的调整方法有固定调整法、可动 调整法、误差抵消调整法三种。 1固定调整法 在装配尺寸链中，选择某一零件为调整件，根据各组成环形成累积误差的大小来更换不 同尺寸的调整件，以保证装配精度要求，这种方法即为固定调整法。常用的调整件有：轴 套、垫片、垫圈等。 采用固定调整法时要解决如下三个问题： 1)选择调整范围； 2)确定调整件的分组数； 可动调整法 采用改变调整件的相对位置来保证装配精度的方法称为可动调整法。 在机械产品的装配中，零件可动调整的方法很多，图53I表示卧式车床中可动调整的 一些实例。图a是通过调整套筒的轴向位置来保让齿轮的轴向间隙；图b表示机床中滑板采 用调整螺钉使楔块上下移动来调整丝杠和螺母的轴向间隙；图c是主轴箱用螺钉来调整端盖 的轴向位置，最后达到调整轴承间隙的目的；图d表示小滑板上通过调整螺钉来调节镶条的 位置来保证导轨配的副合间隙。 调整法有很多优点：除了能按经济加工精度加工零件外，而且装配方便，可以获得比较 高的装配精度。在使用期间，可以通过调整件来补偿由于磨损、热变形所引起的误差，使之 恢复原来的精度要求。它的缺点是增加了一定的零件数及要求较高的调整技术。但是由于调 整法优点突出，因而使用较为广泛。 3误差抵消调整法 在产品或部件装配时，通过调整有关零件的相互位置，使其加工误差相互抵消一部分， 以提高装配的精度，这种方法称为误差抵消调整法。这种方法在机床装配时应用较多，如在 装配机床主轴时，通过调整前后轴承的径向圆跳动方向来控制主轴的径向圆跳动；在滚齿机 工作台分度蜗轮装配中，采用调整二者偏心方向来抵消误差，最终提高分度蜗轮的装配精度。 5-7 说明装配尺寸链中的组成环、封闭环、协调环、补偿环和公共环的含义,各有何特点? 在装配关系中，对装配精度有直接影响的零、部件的尺寸和位置关系，都是装配尺寸链的组成环。 装配尺寸链的封闭环就是装配所要保证的装配精度或技术要求。装配精度(封闭环)是零部件装配后才最后形成的尺寸或位置关系。 显然，当各组成环都按上述原则确定其公差时，按式(52)计算公差累积值常不符合 封闭环的要求。因此，常选一个组成环，其公差与分布需经计算后最后确定，以便与其他组成环相协调，最后满足封闭环的精度要求。这个事先选定的在尺寸链中起协调作用的组成 环，称为协调环。不能选取标准件或公共环为协调环，因为其公差和极限偏差已是确定值。 可选取易加工的零件为协调环，而将难加工零件的尺寸公差从宽选取；也可选取难加工零件为协调环，而将易于加工的零件的尺寸公差从严选取。 修配法是将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造。装配时，通过改变尺寸链中某一预 先确定的组成环尺寸的方法来保证装配精度。装配时进行修配的零件叫修配件，该组成环称为修配环。由于这一组成环的修配是为补偿其他组成环的累积误差以保证装配精度，故又称补偿环。 公共环是在并联尺寸链中出现的。由于这个环，使得两个以上尺寸链而相互联系起来形成并联尺寸链 这些环属于不同尺寸链的共有环称为公共环、公共环可以是各个尺寸链的组成环，也可以在一个尺寸链中是封闭环，而在另一个尺寸链则是组成环。 5-10 现有一轴、孔配合，配合间隙要求为0.040.26mm，已知轴的尺寸为+0.20f500mm。若用完全互换法进行装配,能否保证装配精-0.10mm，孔的尺寸为f500度要求? 用大数互换法装配 能否保证装配精度要求? +0.10mm，半径方向的间轴半径尺寸为A1=f250-0.05mm，孔半径尺寸为A2=f250隙为0.020.13mm ,如图： 1.采用完全互换法时，为保证装配精度要求，尺寸链各组成环公差之和应小于或等于封闭环公差： T01³S|xi=1mi|Ti 对于直线尺寸链则：|xi|=1,T01³ 本题中T01=0.13-0.02=0.11 ST=T+Ti1i=1m2+×××+Tm S|xi|Ti=T1+T2=0.05+0.10=0.15>T01 i=1m 所以用完全互换法进行装配,不能保证装配精度要求 2.封闭环基本尺寸： A0=SxiAi=A2-A1=25-25=0 i=1m 封闭环平方公差： T0q=mSxi=1m2iTi=2STi=1m2i2=T12+T22=(0.05)1+(0.1)22»0.118 封闭环中间偏差： D0=SxiDi=D2-D1=0.05-(-0.025)=0.075 i=1 封闭环上、下偏差： ES0=D0+T0=0.075+´0.118=0.134 112211EI0=D0-T0=0.075-´0.118=0.016220.134+0.13 封闭环A0=0+0.016，其范围包含0+0.02，所以用大数互换法装配 能保证装配精度要求 5-14 减速机中某轴上零件的尺寸为A1=40mm ，A2=36mm ，A3=4mm ，要求装配后0.25齿轮轴向间隙A0=0+0.10mm ，结构如图5-43所示。试用极值法和统计法分别确定Al、A2、A3的公差及其分布位置。 0.25T=0.25-0.10=0.15。 解：a)封闭环A0=0+0.10mm ，封闭环公差0Al是增环，A2、A3 是减环，x1=+1，x2=x3=-1 封闭环基本尺寸为： A0=SxiAi=A1-A2-A3=40-36-4=0 i=1m由计算可知，各组成环基本尺寸无误。 2）确定各组成环公差和极限偏差 计算各组成环平均极值公差 Tav1=T0å|xi=1m=i|T00.15=0.05mm m3以平均极值公差为基础，根据各组成环尺寸、零件加工难易程度，确定各组成环公差。 A3为一套筒，易于加工和测量，故选A3为协调环。其余各组成环根据其尺寸和加工难易程度选择公差为：T1=0.07mm,T2=0.06mm，各组成环公差等级约为IT9。 +0.07A1为内尺寸按基孔制确定其极限偏差：A1=400，A2为外尺寸按基轴制确定其极限偏差：A2=360-0.06。 封闭环的中间偏差D0为D0=ES0+EI00.25+0.10=0.175mm 22各组成环的中间偏差分别为 D1=0.035mm,D2=-0.03mm 3)计算协调环极值公差和极限偏差 协调环A3的极值公差为： T3=T0-(T1+T2)=0.15-0.07-0.06=0.02 协调环A3的中间偏差为： D3=SxiDi=D1-D0-D2=0.035-0.175-(-0.03)=-0.11 i=1m协调环A3的极限偏差ES3、EI3分别为： T30.02=-0.11+=-0.122T0.02EI3=D3-3=-0.11-=-0.12 22所以,协调环A3的尺寸和极限偏差为: ES3=D3+0.1A3=4-0.12mm 最后可得各组成环尺寸和极限偏差为: +0.07-0.1A1=400,A2=360-0.06,A3=4-0.12 b)统计法 2)确定各组成环公差和极限偏差. 认为该产品在大批量生产条件下,工艺过程稳定,各组成环尺寸趋近正态分布, k0=ki=1,e0=ei=0,则各组成环平均平方公差为: Tavq=T0m=0.150.15=»0.087 31.732A1为一箱体零件,较其他零件相比较难加工,现选择较难加工零件A1为协调环.以平均平方公差为基础,参考各零件尺寸和加工难易程度,从严选取各组成环公差: T2=0.12,T3=0.06mm,其公差等级为IT11。由于A2,A3皆为外尺寸，其极限偏差按基轴制确定，则：A2=36-0.12,A3=4-0.06各环中间偏差分别为： 00D0=0.175,D2=-0.06,D3=-0.03mm, 3）计算协调环公差和极限偏差： T1=T02-T22-T32=0.152-0.122-0.062=0.067 协调环A1的中间偏差为：D1=D0+D2+D3=0.175-0.06-0.03=0.085mm, 协调环A1的上、下偏差ES1、EI1分别为： 11ES1=D1+T1=0.085+´0.067=0.1185»0.122211EI1=D1-T1=0.085-´0.067=0.0515»0.05 220.12所以，协调环A1=40+0.05 最后可得各组成环尺寸分别为： 0.1200A1=40+0.05,A2=36-0.12,A3=4-0.06 5-15 如图5-44所示轴类部件，为保证弹性挡圈顺利装入，要求保持轴向间隙0.41A0=0+0.05mm。已知各组成环的基本尺寸Al=32.5mm，A2=35mm，A3=2.5mm。试用极值法和统计法分别确定各组成零件的上下偏差。 0.41解：a)封闭环A0=0+0.05mm ，封闭环公差T0=0.41-0.05=0.36。 A2是增环，A1、A3 是减环，x2=+1，x1=x3=-1 封闭环基本尺寸为： A0=SxiAi=A2-A1-A3=35-32.5-2.5=0 i=1m由计算可知，各组成环基本尺寸无误。 2)确定各组成环公差和极限偏差 计算各组成环平均极值公差 Tav1=T0å|xi=1m=i|T00.36=0.12mm m3以平均极值公差为基础，根据各组成环尺寸、零件加工难易程度，确定各组成环公差。 A3为一挡圈，易于加工和测量，故选A3为协调环。其余各组成环根据其尺寸和加工难易程度选择公差为：T1=0.12mm,T2=0.16mm，各组成环公差等级约为IT9。 +0.16A2为内尺寸按基孔制确定其极限偏差：A2=350，A1为外尺寸按基轴制确定其极限偏差：A1=32.50-0.12。 封闭环的中间偏差D0为D0=各组成环的中间偏差分别为 ES0+EI00.41+0.05=0.23mm 22D1=-0.06mm,D2=+0.08mm 3)计算协调环极值公差和极限偏差 协调环A3的极值公差为： T3=T0-(T1+T2)=0.36-0.12-0.16=0.08 协调环A3的中间偏差为： D3=SxiDi=D2-D0-D1=0.08-0.23-(-0.06)=-0.09 i=1m协调环A3的极限偏差ES3、EI3分别为： T30.08=-0.09+=-0.0522T0.08EI3=D3-3=-0.09-=-0.1322所以,协调环A3的尺寸和极限偏差为: ES3=D3+0.05A3=2.5-0.13mm 最后可得各组成环尺寸和极限偏差为: +0.16-0.05A1=32.50,A3=2.5-0.12,A2=3500.13 b)统计法 2)确定各组成环公差和极限偏差. 认为该产品在大批量生产条件下,工艺过程稳定,各组成环尺寸趋近正态分布, k0=ki=1,e0=ei=0,则各组成环平均平方公差为: Tavq=T00.360.36=»0.21 m31.732A2为一轴类零件,较其他零件相比较难加工,现选择较难加工零件A2为协调环.以平均平方公差为基础,参考各零件尺寸和加工难易程度,从严选取各组成环公差: T1=0.24,T3=0.16mm,其公差等级约为IT12。由于A1,A3皆为外尺寸，其极限偏差按基轴制确定，则：A1=32.5-0.24,A3=2.5-0.16各环中间偏差分别为： 00D0=0.175,D1=-0.12,D3=-0.08mm, 3)计算协调环公差和极限偏差： T2=T02-T12-T32=0.362-0.242-0.162»0.21 协调环A2的中间偏差为：D2=D0+D1+D3=0.175-0.12-0.08=-0.025mm, 协调环A2的上、下偏差ES1、EI1分别为： 11ES2=D2+T2=0.025+´0.21=0.132211EI2=D2-T2=0.025-´0.21=-0.80220.13所以，协调环A2=35+-0.80 最后可得各组成环尺寸分别为： +0.130A1=32.50-0.24,A2=35-0.80,A3=2.5-0.16