正确运用装配尺寸链计算确保完全互换装配中的精度要求

闫纂文

摘要：装配是机械制造过程的最后环节，质量的高低直接影响产品质量的好坏。完全互换装配法是装配中常用的方法，装配中要保证装配质量精度要求，质量好的零部件是基础，合理的装配工艺方法是保障，装配尺寸链计算的正确运用是不可或缺的手段。

关键词 装配尺寸链  完全互换装配  实例分析

一、装配尺寸链

在机器或部件的装配关系中，由相互配合零部件的相关尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链，叫做装配尺寸链。如图1中齿轮孔与轴配合间隙A₀的大小，与孔径A₁及轴径A₂的大小有关，这些相关尺寸组成一个封闭外形且按一定顺序排列，构成一个装配尺寸链。

图1  装配尺寸链

装配尺寸链的建立，需要做好以下工作：

（1）确定封闭环

（2）查找组成环

（3）画出尺寸链图，判断增环、减环。

二、完全互换装配法

完全互换装配法是指在装配过程中参与装配的每一个零件不经任何选择、修理和调整，装上后全都能达到装配精度要求的装配方法。如果产品在使用过程中某一零件磨损或损坏，只要换上一个新的同类零件即可正常使用。这种方法的实质是靠控制零件的加工误差来保证产品的装配精度。

三、装配尺寸链计算在完全互换装配中的应用

1.完全互换装配法尺寸链的计算方法和步骤：

（1）画装配尺寸链，判断封闭环、增环和减环。

（2）确定封闭环基本尺寸及偏差。

（3）确定协调环。

（4）确定各组成环公差。

1）先确定各组成环的平均公差。

2）确定各组成环公差值。对于结构简单，组成环数很少且基本尺寸相同或相近的装配尺寸链，可以直接选用平均公差值（如轴孔配合副）。

对于结构较复杂，组成环数较多且基本尺寸相差较大的装配尺寸链，根据平均公差值查表对照标准公差值，避免出现个别零件精度很低，个别零件精度很高的现象。

各组成环的精度等级确定之后，再反过来确定各组成环的标准公差值。

3）确定组成环（除协调环外）公差带位置。组成环（除协调环外）公差带位置按“入体原则”标注。对于内尺寸（孔），其尺寸偏差按H配置;對于外尺寸（轴），其尺寸偏差按h配置。

4）确定协调环偏差。采用极值法计算，计算公式与工艺尺寸计算公式相同。

2.生产实例分析

如图2为齿轮与轴的装配关系，已知A₁= 30mm， A₂= 5mm， A₃=43mm，A₄ = 3mm（标准件）， A₅ = 5mm，  要求装配间隙A₀ = 0.10～0.35mm，现采用完全互换法装配，试确定各组成环公差和极限偏差。

图2  齿轮与轴的装配关系

a）模型图   b）示意图   c） 装配尺寸链

解：

（1）画装配尺寸链  如图2所示，A₃为增环，A₁、A₂、A₄、A₅为减环。

（2）计算封闭环的基本尺寸A₀

封闭环的基本尺寸       A₀=A₃-（A₁+A₂+A₄+A₅）=[43-（30+5+3+5）]mm=0

根据题意，封闭环尺寸为    A₀ =mm

所以封闭环的公差为T_A0 =（0.35-0.10）mm=0.25mm

（3）确定协调环  本例中A₅为一垫片，易加工和测量，故选作协调环。

（4）确定各组成环公差

1）计算组成环平均公差T_AM==mm=0.05 mm

2）确定各组成环公差

A₄为标准件，A₄=mm，无需调整，T₄=0.05mm。

由于该尺寸链的组成环较多（5个），而且各组成的基本尺寸相差甚大，故以平均公差为基础，根据等精度（或精度接近）原则调整。

查标准公差值表得知，当组成环公差等级为IT9时，标准公差值比较接近平均公差值，查标准公差值表得：T₁=0.052mm，T₂=0.03mm，T₃=0.062mm。

（5）确定组成环公差带位置

A₁、A₂为外尺寸按基轴制确定公差带位置： A₁=mm，A₂=mm。

A₃为内尺寸按基孔制确定公差带位置：A₃=mm。

协调环A ₅公差为

T₅=T₀-（T₁+T₂+T₃+T₄）=〔0.25-（0.052 +0.03 +0.062+0.05）〕mm=0.056 mm

（6）确定协调环A₅极限偏差

1）计算A ₅的下偏差：

因为：=-（E

则：=-（）-

=0.062mm-（-0.052- 0.03-0.05）mm-0.35mm

=-0.156 mm

2）计算A ₅的上偏差：

 S₅= I₅+T₅=-0.156mm +0.056mm =-0.100 mm

所以，協调环A₅的尺寸为A₅= mm（约相当于IT10，合理）。

上述实例运用装配尺寸链计算解决了齿轮与轴的装配精度问题，给机器的装配工作带来方便，对保证产品质量发挥了应用的作用。