机械毕业设计58钳工装配尺寸链

职业技术教育理论 研究论文 钳工修配装配法尺寸链的简易解法 姓名：蒋春祥 单位：江苏省扬州技师学院 摘要：在多种钳工工艺教材课本里，修配装配法尺寸链的解法一直存在着一些争议，有些书上是这样解，有些书上是那样解，叫人看起来有点摸不着头脑，这几年，我仔细研究了一下，总结了一些规律和方法。大家知道，修配装配法尺寸链是通过修配环的修配来达到装配精度的，我们解修配装配尺寸链的目的就是让修配环的加工余量处在一个合适的范围内，这个合适的范围就是使修配环的加工余量既不能太大又不能没有。为了达到这个目的，本文总结了在尺寸链中因 处于增环、减环以及被修面的不同，对封闭环影响有四种类型，并根据这四种类型，进行具体的举例计算，以此来说明修配装配法尺寸链的简易计算方法，并通过验算，达到了上述目的。 关键词：修配装配法尺寸链 装配精度 尺寸链方程 封闭环 修配环 增环 减环 论文主体：对于机械产品，装配精度是保证产品的工作性能和使用寿命。要达到装配精度，不能只依赖于提高零件的加工精度，在一定程度上还要依靠装配的工艺技术。对于装配方法归纳起来有四种，即互换装配法、选配装配法、修配装配法、调整装配法。 其中修配装配法的解法，在一些技工教学课本以及技工培训教材中，如钳工工艺学、钳工技师培训教材、机械制造工艺学，在叙述到修配装配法尺寸链时，讲得不够全面，让人模糊不清，例如书中写道：若补偿环（修配环）是增环，则愈修使封闭环愈小，所以应首先求出补偿环的最小极限尺寸；反之，若补偿环是减环，则愈修使封闭环愈大，所以应首先求出补偿环的最大极限尺寸。在书上只叙述了上述两种情况。其实，当修配环是增环，不一定愈修使封闭环愈小，也有愈修使封闭环愈大的情况；当修配环是减环，不一定愈修使封闭环愈大，也有愈修使封闭环愈小的情况。在 实际工作中，修配环在给定的尺寸链中，因处于增环、减环以及被修配面的不同，对封闭环的影响会有下列四种类型： 1、修配环是增环，修配环愈修愈大，使封闭环也愈大。 如图 1 所示，机床溜板和导轨的配合，现取 C3 为修配环（增环），若以修刮修配环的 A 面来保证装配配合间隙 C （封闭环），我们从图中看出， A面愈修，修配环 C3 愈大，使 封闭环 C 也 愈大 ，这是第一种类型。 图 1 2、修配环是增环，修配环愈修愈小，使封闭环也愈小。 如图 1 所示，机床溜板和导轨的配合，现取 C3 为修配环（增环），若以修刮修配环的 B 面来保证 装配配合间隙 C （封闭环），我们从图中看出， B面愈修，修配环 C3 愈小，使 封闭环 C 也 愈小 ，这是第二种类型。 3、修配环是减环，修配环愈修愈小，使封闭环愈大。 如图 2 所示，机床溜板和导轨的配合，现取 B3 为修配环（减环），若以修刮修配环的 A 面来保证装配配合间隙 B （封闭环），我们从图中看出， A面愈修，修配环 B3 愈小，使 封闭环 C 愈大 ，这是第三种类型。 图 2 4、 修配环是减环，修配环愈修愈大，使封闭环愈小。 如图 2 所示，机床溜板和导轨的配合，现取 B3 为修配环（减环），若以修刮修配环的 B 面来保证装配配合间隙 B （封闭环），我们从图中看出， B面愈修，修配环 B3 愈大，使 封闭环 C 愈小 ，这是第四种类型。 总结以上四种类型，我们看出，随着修配环不同的修配面，修配环无论是增环还是减环，其封闭环有可能愈修愈大，也有可能愈修愈小。所以说，随着修配面选取的不同，修配环的尺寸精度也会不同了。 修配环的上下偏差怎样计算才能合适呢？我们根据装配尺寸链的基本概念，常用的有下面两种： 一种用公式表示为： A min =m A imin n A imax （公式 1） 解释为：封闭环的最小极限尺寸 = 所有增环最小极限尺寸之和所有减环最大极限尺寸之和。 另一种用公式表示为： A max = m A imax n A imin （公式 2） 解释为：封闭环的最大极限尺寸 = 所有增环最大极限尺寸之和所有 减环最小极限尺寸之和。 通过以上分析，修配装配法在实际生产中可能碰到的四种情况，我们用公式（ 1）、（ 2）计算就可以求出修配环的极限尺寸。我们把修配装配法尺寸链的解法作一概括，可得出如下结论：不论所选修配环是增环还是减环，主要是看封闭环是变大还是变小。若是因修配使封闭环尺寸变小，则应先求出封闭环最小极限尺寸（公式 1）；若是因修配使封闭环尺寸变大，则应先求出封闭环最大极限尺寸（公式 2）。 下面举例来说明上述的结论。 例题 1：如图 1 所示，已知 c1 = 90、 c2 = 40、 c3 = 50 ，组成环的经济公 差分别为： c1 = 0.25 、 c2 = 0.20 、 c3 = 0.15 。试选 c3 为修配环，装配精度要求 c = 0 0.06。分别求出以 A面及 B面作为修配面时的修配环极限尺寸和修刮余量。 解：（ 1）以 A 面作为修配面时的修配环极限尺寸和修刮余量。 分析：此种情况属于“因修配使封闭环尺寸变大，则先求出封闭环最大极限尺寸（公式 2）”。 1）画尺寸链图（如图 1），列尺寸链方程： c = c 2 + c 3 c 1 2）按经济加工精度确定各组成环的极限尺寸（增环取单向正偏差，减环取单向负偏差）： c 1 = 90 0 -0.25 c 2 = 40+0.20 0 3）确定修配环 c3 的极限尺寸：用（公式 2）计算，即 c max = c2max + c3max c1min c3max = c1min + c max- c2max = 89.75 + 0.06 40.20 = 49.61 c3min = c3max c3 = 49.61 0.15 = 49.46 4）验算 。用 公式 1 和公式 2 对封闭环极限尺寸进行验算（为了有一定的区别，我们把验算封闭环最大以及最小极限尺寸公式代号上加上一 “ y”，如 c ymax、 c ymin，另外，为了验算方便，如果是“因修配使封闭环尺寸变大的”，就先验算 c ymax；如果是“ 因修配使封闭环尺寸变小的 ”， 就先验算 c ymin） 。 其结果如下： c ymax = c2max + c3max c1min = 40.2 + 49.61 89.75 = 0.06 以上结果表示当 c2、 c3 都是最大极限尺寸， c1 为最小极限尺寸时，验算封闭环的最大极限尺寸正好为 0.06，修配环 c3 的修配量为 0，按照生产实际经验，虽然修配环无须修配就已达到封闭环精度要求，但为了提高接触刚度， 必须要保证最小修刮量 0.1。所以要对修配环的 c3max 减去 0.1 ，使原来 c3max = 49.61 成为 49.61 0.1 = 49.51 。 同样也要对修配环的 c3min 减去 0.1 ，使原来 c3min = 49.46 成为 49.46 0.1 = 49.36。 重新来验算 ： c ymax = c2max + c3max c1min = 40.2 + 49.51 89.75 = 0.04 以上结果表示当 c2、 c3 都是最大极限尺寸， c1 为最小极限尺寸时， 修配环 c3修去 0.1 时， 可达到 c max = 0.06 的精度要求。 此题 修配环 c3 的最小 修配量 Z min = c ymax c = -0.04 0.06 = 0.1（ 0.1） 因此，修配环 c3 的最小 修配量的公式为 : Z min = c ymax c （此公式中c ymax 为 重新验算后的 c ymax） c ymin = c 2 min + c3 min c1 max = 40 + 49.36 90 = - 0.64 以上结果表示当 c2、 c3 都是最小极限尺寸， c1 为最大极限尺寸时， 修配环c3 修去 0.64时， 可达到 c min = 0 的精度要求。 此题 修配环 c3 的最大 修配量Z max = c ymin = - 0.64 （ 0.64） 因此，修配环 c3 的最大 修配量的公式为 : Z max = c ymin 以上计算为什么封闭环是负值时修配环反而有修配量呢？这是因为修配环的 A面愈修，封闭环的数值反 而愈大。当封闭环为负值时，修配环才有修配量。封闭环在正值的情况下，只能有两种情况 :一是封闭环的精度如果在 0.01 0.06之间 ,封闭环在规定的精度范围内（ 0 0.06） ，但修配环 c3 没有达到最小的修配量（ 0.1 ），仍然不符合修配法的要求 ；二是封闭环的精度如果大于0.06时 , 修配环 c3 更没有 修配量。而封闭环在负值的情况下，修配环 c3 愈修，封闭环的负值就愈小，直修至 0 0.06的 装配精度要求。 最终修配环 c3 的极限尺寸为： c3 = 50 -0.49 -0.64 ， 最大 修配量为 0.64， 最小 修配量 为 0.1。 （ 2）以 B面作为修配面时的修配环极限尺寸和修刮余量。 分析：此种情况属于“因修配使封闭环尺寸变小，则应先求出封闭环最小极限尺寸（公式 1）”。 1）画尺寸链图（如图 1），列尺寸链方程： c = c 2 + c 3 c 1 2）按经济加工精度确定各组成环的极限尺寸： c 1 = 900 -0.25 c2 = 40+0.20 0 3）确定修配环 c3 的极限尺寸：用（公式 1）计算，即 c min = c 2 min + c3 min c1 max c3 min = c1 max + c min - c 2 min = 90 + 0 40 = 50 c3 max = c3 min + c3 = 50 + 0.15 = 50.15 4）验算。用 公式 1 和公式 2 对封闭环极限尺寸进行验算，其结果如下： c ymin = c 2 min + c3 min c1 max = 40 + 50 90 = 0 以上结果表示当 c2、 c3 都是最小极限尺寸， c1 为最大极限尺寸时，验算封闭环的最小极限尺寸正好为 0，修配环 c3 的修配量为 0，按照生产实际经验， 虽然修配环无须修配就已达到封闭环精度要求，但为了提高接触刚度， 必须要保证最小修刮量 0.1 ,所以要对修配环的 c3min 加上 0.1 ，使原来 c3min = 50 成为c3min = 50 + 0.10 = 50.10 。 同样也要对修配环的 c3max 加上 0.1 ，使原来 c3max = 50.15 成为 50.15 + 0.1 = 50.25。 重新来验算： c ymin = c 2 min + c3 min c1 max = 40 + 50.10 90 = 0.10 以上结果表示当 c2、 c3 都是最小极限尺寸， c1 为最大极限尺寸时，因修配环愈修使封闭环尺寸变小，所以 修配环 c3 修去 0.1时， 可达到 c min = 0 的精度要求。 此题 修配环 c3 的最小 修配量 Z min = c ymin = 0.10 因此，修配环 c3 的最小 修配量的公式为 : Z min = c ymin（ c ymin 为 重新验算后的 c ymin） c ymax = c2max + c3max c1min = 40.2 + 50.25 89.75 = 0.7 以上结果表示当 c2、 c3 都是最大极限尺寸， c1 为最小极限尺寸时， 修配环c3 修去 0.64 时， 可达到 c max = 0.06的精度要求。 此题 修配环 c3 的最大 修配量 Z max = c ymax c = 0.7 0.06 = 0.64 因此，修配环 c3 的最大 修配量的公式为 : Z max = c ymax c 最终修配环 c3 的极限尺寸为： c3 = 50 25.010.0 ， 最大 修配量为 0.64 ， 最小修配量为 0.1。 例题 2 如图 2 所示，已知 B1 = 100 、 B2 = 70、 B3 = 30 ，组成环的经济公差分别为： B1 = 0.3 、 B2 = 0.25 、 B3 = 0.2 。试选 B3为修配环，装配精度要求 B = 0 0.1 。分别求出以 A 面及 B 面作为修配面时的修配环极限尺寸和修刮余量。 解：（ 1）以 A 面作为修配面时的修配环极限尺寸和修刮余量。 分析：此种情况属于“因修配使封闭环尺寸变大，则先求出封闭环最大极限尺寸（公式 2）”。 3 1）画尺寸链 图（如图 2），列尺寸链方程： B =B 1 B 2 B 3 2）按经济加工精度确定各组成环的极限尺寸： B 1 =100+0.3 0 B2 = 700 -0.25 3）确定修配环 B3 的极限尺寸：用（公式 2）计算，即 B max = B1max B2 min B3 min B3 min = B1max B2 min- B max = 100.03 69.75 = 30.28 B3max = B3 min + B3 = 30.28 + 0.2 = 30.48 4）验算。用 公式 1 和公式 2 对封闭环极限尺寸进行验算，其结果如下： B ymax = B1max B2 min B3 min= 100.03 69.75 30.28 = 0 以上结果表示当 B1 是最大极限尺寸， B2 、 B3 为最小极限尺寸时，因修配环愈修使封闭环尺寸变大，所以 修配环 B3 修去 0.1 时，可达到 B max = 0.1的精度要求。 此题 修配环 B3 的最小 修配量 Z min= B ymax- B = 0 0.1= -0.1（ 0.1）。 因此，修配环 B3 的最小 修配量的公式为 : Z min = B ymax B B ymin= B1 min B2max B3 max = 100 70 30.48 = -0.48 以上结果表示当 B1 是最小极限尺寸， B2、 B3为最大极限尺寸时， 修配环 B3修去 0.48 时，可达到 B min = 0 的精度要求。 此题 修配环 B3 的最大 修配量 Z max = B ymin = 0.48 因此，修配环 B3 的最大 修配量的公式为 : Z max = B ymin 最终修配环 B3 的极限尺寸为： B3 =38+0.48 +0.28， 最大 修配量为 0.48 ， 最小修配量为 0.1。 （ 2）以 B面作为修配面时的修配环极限尺寸和修刮余量。 分析：此种情况属于“因修配使封闭环尺寸变小，则应先求出封闭环最小极限尺寸（公式 1）”。 1）画尺寸链图（如图 2），列尺寸链方程： B = B 1 B 2 B 3 2）按经济加工精度确定各组成环的极限尺寸： B 1 =100+0.3 0 B2= 700 -0.25 3）确定修配环 B3 的极限尺寸：用（公式 1）计算，即 B min = B1min B2 max B3 max B3 max = B1min B2 max B min = 100 70 0.1= 29.9 B3 min = B3 max B3 = 29.9 0.2 = 29.7 4）验算。用 公式 1 和公式 2 对封闭环极限尺寸进行验算，其结果如下： B ymin= B1 min B2max B3 max =100 70 29.9 = 0.1 以上结果表示当 B1 是最小极限尺寸， B2、 B3 为最大极限尺寸时， 修配环B3 修去 0.1 时，可达到 B min = 0 的精度要求。 此题 修配环 B3 的最小 修配量 Z min = B ymin = 0.1 因此，修配环 B3 的最小 修配量的公式为 : Z min= B ymin B ymax = B1max B2 min B3 min = 100.03 69.75 29.7 = 0.58 以上结果表示当 B1max 是最大极限尺寸， B2 、 B3 为最小极限尺寸时， 修配环 B3 修去 0.48时，可达到 B max = 0.1 的精度要求。 此题 修配环 B3 的最大修配量 Z max = B ymax B = 0.58 0.1 = 0.48 因此，修配环 B3 的最大 修配量的公式为 : Z max = B ymax B 最终修配环 B3 的极限尺寸为 ： B3 = 30-0.10 -0.30， 最大 修配量为 0.48 ， 最小修配量为 0.1。 以上我们 根据修配环上不同修配面的四种类型，进行了举例说明。从上面的例子可以看出，由于选择修配环上不同的修配面，就会出现修配环不同的尺寸精度。所以我们在实际工作中，要对具体的情况进行具体的分析，只要分析判断它属于哪种类型，那就按照哪种类型的方法进行计算。 下面我们把书本上常见到的 卧式车床尾座底板修配法，用上述方法来解此尺寸链。 例题 3 如图 3所示，为保证精度要求，卧式车床前后顶尖中心线只允许尾座高出 0 0.06。已知 A1=202， A2 = 46， A3 = 156。现采用合并加工修配法，就是先把尾 座和尾座底板的接触面先刮配好 (也就是说将 A2、 A3合并为A2、 3)， 然后进入总装。现把经济公差定为： A1 = 0.2， A2、 3 = 0.2。试用修配法解尺寸链。 图 3 解： 分析：此种情况属于“因修配使封闭环尺寸变小，则应先求出封闭环最小极限尺寸（公式 1）”。 1）画尺寸链图（将尺寸链 图 3a 合并为图 3b），列尺寸链方程： A = A 2.3 A 1 = 46 + 156 202 = 0 2）按经济加工精 度确定各组成环的极限尺寸： A 1 = 202 0 -0.2 3）确定修配环 A2、 3的极限尺寸：用（公式 1）计算，即 A min = A2、 3min A1max A2、 3min = A1max + A min =202 + 0 = 202 A2、 3max = A2、 3min + A2、 3 = 202 + 0.2 = 202.2 4）验算。用 公式 1 和公式 2 对封闭环极限尺寸进行验算，其结果如下： A ymin = A2、 3min A1max = 202 202 = 0 以上结果表示当 A2、 3是最小极限尺寸， A1 为最大极限尺寸时，验算封闭环的最小极限尺寸正好为 0，虽然修配环无须修配就已达到封闭环精度要求，但为了提高接触刚度，必须要有 0.1 的最小修刮量，所以要对修配环的 A2、 3min加上 0.1 ,使原来 A2、 3min = 202 成为 202 + 0.1 =