汽車制造工藝學第3版教學課件 第5章尺寸鏈原理與應(yīng)用

第五章尺寸鏈原理與應(yīng)用第一節(jié)尺寸鏈的基本概念第二節(jié)尺寸鏈計算的基本公式第三節(jié)裝配尺寸鏈的建立第四節(jié)保證裝配精度的方法和裝配尺寸鏈的解算第五節(jié)工藝尺寸鏈的計算2

在汽車產(chǎn)品設(shè)計過程中，設(shè)計人員根據(jù)某一部件或總成的使用性能，規(guī)定了必要的裝配精度(技術(shù)要求)。這些裝配精度，在零件制造和裝配過程中是如何經(jīng)濟、可靠地保證的？裝配精度與零件精度有何關(guān)系，零件的尺寸及其偏差又是怎樣制定出來的？以及零件制造時工序尺寸間的關(guān)系等。所有這些問題都需要借助于尺寸鏈原理來解決。因此，對產(chǎn)品設(shè)計人員和零件制造工藝人員來說，尺寸鏈原理是必須掌握的重要工藝基礎(chǔ)理論。3

第一節(jié)尺寸鏈的基本概念

一、尺寸鏈的定義及其組成l.尺寸鏈定義及尺寸鏈圖尺寸鏈：在汽車等機械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。4尺寸鏈具有以下三個特征:1)具有封閉性2)尺寸關(guān)聯(lián)性3)尺寸鏈至少是由三個尺寸或位置公差組成5

尺寸鏈圖2.尺寸鏈的組成

環(huán)：尺寸鏈中的每一個尺寸或位置公差。(1)封閉環(huán):尺寸鏈中，在裝配和加工過程中間接獲得的環(huán)。(2)組成環(huán)：尺寸鏈中，對封閉環(huán)有影響的全部環(huán)。

a增環(huán):尺寸鏈中的組成環(huán)，由于該環(huán)的變化，引起封閉環(huán)同向變動。

b減環(huán):尺寸鏈中的組成環(huán)，由于該環(huán)的變化，引起封閉環(huán)反向變動。6判斷增減環(huán)的方法：回路法和符號法首先對封閉環(huán)尺寸標單向箭頭，方向任意選定;然后沿箭頭方向，環(huán)繞尺寸鏈回路畫箭頭。凡與封閉環(huán)箭頭方向相同的尺寸為減環(huán)，與封閉環(huán)箭頭方向相反的為增環(huán)。二、尺寸鏈的形式1.按尺寸鏈各環(huán)的幾何特征和所處空間位置的不同，可分為:(1)直線性尺寸鏈：這是全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)的尺寸鏈。

(2)角度尺寸鏈:

這是全部環(huán)的幾何量均為角度尺寸的尺寸鏈。

(3)平面尺寸鏈：全部組成環(huán)位于一個或幾個平行平面內(nèi)，但某些組成環(huán)不平行于封閉環(huán)的盡寸鏈。

(4)空間尺寸鏈：它是組成環(huán)位于幾個不平行平面內(nèi)的尺寸鏈。

78

2.按尺寸鏈間相互關(guān)系分為:(1)獨立尺寸鏈：這種尺寸鏈的所有組成環(huán)和封閉環(huán)，都只屬于這一個尺寸鏈，不參與其它尺寸鏈的組成。

(2)并聯(lián)尺寸鏈：若干獨立尺寸鏈聯(lián)結(jié)在一起，尺寸鏈間互相有影響。某尺寸鏈中的一環(huán)或數(shù)環(huán)，參與兩個或兩個以上的尺寸鏈，這種聯(lián)系形式為并聯(lián)尺寸鏈。公共環(huán)。93.按尺寸鏈應(yīng)用范圍分為:(1)裝配尺寸鏈：這是全部組成環(huán)為不同零件設(shè)計尺寸所形成的尺寸鏈。如圖5-1

特點：封閉環(huán)是不同零件表面間的尺寸，該尺寸在裝配后間接（自然）得到。(2)零件設(shè)計尺寸鏈：這是全部組成環(huán)為同一零件設(shè)計尺寸所形成的尺寸鏈。如圖5-2b(3)工藝尺寸鏈:這是全部組成環(huán)為同一零件工藝尺寸所形成的尺寸鏈。如圖5-2c10三、尺寸鏈計算的任務(wù)用尺寸鏈原理解決生產(chǎn)實際問題，可分為兩種計算情況。

1.公差設(shè)計計算：已知封閉環(huán),求解各組成環(huán)。這種情況亦稱反計算，用于產(chǎn)品設(shè)計、加工和裝配工藝計計算中,屬不定解。在公差設(shè)計計算中也常遇到已知封閉環(huán)和部分組成環(huán)的公差，求解其余組成環(huán)的公差，一般稱為中間計算。

2.公差校核計算已知組成環(huán)，求解封閉環(huán)。這種情況亦稱正計算，校核計算時，封閉環(huán)的計算結(jié)果是唯一確定的。11

第二節(jié)尺寸鏈計算的基本公式

汽車等機械產(chǎn)品的零件尺寸，一般采用基本尺寸及其上、下偏差來表達。無論哪一類尺寸鏈，都可以用極值法或統(tǒng)計法來進行尺寸鏈的計算。一、直線尺寸鏈的計算直線尺寸鏈和角度尺寸鏈的計算方法是相同的。(一)封閉環(huán)基本尺寸的確定基本尺寸計算公式：

式中：AZ——增環(huán)

Aj——減環(huán)

k——增環(huán)數(shù)

n——環(huán)數(shù)12(二)極值法：是按組成環(huán)尺寸均為極限尺寸的條件下，來計算封閉環(huán)極限尺寸、公差的一種方法。1.封閉環(huán)極限尺寸的計算132.封閉環(huán)上、下偏差的計算3.封閉環(huán)公差和誤差的計算

上式表明，封閉環(huán)公差等于各組成環(huán)公差之和。當各環(huán)的實際誤差不等于各環(huán)公差時，封閉環(huán)的實際誤差為

144.封閉環(huán)中間尺寸、中間偏差和極限偏差封閉環(huán)中間尺寸：封閉環(huán)中間偏差：組成環(huán)的上下偏差：封閉環(huán)的上下偏差：15

采用極值法計算的特點，是簡便和可靠性高，即使組成環(huán)均按極值尺寸或極限偏差進行加工，也能可靠保證封閉環(huán)的極限尺寸或極限偏差。但當封閉環(huán)公差較小，組成環(huán)較多時，則對組成環(huán)公差要求過嚴，造成加工困難，使制造成本增加。因而，極值法多應(yīng)用于封閉環(huán)公差要求較小，尺寸鏈環(huán)數(shù)較少或封閉環(huán)公差要求較大，尺寸鏈環(huán)數(shù)較多的尺寸鏈中。16(三)統(tǒng)計法統(tǒng)計法：是應(yīng)用概率論原理，進行尺寸鏈計算的方法，

在大批大量生產(chǎn)一批工件時，在正常生產(chǎn)條件下，被加工零件的工序尺寸按一定規(guī)律分布（例如正態(tài)分布），加工尺寸獲得極限尺寸的可能性是較小的。根據(jù)概率乘法定理，多環(huán)極限尺寸重合的概率等于各組成環(huán)出現(xiàn)極限尺寸概率的乘積。當環(huán)數(shù)多時，極限尺寸相遇的可能性很小。因此，在大批大量生產(chǎn)時，尺寸鏈的環(huán)數(shù)較多的條件下，應(yīng)用極值法顯然是不合理的，而應(yīng)用統(tǒng)計法計算。用統(tǒng)計法解尺寸鏈，封閉環(huán)的基本尺寸仍按以上公式計算。17

由概率論可知，在大批大量生產(chǎn)時，在正常生產(chǎn)條件下，工序尺寸或加工誤差一般都按正態(tài)分布。正態(tài)分布曲線可用兩個特征參數(shù)表達，即平均尺寸（）和均方根偏差(標準差)

（）。如果工序尺寸Ai基本都在Ai3范圍內(nèi)，超出此范圍的工序尺寸只有0.27%的概率。當加工誤差時，則。181.封閉環(huán)公差TA0的計算（1）組成環(huán)的尺寸分布規(guī)律符合正態(tài)分布根據(jù)概率理論，當各組成環(huán)的尺寸分布規(guī)律符合正態(tài)分布時，封閉環(huán)的尺寸分布規(guī)律也符合正態(tài)分布。對封閉環(huán)公差等于組成環(huán)公差平方和的平方根。（2）組成環(huán)的尺寸分布規(guī)律不符合正態(tài)分布如組成環(huán)尺寸分布規(guī)律不符合正態(tài)分布，則根據(jù)概率理論，當組成環(huán)環(huán)數(shù)(n-1)≥6，且各組成環(huán)分布范圍相差又不太大時，封閉環(huán)的尺寸分布規(guī)律仍接近正態(tài)分布。

ki—相對分布系數(shù)。192.封閉環(huán)上、下偏差的計算（1）組成環(huán)的尺寸按對稱分布中間偏差與平均偏差相等，中間尺寸Aim與平均尺寸也相等。

20封閉環(huán)的上、下偏差按下式計算（2）組成環(huán)的尺寸不對稱分布情況中間尺寸與平均尺寸產(chǎn)生偏移封閉環(huán)的上、下偏差按下式計算21

通過上述引用統(tǒng)計法進行尺寸鏈的計算可知，在大批大量生產(chǎn)時，尺寸鏈為多環(huán)，統(tǒng)計法計算的合理性更高；在公差的設(shè)計計算時，可以獲得比極值法計算確定的更大的組成環(huán)平均公差。例如，一尺寸鏈環(huán)數(shù)為n-1=6，封閉環(huán)環(huán)設(shè)計要求的公差為TA0=0.12mm，分別用兩種方法求解。極值法：統(tǒng)計法：統(tǒng)計法缺點是：計算較為復雜，并且必須已知組成環(huán)尺寸的分布規(guī)律。統(tǒng)計法計算尺寸鏈適合于大批大量生產(chǎn)中解算多環(huán)（n≥7）尺寸鏈時應(yīng)用。22

第三節(jié)裝配尺寸鏈的建立建立裝配尺寸鏈的意義：

1.在產(chǎn)品設(shè)計階段，通過裝配尺寸鏈的分析與計算可以正確地標注零件的尺寸，合理地確定公差和技術(shù)條件。

2.在裝配時，可以根據(jù)零件的加工精度和裝配精度，用裝配尺寸鏈分析裝配精度。因此，無論進行哪種計算都必須先建立裝配尺鏈。建立裝配尺寸鏈的依據(jù)是裝配精度。23一、裝配精度

裝配精度：指機械產(chǎn)品或裝配部件在裝配后不同零件表面間形成的幾何參數(shù)（尺寸、位置精度）及工作性能與理想值的接近程度。裝配精度是裝配尺寸鏈的封閉環(huán)，零件的設(shè)計尺寸、形狀、位置公差，是裝配尺寸鏈的組成環(huán)。24

封閉環(huán)代表著機械產(chǎn)品或部件(總成)的性能和使用要求，因此建立裝配尺寸鏈時，必須重視封閉環(huán)的確定。

裝配尺寸鏈的封閉環(huán)常有如下一些形式:1)軸與孔的配合間隙或過盈量；

2)旋轉(zhuǎn)體零件與固定零件間應(yīng)留的軸向間隙；

3)為避免零件間互相碰撞，須在不同旋轉(zhuǎn)速度零件間設(shè)置軸向間隙。

4)某些零件在機構(gòu)中需要軸向定位而規(guī)定一定的軸向間隙。

5)使用軸用或孔用彈性擋圈固定零件的軸向位置和鎖環(huán)，為便于裝于槽中而規(guī)定一定的軸向間隙。

6)為保證齒輪副和蝸輪副能正常嚙合，齒輪副或蝸輪副的嚙合中心距。257)錐齒輪傳動副中，為保證齒側(cè)間隙和接觸區(qū)要求，規(guī)定的錐齒輪副錐頂?shù)奈灰浦怠?/p>

8)為保證活動件的運動自如，活動件相對于固定件間應(yīng)有一定的間隙。

9)滾動軸承與軸承端蓋間的軸向間隙或過盈量(過盈量經(jīng)常以轉(zhuǎn)動力矩表示)；

10)在汽車某些總成中，要求運動的可動件與固定件應(yīng)保持一定間隙，并且應(yīng)具有一定的可調(diào)量。

11)產(chǎn)品設(shè)計時規(guī)定的某些性能參數(shù)，如發(fā)動機的壓縮比；

12)往復運動件的行程位置；

13)總成或部件零件表面的位置公差等。26二、尺寸鏈最短原則

在裝配精度要求一定的條件下進行公差設(shè)計計算時，希望得到的組成環(huán)公差要大一些。零件設(shè)計尺寸公差大，零件加工就容易，經(jīng)濟性就好。為此，在建立裝配尺寸鏈時應(yīng)遵循尺寸鏈最短原則。所謂尺寸鏈最短原則，就是裝配尺寸鏈所包含的組成環(huán)數(shù)目最少。2728三、裝配尺寸鏈的建立為了正確建立裝配尺寸鏈，必須做到：

1)明確裝配精度的含義，它是裝配尺寸鏈的封閉環(huán)，是裝配后間接得到的尺寸(或位置公差)。

2)看懂與裝配精度相關(guān)的裝配單元的裝配圖樣，明了零件的裝配關(guān)系和相關(guān)零件沿封閉環(huán)尺寸方向上的裝配基準。

3)掌握建立裝配尺寸鏈的規(guī)律。例1.以預緊位移量A0建立裝配尺寸鏈。29

例2.圖6-17a為汽車變速器第一軸和第二軸的組件裝配圖。圖中有許多裝配精度要求，裝配尺寸鏈的封閉環(huán)。下面僅討論三項裝配精度要求:1)第二軸8的五速齒輪15要能在軸上自由轉(zhuǎn)動，其端面間隙為C0;2)第二軸8上的三速齒輪14也要能在軸上自由轉(zhuǎn)動，其端面間隙為B0；3)第一軸4的右端面和第二軸上四、五速固定齒座5的左端面間要求有一定的軸向間隙A0(當前、后軸承3和9的外圈端面緊靠在前、后蓋止口端面上時)。按上述三項要求，分別建立裝配尺寸鏈。3031

例3.圖6-18a為例一中變速器第一軸軸承外圈、鎖環(huán)和前蓋的局部裝配圖。圖上有以下三項裝配精度要求：

1)為防止?jié)櫥托孤?，?guī)定前蓋2上的H面和鎖環(huán)4間有軸向間隙D0;2)為防止?jié)櫥托孤吧w上的G面和軸承外圈3間也有軸向間隙E0;3)保證鎖環(huán)4可以方便地裝入軸承外圈3的止動槽中。鎖環(huán)4

在軸承外圈3的止動槽中要有一定間隙F0，3233第四節(jié)保證裝配精度的方法和裝配尺寸鏈的解算

根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點和裝配精度要求，在不同的生產(chǎn)條件下，應(yīng)選擇不同的保證裝配精度的方法，以達到最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。常用的保證裝配精度的方法有完全互換裝配法、不完全互換裝配法、分組互換裝配法、調(diào)整裝配法和修配裝配法。相應(yīng)也有上述五種解算裝配尺寸鏈的方法，即完全互換法、大數(shù)互換法、分組互換法、調(diào)整法和修配法。產(chǎn)品設(shè)計時，解算裝配尺寸鏈的目的，就是根據(jù)裝配精度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)條件，合理地選擇保證裝配精度的方法，并正確定地確定相關(guān)零件的尺寸公差和極限偏差。34一、完全互換裝配法完全互換裝配法：裝配時相關(guān)零件不需挑選、調(diào)整和修配，就能達到規(guī)定的裝配精度要求。

完全互換法采用極值法解裝配尺寸鏈。在設(shè)計機械產(chǎn)品時，為滿足裝配精度，應(yīng)滿足兩個條件：

351.公差的設(shè)計計算根據(jù)給定的封閉環(huán)的公差和極限偏差，來確定組成環(huán)的公差和極限偏差。（1）組成環(huán)公差的確定公差設(shè)計算時，由于組成環(huán)數(shù)目多于兩個，所以為不定方程，其解不是唯一確定的。常用的方法為：相等公差修正法相等公差法修正法：是按封閉環(huán)設(shè)計要求的公差TA0求出各組成環(huán)平均公差Tav,l,然后根據(jù)各組成環(huán)的加工難易程度進行適當修正。36公差修正時應(yīng)考慮的原則：1)軸承等標準件的尺寸公差應(yīng)按標準規(guī)定;2)大尺寸或難加工的尺寸公差應(yīng)取較大值;反之，取較小值;

并應(yīng)取標準公差值。為保證經(jīng)濟加工，一般零件尺寸公差取IT9級或低于IT9級。3)在組成環(huán)中選擇一個協(xié)調(diào)環(huán)。協(xié)調(diào)環(huán)是其他組成環(huán)公差按上述方法確定后，最后確定公差的組成環(huán)。協(xié)調(diào)環(huán)的選擇原則是：不使用定尺寸刀具加工保證的尺寸;易于用通用量具測量的尺寸;非公共環(huán)的尺寸。

37（2）組成環(huán)的極限偏差地確定可按下述原則確定:1)標準件的極限偏差按其標準規(guī)定確定;2)除協(xié)調(diào)環(huán)及標準件以外的組成環(huán)極限偏差按“偏差注向體內(nèi)”原則標注，即對于外尺寸(被包容尺寸)按h，內(nèi)尺寸(包容尺寸)按H，孔中心距按對稱偏差確定其極限偏差。這樣標注可使各環(huán)加工較為方便、經(jīng)濟；

3)協(xié)調(diào)環(huán)極限偏差，按計算極限偏差的公式（5-5）（5-6）（5-11）（5-12）來確定；38例4圖5-19中是汽車變速器第二軸上的三速齒輪組件裝配尺寸鏈。為保證空套在二軸上的三速齒輪旋轉(zhuǎn)靈活，規(guī)定軸向裝配間隙為0.1~0.35mm。已知二軸E和F兩端面距離B8=39mm，止推環(huán)寬度B13=4mm，三速齒輪輪轂寬度B14=35mm。試確定各組成環(huán)公差和極限偏差。解：

1）計算封閉環(huán)基本尺寸、公差及極限偏差

392）確定組成環(huán)公差選擇B8為協(xié)調(diào)環(huán)，對其他公差進行修正。TB13=0.03mm(IT9);TB14=0.1mm(IT10),則B8的公差為

TB8=[0.25-（0.03+0.10）]=0.12mm3）確定組成環(huán)極限偏差

B14=40-0.03mm(IT9)；B13=350-0.1mm(IT10)

協(xié)調(diào)環(huán)B8極限偏差402.完全互換裝配法的特點及應(yīng)用優(yōu)點：①裝配精度是靠由零件制造的精度保證的，并且零件的尺寸具有互換性。

②由于零件具有互換性，便于組織零部件專業(yè)化生產(chǎn)，也易于組織流水式裝配。缺點：對零件的加工精度要求高，尤其是封閉環(huán)公差較小，組成環(huán)數(shù)目較多時，對零件的尺寸公差要求較嚴，使零件成本增加，或難于用常規(guī)加工方法制造。因此，完全互換裝配法主要適用于少環(huán)尺寸鏈或組成環(huán)雖較多，但封閉環(huán)公差要求較低的各種生產(chǎn)類型中。41二、不完全互換裝配法

在大批大量生產(chǎn)及穩(wěn)定的機械加工工藝系統(tǒng)條件下，零件加工尺寸達到極限尺寸的概率是很小的，并且所有組成環(huán)尺寸均處于極限尺寸進行組合裝配的概率會更小。采用不完全互換裝配法保證裝配精度是以一定的合格率（亦稱置信水平）為依據(jù)的。不完全互換裝配法：將零件尺寸公差都放大到經(jīng)濟公差大小，裝配時，零件不需挑選、或改變其位置等，而使絕大多數(shù)產(chǎn)品保證裝配精度要求。大數(shù)互換法是以概率論為理論根據(jù)的。42不完全互換裝配法的步驟：1.公差的設(shè)計計算裝配精度已經(jīng)給定，且已知組成環(huán)尺寸分布規(guī)律。采用不同的合格率，相對分布系數(shù)不同。（1）確定組成環(huán)公差當組成環(huán)按正態(tài)分布時，封閉環(huán)公差與組成環(huán)公差的關(guān)系為：式中：ki=1,k0取決于裝配精度的合格率43

組成環(huán)公差一般按相等公差修正法來確定。首先求出平均統(tǒng)計公差Tav,s。當ki=1,k0=1時，平均統(tǒng)計公差亦稱為平均平方公差Tav,Q

然后以求得的Tav,Q作為修正參考，根據(jù)組成環(huán)尺寸的加工難易程度等進行適當修正。修正時考慮：1）標準件的尺寸公差按標準確定2）在組成環(huán)中選擇一環(huán)為協(xié)調(diào)環(huán)。除標準件和協(xié)調(diào)環(huán)外其他組成環(huán)公差適當放大，一般放大到IT10或IT11級標準公差。3）協(xié)調(diào)環(huán)公差TAx可通過下式進行計算。44（2）確定組成環(huán)極限偏差

1)標準件的極限偏差按其標準規(guī)定。

2)除標準件和協(xié)調(diào)環(huán)以外的組成環(huán)極限偏差按偏差向體內(nèi)原則標注，即對于外尺寸(被包容尺寸)按h，內(nèi)尺寸(包容尺寸)按H，孔中心距按對稱偏差確定。

3)協(xié)調(diào)環(huán)極限偏差，利用以下公式計算確定。首先求出協(xié)調(diào)環(huán)的中間偏差Δx，然后計算出45例6已知A2=A4=5mm,齒輪寬度A3=30mm,鎖環(huán)寬度A5=3mm，軸肩兩端面距A1=43mm。裝配精度；組成環(huán)和封閉環(huán)均為正態(tài)分布。預選用不完全互換裝配法保證裝配精度，裝配精度的合格率分別采用p=99.73%和p=95.44%試確定各組成環(huán)公差和上、下偏差。46P=99.73%時，k0=1;ki=1

選擇A1為協(xié)調(diào)環(huán)。其他組成環(huán)分別取為：

TA2=TA4=0.075mm(IT11);TA3=0.13mm(IT11);TA5=0.04mm(IT10);

協(xié)調(diào)環(huán)公差為：除協(xié)調(diào)環(huán)外的組成環(huán)極限偏差，按偏差注向體內(nèi)原則確定：

47協(xié)調(diào)環(huán)極限偏差482）P=95.44%時，k0=1.5;ki=1

當k01.5;ki=1時，所求組成環(huán)平均公差稱為平均當量公差Tav,E，組成環(huán)平均當量公差為：選擇A5為協(xié)調(diào)環(huán)。其他組成環(huán)分別取為：TA1=TA3=0.075mm(IT11);TA2=0.21mm(IT12);TA4=0.06mm(IT11);組成環(huán)極限偏差：協(xié)調(diào)環(huán)公差為：49

2.不完全互換裝配法的特點及應(yīng)用優(yōu)點：①可以放大零件的公差，降低零件制造成本。零件制造公差放大值與裝配精度合格率有關(guān)；零件制造公差放大值與尺寸分布特點相關(guān)。②裝配工作簡單，生產(chǎn)效率高。缺點：有極少數(shù)產(chǎn)品裝配精度不合格。應(yīng)用：大批大量生產(chǎn)中裝配精度要求較高、組成環(huán)數(shù)又多的場合。50三、選擇裝配法

在大批大量生產(chǎn)情況下，汽車的裝配尺寸鏈，有的環(huán)數(shù)雖少，但封閉環(huán)要求的公差卻很小。若用完全互換法解算裝配尺寸鏈，會使組成環(huán)公差過小或很不經(jīng)濟，致使其加工很困難，甚至無法加工。這時，可以采用選擇裝配方法裝配。

選擇裝配法：將相裝配零件的制造公差放大到經(jīng)濟公差大小，裝配時，挑選合適的的零件進行裝配，以保證裝配精度的方法。分類：選擇裝配法有直接選擇裝配法、分組互換裝配法和復合裝配法三種。51分組互換裝配法：是將相裝配的零件制造公差放大到經(jīng)濟公差大小，零件加工后按其實際尺寸大小分成若干組別，分別標以不同顏色或號碼，裝配時，相同組別零件進行裝配，以保證同組零件具有互換性的一種裝配方法。這種方法在內(nèi)燃機中應(yīng)用較多。

下面以活塞銷和活塞銷孔的配合為例，詳細說明分組互換裝配法。發(fā)動機活塞銷與活塞銷孔的配合。裝配技術(shù)要求中規(guī)定，活塞銷d和活塞銷孔D的基本尺寸為Ф28mm，在冷態(tài)裝配時應(yīng)有Y=0.0025~0.0075mm的過盈量，即52

若采用完全互換裝配法裝配，其制造公差將分別為差值為（0.005/2）mm=0.0025mm。這個公差值為IT2標準公差值，按此公差制造，既困難又不經(jīng)濟。53

實際生產(chǎn)中，是將活塞銷和活塞銷孔的制造公差均放大到0.01mm(放大四倍)，這兩個零件加工后，按其實際尺寸，并分為分別涂以不同顏色(或打上不同號碼)，然后同顏色(或號碼)的零件相配合。54

分組互換裝配法的公差的設(shè)計計算步驟如下：1.公差的設(shè)計計算分組互換裝配法采用極值法解算尺寸鏈。孔軸配合有兩種不同的配合要求，或者間隙或者過盈配合。間隙配合時，要求間隙為：Xmin~Xmax55(1)確定組成環(huán)分組公差組成環(huán)平均極值公差組成環(huán)分組公差=平均極值公差（2）確定組成環(huán)制造公差一般放大配數(shù)z取為3~5為宜

56（3）確定組成環(huán)分組數(shù)組成環(huán)分組數(shù)Z與分組公差放大倍數(shù)Z相同（4）確定組成環(huán)的極限偏差首先選擇基準制。如果一個軸（或銷）與單個孔配合，則選擇基孔制；如果一個軸（或銷）與不同孔配合，并且為不同的配合，則選擇基軸制?；鶞始_定后，那么基準件的極限偏差也隨之確定。然后確定與基準件相配合零件的極限偏差。57582.分組互換裝配法的特點及應(yīng)用優(yōu)點：零件制造精度不高，卻可獲得高精度的裝配精度。在分組互換裝配法中裝配精度是由制造方法和裝配方法共同保證的。注意：①為了保證各組別零件裝配時具有相同的配合性質(zhì)，對于三環(huán)尺寸鏈，同組零件分組公差應(yīng)該相等，否則不同組別零件裝配時將改變配合性質(zhì)。

②要求制造零件時，應(yīng)盡可能使各組零件數(shù)量相等。缺點：零件加工完成后需要是用精密量器進行測量分組，并分組存儲，增加部分制造成本。應(yīng)用：通過以上分析，分組互換裝配法適用于大批大量生產(chǎn)中，環(huán)少裝配精度要求很高的場合。最廣泛的應(yīng)用是軸(銷)-孔-間隙(過盈)的三環(huán)裝配尺寸鏈。59四、調(diào)整裝配法

在汽車的某些總成中，由于要求的裝配精度較高且組成環(huán)數(shù)又較多，特別是一些傳動機構(gòu)，如轉(zhuǎn)向器、主減速器等，它們在使用中因磨損而易喪失裝配精度，經(jīng)常采用調(diào)整裝配法。

調(diào)整裝配法：是在裝置（或總成）中設(shè)置一調(diào)整件，裝配時用改變調(diào)整件的位置或選用一合適尺寸的調(diào)整件來達到裝配精度的方法。包括：固定調(diào)整裝配法、可動調(diào)整裝配法調(diào)整裝配法中裝配尺寸鏈的解算用極值法。調(diào)整件在裝配尺寸鏈中稱為補償環(huán)，亦成為調(diào)整環(huán)。調(diào)整法的實質(zhì)是擴大組成環(huán)的公差，使各組成環(huán)按經(jīng)濟加工公差制造。60固定調(diào)整裝配法計算步驟如下：1.公差的設(shè)計計算（1）組成環(huán)的公差、極限偏差的確定

1）標準件的公差和極限偏差按標準確定

2）在組成環(huán)中確定一補償環(huán)（一般為調(diào)整墊片，稱為固定調(diào)整墊片）。初定尺寸為AF表示，其公差為

TAF一般為IT8~IT9級。補償環(huán)在并聯(lián)尺寸鏈中應(yīng)為非公共環(huán)。

3）除標準件和協(xié)調(diào)環(huán)外其他組成環(huán)公差，一般放大到

IT11或低于IT11級。極限偏差按偏差注向體內(nèi)原則確定。（2）補償原理組成環(huán)的公差放大被放大到經(jīng)濟公差，必使封閉環(huán)超差。此時，可以選用一個合適尺寸的補償環(huán)對超差進行補償，來達到封閉環(huán)的設(shè)計要求。611）空隙尺寸及其變化范圍未放入補償環(huán)之前，間隙尺寸X，稱為空隙尺寸：若AF為減環(huán)，則空隙尺寸的變化范圍Xmax~Xmin是補償環(huán)總補償范圍。

62

裝配時，當出現(xiàn)空隙尺寸達到Xmax或接近Xmax值。為保證裝配精度要求，選用最厚尺寸AF1的調(diào)整墊片。只要空隙右界限K不超出(TA0-TAF)Ⅰ范圍，就能滿足封閉環(huán)的要求?？障队医缦蕹?TA0-TAF)Ⅰ范圍，即落入(TA0-TAF)Ⅱ范圍內(nèi)時，則放入第二組補償環(huán)，以此類推。當空隙尺寸達到接近最小極限尺寸時,

應(yīng)選用最薄的調(diào)整墊片AFZ來滿足封閉環(huán)的要求。6364

從上述分析可知，各組成環(huán)公差放大后，當組成環(huán)尺寸為不同組合時，都可以選擇一個相應(yīng)的補償環(huán)放到裝配尺寸鏈中去，以滿足封閉環(huán)公差要求。這就是固定調(diào)整裝配法的補償原理。固定調(diào)整裝配法，每一補償環(huán)的補償能力S為：

S=TA0-TAF2）調(diào)整墊片組數(shù)Z的確定

式中F為補償環(huán)的補償量：3）調(diào)整墊片分組尺寸AFi基本尺寸的計算整理后得：

65例7圖5-26所是為載貨汽車轉(zhuǎn)向節(jié)與前軸拳部裝配圖及裝配尺寸鏈。采用固定調(diào)整法保證裝配精度。裝配間隙為0.05~0.25mm。A1=112mm;A2=18mm；A3=92mm；調(diào)整墊片4尺寸初定TAF=0.025mm(IT9)。1）確定組成環(huán)公差及其極限偏差。2）計算調(diào)整墊片分組數(shù)

Z及分組尺寸AFZ。66211）確定組成環(huán)公差及極限偏差。標準件——止推軸承尺寸公差及極限偏差采用標準規(guī)定值，組成環(huán)公差均放大到經(jīng)濟公差，（IT12）（IT11）；

2）計算調(diào)整墊片分組數(shù)取Z=53)計算調(diào)整墊片分組尺寸

=[112.35-(17.8+91.78)+0.025-0.25]mm=672.可動調(diào)整裝配法固定調(diào)整裝配法的不足之處是裝配或使用維修時,需要將某些零件和調(diào)整件拆卸下來，影響裝配流水線的運行，使用不太方便。為了減少裝配的工作量，出現(xiàn)了“可動調(diào)整裝配法”裝配。用這種方法裝配時，不必更換調(diào)整件，而是改變調(diào)整件的位置來補償組成環(huán)公差放大造成封閉環(huán)積累誤差的影響，來達到裝配精度的方法。6869703.調(diào)整裝配法的特點應(yīng)用優(yōu)點：①零件尺寸制造公差可放大到經(jīng)濟公差大小，零件制造成本低。②對于使用中易磨損而喪失裝配精度的尺寸鏈，可以通過對調(diào)整件的重新調(diào)節(jié)或更換，使其重新恢復裝配精度。缺點：在結(jié)構(gòu)中需增加調(diào)整件或調(diào)整機構(gòu)，特別是可動調(diào)整裝配法。71應(yīng)用場合：

固定調(diào)整裝配法：主要用于成批大量生產(chǎn)中，環(huán)數(shù)多、封閉環(huán)精度要求較高的裝配尺寸鏈的機器結(jié)構(gòu)中。

可動調(diào)整裝配法：在汽車制造中可用于各種生產(chǎn)類型，裝配那些封閉環(huán)精度要求較高、環(huán)數(shù)多的機器結(jié)構(gòu)中。

調(diào)整裝配法尤其適合于是因磨損等原因容易喪失裝配精度的傳動機構(gòu)中應(yīng)用。72五、修配裝配法

在汽車制造中，對裝配精度要求較高時，用上述四種保證裝配精度的方法進行裝配時，都有一定困難時，可采用修配裝配法。修配裝配法：是將裝配尺寸鏈的組成環(huán)公差放大到經(jīng)濟公差，裝配時封閉環(huán)所累積的誤差通過對尺寸鏈中某一指定組成環(huán)表面切掉一層金屬以保證裝配精度的方法。被切掉一層金屬的零件稱為修配件，其所構(gòu)成的組成環(huán)稱為補償環(huán)，亦稱為修配環(huán)。

修配法解算尺寸鏈用極值法。73對修配環(huán)AF進行修配有兩種不同的情況。一種使修配時使封閉環(huán)尺寸變大;

二種使修配時使封閉環(huán)尺寸變小。由于組成環(huán)公差放大為經(jīng)濟公差，于是：采用修配法裝配時必須合理確定修配環(huán)的預加工尺寸，才能達到修配的目的。修配法的裝配尺寸鏈的解算，最主要的任務(wù)就是合理地確定修配環(huán)的預加工尺寸。74修配裝配法的公差的設(shè)計計算步驟：1.組成環(huán)公差的設(shè)計計算（1）組成環(huán)公差和極限偏差的確定除修配環(huán)外其他組成環(huán)公差按下述原則確定：

1）標準件的公差、極限偏差按標準規(guī)定。

2）除標準件外其他組成環(huán)公差放大為經(jīng)濟公差，一般放大到IT11左右。極限偏差按偏差注向體內(nèi)原則確定。

3）在組成環(huán)中選擇一修配環(huán)。應(yīng)遵守以下原則。

①修配件應(yīng)易拆卸易修配零件；②修配件修配表面不需表面處理；③在并聯(lián)尺寸鏈中修配環(huán)應(yīng)為非公共環(huán)。75（2）修配環(huán)的預加工尺寸的確定修配法的主要問題是如何確定修配環(huán)預加工尺寸，使其修配時有足夠的修配量，又要使修配量不要太大，這樣才能經(jīng)濟地保證裝配精度。確定修配環(huán)的預加工尺寸，通常采用極值法解算。因修配環(huán)的修配量（亦稱為補償量）7677修配環(huán)的預加工尺寸的計算按以下兩種情況討論：1）AF為減環(huán)即修配AF時，會使封閉環(huán)的實際尺寸變大，但不能大于，極限情況應(yīng)滿足+-由此條件可推導出AF。按計算得出：

78

從圖中可看出，當封閉環(huán)的實際尺寸落在封閉環(huán)要求的公差范圍內(nèi)時，就無需對修配環(huán)進行修配。當封閉環(huán)的實際尺寸為最大值時，在修配環(huán)上無量可以修配，此時的修配量稱為最小修配量為零，即Fmin=0。當封閉環(huán)的實際尺寸為最小值時，修配量為最大值Fmax。一般取Fmax=0.15~0.40mm。如果對修配件修配表面有較嚴格的形位公差要求，則每一件修配件都必須進行修配。此時Fmin必須大于封閉環(huán)要求的公差值，即Fmin〉TA0，一般Fmin=0.05~0.10mm。此時的最大修配量792）AF為增環(huán)80例8圖6-27所是為載貨汽車轉(zhuǎn)向節(jié)叉架與前軸拳部裝配圖及裝配尺寸鏈。裝配間隙為0.05~0.25mm。A1=;A2=；A3=；修配環(huán)初定AF=2mm;TAF=0.1mm。如要求最小修配量為Fmin=0，試計算修配環(huán)的預加工尺寸AF和最大修配量Fmax,并畫出封閉環(huán)設(shè)計要求的公差和封閉環(huán)實際的公差帶。8121解：1）計算封閉環(huán)基本尺寸、公差和極限偏差2）計算修配環(huán)預加工尺寸及最大修配量。AF為減環(huán)或最大修配量為：823)畫出封閉環(huán)設(shè)計要求的公差帶和實際的公差帶。

83Fmax=0.67TA0A0maxA0

+0-+0.25+0.05+0.25-0.62圖5-33封閉環(huán)設(shè)計要求及實際公差帶2.修配的形式

1）專件（單件）修配

2）合件修配

3）偶件修配3.修配法的裝配的特點及應(yīng)用優(yōu)點：組成環(huán)的制造公差均放大到經(jīng)濟公差，零件制造成本降低又能保證較高的裝配精度。在修配法中，裝配精度是由零件的制造精度和裝配方法共同保證。缺點：裝配時需修配，增加修配成本，生產(chǎn)率低。應(yīng)用：單件、中小批生產(chǎn)，但在大批大量生產(chǎn)中也有應(yīng)用。適用于裝配精度較高而其他裝配方法不易保證裝配精度的場合。84五種裝配尺寸鏈的解算方法可分為互換法和補償法兩類，即8586裝配方法尺寸鏈計算方法組成環(huán)制造公差應(yīng)用互換法完全互換法極值法IT9級或低于IT9級組成環(huán)數(shù)目較少，或雖數(shù)目較多，但裝配精度較低的場合，生產(chǎn)類型不限統(tǒng)計互換法統(tǒng)計法IT10級或低于IT10級大批大量生產(chǎn)中裝配精度較高、多環(huán)裝配尺寸鏈分組互換法極值法經(jīng)濟公差形位公差和Ra不能放大大批大量生產(chǎn)中裝配精度要求很高的少環(huán)裝配尺寸鏈補償法調(diào)整法固定調(diào)整法極值法IT11級或低于IT11級成批大量生產(chǎn)中裝配精度較高的多環(huán)裝配尺寸鏈可動調(diào)整法不計算IT14級左右各種生產(chǎn)類型中裝配精度較高的多環(huán)裝配尺寸鏈修配法極值法IT11級左右主要用于單件、中小批生產(chǎn)中，大批大量生產(chǎn)的汽車制造中也有應(yīng)用，是用于裝配精度較高，而用其他裝配方法不易保證裝配精度的場合表5-4汽車制造中五種裝配方法的特點及應(yīng)用

第五節(jié)工藝尺寸鏈的計算

確定工序尺寸及其公差，應(yīng)按尺寸鏈原理進行尺寸換算，及解工藝尺寸鏈。解工藝尺寸鏈與解裝配尺寸鏈的方法和步驟相同，即首先建立工藝尺寸鏈，然后按有關(guān)公式進行分析計算。工藝尺寸鏈要根據(jù)零件加工工藝過程來建立，間接保證的尺寸為封閉環(huán)。工藝尺寸鏈的封閉環(huán)有兩種基本形式:一是以工序尺寸為組成環(huán)，間接保證某一設(shè)計尺寸，封閉環(huán)就是要保證的設(shè)計