修配法解算裝配尺寸鏈研究*

李雙成，陳興媚

（廣東理工學院工業自動化系，廣東肇慶 526100）

0 引言

裝配尺寸鏈是機器在裝配過程中保證各個零部件能夠處于正確位置的關鍵所在，也是一臺機器能夠良好工作和使用壽命之保證。裝配尺寸鏈的計算方法很多，不同的設備由于零部件制造工藝和適用場合不同，因此裝配工藝要求也千差萬別。在成批量生產或單件小批量生產中，當裝配精度要求較高，組成環數較多時，如：采用互換法裝配對組成環的公差要求過嚴，造成加工困難；采用分組裝配法又因生產零件數量少、種類多而難以分組，這時采用修配法就能夠完全滿足加工要求[1-4]。

1 原理及補償環選取要求

1.1 修配法原理

修配法的原理是：設備在裝配前預先選定一個零件作為補償環，其他各零部件按照經濟加工精度制造。裝配時，通過對尺寸鏈中預先選定補償環尺寸的修刮來保證設備裝配精度的方法。如裝配圖1所示的雙聯轉子泵，要求冷態下的裝配間隙為A0=(0.05～0.15)mm。各組成環的公稱尺寸為：A1=41 mm，A2=A4=17 mm，A3=7mm。采用修配法裝配，試確定各組成環公差及其分布。

圖1 雙聯轉子泵

圖2 尺寸鏈

1.2 補償環選取要求

補償環的選取一般應滿足兩個要求：一是補償環不能為公共組成環，因為公共組成環與多個裝配尺寸精度相關，修配后難以保證多個尺寸精度同時滿足裝配要求[5]。二是盡量選取零件形狀簡單、易于裝拆、修配面積較小的零部件為補償環，這樣方便裝拆、修刮[5]。例如：從圖1可以看出隔板A3形狀簡單，空套于主軸上又非公共環，雖然裝拆麻煩一點，但修配容易，故選取A3作為補償環。再者，補償環在修配過程中起著至關重要的作用。在解尺寸鏈的過程中，由于補償環是越修越小，在整個尺寸鏈中會引起封閉環的變化。變化情況有兩種：一種是修刮補償環后使封閉環尺寸增大；另一種情況是會引起封閉環尺寸變小，不同情況應區別對待。

1.2.1 修刮補償環后使封閉環尺寸增大

（a）選取補償環

由上述分析選取A3為補償環，由圖2所示的尺寸鏈圖分析可知，當A3修刮后會致使封閉環A0尺寸變大，又因為A0=mm，T0=0.15-0.05=0.1(mm)。

（b）確定各組成環公差及偏差值（除補償環外）按照經濟加工精度選取組成環公差值，選A2、A4按IT9制造，A1按IT10制造，A3按IT12制造，即：0.043 mm，0.1 mm，TA3=0.15 mm；將各組成環（除補償環外）按入體原則標注，則：A2、A4為外尺寸取 A2=A4=mm， A1按為內尺寸取A1=mm。

（c） 確定修配環A3最大補償量

（d）確定各組成環中間偏差（除修配環外）及補償環A3極限偏差

（e） 校驗裝配后封閉環極限偏差

因此，修配環需要修整±0.118 mm，裝配精度才能保證不變。

（f）確定修配環A3的尺寸

由圖2可知，A3是減環，越修A3，封閉環A0尺寸越大，為“越修越大”的情況。因此，只有裝配后封閉環的實際尺寸 A0max=A0+ES0不大于封閉環要求最大尺寸=A0+時，才可能進行裝配，否則不能進行裝配，即應滿足不等式：A0max≤或 ES0≤。為降低修刮工作量，修配量在滿足足夠的前提下應取最小值，應有：或ES0=，則：ES0==0.15 mm；而修配環A3=mm時，裝配后封閉環上偏差則為：ES0=0.268 mm；若要滿足ES0==0.15 mm，只有增加A3尺寸，因此修配環應增加0.118 mm，即：A3=(7+0.11m=mm=mm。

1.2.2 修刮補償環后使封閉環尺寸減小

車床床鞍與床身導軌裝配圖如圖3所示。為保證床鞍在床身導軌上準確移動，裝配技術要求規定，其配合間隙為0.1～0.3 mm；試用修配法確定各零件有關尺寸及公差[6]。

圖3 車床床鞍與床身導軌裝配圖

圖4 床鞍與床身導軌尺寸鏈圖

（a）選取補償環

對于圖3可以以底拖板作為修配件，該零件滿足上述補償環的兩個要求；連接底拖板在修刮時可以修刮A面也可以修刮B面，修刮二者的任何一面都可以調整配合間隙尺寸0.1～0.3 mm。但二者對封閉環A0=0.1～0.3 mm的影響不同。由圖4所示的床鞍與床身導軌尺寸鏈圖可知，修刮A面時，會使封閉環尺寸變?。恍薰蜝面時，封閉環尺寸則會變大。修刮補償環導致封閉環尺寸變大的情況在前例中已有詳述，這里不再贅述，可自行仿照前例深入計算。因此，這里選取底拖板上表面A面作為修刮面。由圖4可知：mm；T0=0.3-0.1=0.2(mm)。

（b）確定各組成環公差及偏差值（除補償環外）

由圖3可知，各個配合表面均為平面可用半精銑削加工，按照經濟加工精度選取組成環公差值： A1、A2、A3、A4按IT10制造，即：TA1=TA4

=0.084 mm，TA2=0.1 mm；將各組成環（除補償環外）按入體原則標注，則：A1=mm；A3=mm；A4=mm。

（c）確定修配環A2最大補償量

（d）確定各組成環中間偏差（除修配環外）及補償環A2極限偏差

（e）校驗裝配后封閉環極限偏差

因此，修配環需要修整±0.084 mm，裝配精度才能保證不變。

（f）確定修配環A2的尺寸

由圖4可知，A2是增環，越修A3，封閉環A0尺寸越小，為“越修越小”的情況。因此，只有裝配后封閉環的實際尺寸A0min=A0+EI0不小于封閉環要求最小尺寸=A0+時，才可能進行裝配，否則不能進行裝配，即應滿足不等式：A0min≥或 EI0≥。為降低修刮工作量，修配量在滿足足夠的前提下應取最小值，應有：A0min=或EI0=，則：EI0==0.1 mm；而修配環A2=mm時，裝配后封閉環下偏差則為：EI0=0.1-0.084=0.016(mm)若要滿足 EI0==0.1 mm，只有增加A2尺寸，因此修配環應增加0.084 mm，即：A2=(36+0.0mm=36.mm=mm。

2 修配法分類及優缺點

實際生產中，修配法的種類很多，常見的有單件修配法、自身加工修、合并加工修配法等，其各自有自己的優缺點，適用于不同的設備裝配場合。就修配法本身來說，其優缺點鮮明，優點是：組成環均能以加工經濟精度制造，可以獲得很高的裝配精度；缺點是：增加了修配工作量、生產效率低、對工人的裝配水平要求較高，僅適用于單件小批量生產中裝配那些組成環數較多而裝配精度又要求較高的機器結構[7-8]。

3 結束語

機器裝配是機械從業人員經常會碰到的實質性常見問題，如何在不同的設備中保證機器組裝精度顯得尤為重要，而對于小批量生產的設備來說，廠商的利潤本來就很低，如何在降低這類產品的生產成本、提高利潤的同時，又能保證裝配設備的出廠精度要求，就需要機械從業人員尋找到一種二者兼顧的好的裝配尺寸鏈換算方法。本文所闡述的修配法為這二者找到了一個很好的平衡點，因此，掌握這種方法的計算也是機械從業人員的必備技能[9-10]。