装配尺寸链的组成和查找方法
装配尺寸链通常是以某项装配精度指标或装配要求作为封闭环,所有与该项精度指标(或装配要求)有关的零件尺寸(或位置要求)作为组成环。封闭环是装配所要保证的装配精度或技术要求,它为最后间接保证。在装配关系中,对装配精度有影响的零件、部件的尺寸和位置关系,都是尺寸链的组成环。如同工艺尺寸链一样,有增环、减环之分。其计算公式同工艺尺寸链。
装配尺寸链有两个基本特征。
(1)尺寸(或相互位置关系)组合的封闭性,即由一个封闭环和若干个组成环所构成的尺寸链呈封闭图形。
(2)构成这个封闭图形的每个独立尺寸的偏差都影响着装配精度,即封闭环本身不具有独立变化的特性,它是装配后才间接形成的,大都是产品或部件的装配精度指标。
例如,普通车床的精度检验标准的第13项是“主轴锥孔中心线和尾座顶尖套锥孔中心线对溜板移动的等高度”,对于最大工件回转直径≤400mm 的车床来说,这项要求的误差不大于0.06mm,而且只允许尾座高。这个0~0.06mm 的精度指标即为该装配尺寸链的封闭环,围绕这项精度指标可找到与其有关的尺寸作为组成环而构成装配尺寸链。如图5-2所示为此装配尺寸链,图中A1 为尾座体底平面到孔轴线的距离尺寸,A2 为尾座底板的上平面到床身导轨的距离尺寸,A3 为床头箱体底平面到主轴孔的距离尺寸,ΔA 为等高度的精度要求。

图5-2 影响车床前后顶尖轴线等高度的装配尺寸链简图
再如,车床精度检验标准第18项“精车端面的平面度”,要求为试件直径200mm 时,端面最大直径处误差小于0.015mm,而且只许凹,不许凸。该装配尺寸链可简化绘制成如图5-3所示。该尺寸链为一角度尺寸链,它由角度、平行度、垂直度等构成,其中a1 为主轴回转轴线与床身V 型导轨在水平面内的平行度,a2 为床鞍的燕尾形导轨对其V 型导轨的垂直度,Δa即为此精度要求(0.015/100),属于封闭环。
例如,车床溜板箱装到床鞍下面时,要求溜板箱内的上齿轮与床鞍上的横进给齿轮有合适的啮合间隙,这个装配要求也构成一个装配尺寸链。这个尺寸链是平面尺寸链,其各环是直线尺寸,但彼此不一定完全平行,这就构成了平面尺寸链,是双坐标的,如图5-4所示。其中,X1 为床鞍上横孔的轴线与定位销的纵向距离,X2 为溜板箱上上齿轮轴线与定位销的纵向距离,Y1 为横孔轴线与床鞍底面的距离,Y2 为溜板箱上齿轮轴线与溜板箱上平面的距离,P1 与P2 为横进给齿轮与溜板箱上齿轮的分度圆半径,N 为所要求的啮合侧隙,为封闭环。

图5-3 角度尺寸链举例
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图5-4 平面尺寸链举例
再如,组件装配中,对于一些装配要求也构成装配尺寸链。如图5-5所示为轴上空套着的一个双联齿轮,装配要求是转动灵活,其径向间隙和轴向间隙不能超过某一规定值,如轴向窜动量应为0.05~0.2mm。构成该轴向装配尺寸链的各组成环如图5-5所示。其中,A1为轴上台肩面与槽的轴向距离,A2 与Ak 为两垫圈的厚度,A3 为齿轮的长度,A4 为弹簧卡圈的厚度,N 为装配要求0.05~0.2mm,为封闭环。
应该指出,在上面所举的几个实际例子中,都把装配尺寸链简化了,即把一些误差数值不大的组成环省略掉了。

图5-5 线性装配尺寸链举例
从前述的例子中还可以看出,为了减少装配尺寸链的组成环数目,提高装配精度,应该尽量使一个零件以一个组成环列入尺寸链,而不要用两个或更多的组成环列入,即遵循最短路径原则。如图5-5的线性尺寸链中,轴仅以A1 一个组成环列入。如果轴的零件图上采用图5-6的尺寸标注方法,那么该轴就以两个组成环列入尺寸链,这样就增加了组成环的数目,降低了装配精度或使装配和加工增加了困难。
装配尺寸链中的两类问题如下。
(1)在装配尺寸链确定以后,就要确定用什么方法来达到装配精度,即解尺寸链。解尺寸链,就是结合设计要求与制造方面的经济性,确定尺寸链中各环的极限尺寸或极限偏差。如果每一个尺寸链的解法均由设计人员决定,则工艺人员仅需校核各环尺寸精度能否最终保证精度,并再转入装配工艺过程的制订,这属于正计算问题。

图5-6 轴尺寸的不合理标注
(2)如果图纸上没有列入尺寸链中的零件尺寸精度与位置精度,或经过校核零件的精度不能保证装配精度要求,也没有尺寸链解法的说明,则要具体结合设计要求与制造经济性,确定尺寸链的解法(即装配方法),以及各组成环的尺寸公差和位置偏差,这属于反计算问题。