固定調(diào)整法解算裝配尺寸鏈研究*

李雙成，陳興媚

（廣東理工學院工業(yè)自動化系，廣東肇慶 526100）

0 引言

對于精度要求高而組成環(huán)數(shù)又較多的機械產(chǎn)品，在不能采用互換裝配法裝配時，除了可以用修配裝配法外，還可以采用調(diào)整法來保證設備的裝配精度[1]。盡管有些文獻中將調(diào)整法解算裝配尺寸鏈與修配法解算裝配尺寸鏈歸為一類，但它們之間有著實質(zhì)性的區(qū)別，主要在于處理補償環(huán)的方式方法和勞動強度不同。修配法勞動強度大，對工人技術(shù)水平要求高，調(diào)整法沒有修配法的缺點；而且面對精度要求高、大批量生產(chǎn)的情況，調(diào)整法具有其他方法無可替代的優(yōu)勢，本文針對該方法通過實例展開詳細論述。

1 調(diào)整法

調(diào)整法消除機械設備組裝誤差根據(jù)其適用場合不同主要分為：固定調(diào)整法、可動調(diào)整法、誤差抵消法[2-3]。本文主要介紹固定調(diào)整法，其他2種方法不做闡述。

固定調(diào)整法是指在裝配時，選取設備中某一零部件作為調(diào)整環(huán)，將該環(huán)的零件按照一定尺寸間隔級別制成一組專門零件，裝配時根據(jù)各組成環(huán)所形成的累積誤差大小，在調(diào)節(jié)環(huán)中選取尺寸等級合適的調(diào)節(jié)件進行裝配，以保證裝配精度的方法[4]。通常選取的調(diào)節(jié)件有：軸套、墊片、墊圈等[5]。

圖1所示為軸向齒輪裝配圖。選取墊圈AK為調(diào)整環(huán)，各組成環(huán)A1～A4及AK按經(jīng)濟加工精度制造，要求保證裝配間隙尺寸A0。由于各組成環(huán)尺寸按經(jīng)濟加工精度制造，裝配后會引起A0尺寸變化，為保證A0滿足圖紙裝配要求，可以制造一組不等厚的AK1，AK2，AK3，…，AKn的墊片作為調(diào)整環(huán)，圖2所示為3組不同厚度的調(diào)節(jié)環(huán)。

圖1 軸向齒輪裝配

圖2 調(diào)整環(huán)分組

將各零部件組裝后用卡尺測量圖1中尺寸A的值，若A值比較小，就選用圖2中較薄的墊圈與之配合，反之選取較厚的墊圈與之配合，使之能夠滿足圖紙要求間隙A0值。對于各調(diào)節(jié)環(huán)尺寸及分組數(shù)分別取多少要通過相應的計算得到。

2 固定調(diào)整法應用

本文通過兩個實例對固定調(diào)整法展開詳細論述。

2.1 實例一

圖3所示為傳動軸裝配圖，現(xiàn)采用調(diào)整法裝配，以右端墊圈為調(diào)整環(huán)AK=8.5 mm，各組成環(huán)尺寸為：A1=115 mm；A2=mm（標準件）；A3=104 mm；裝配精度要求A0=0.05～0.2 mm（雙聯(lián)齒輪軸向圓跳動量）。試采用固定調(diào)整法確定各組成環(huán)的尺寸及公差，并計算加入調(diào)整墊片的組數(shù)及各組墊片的尺寸公差[5]。

圖3 雙聯(lián)齒輪裝配

下面進行解例過程論述。

2.1.1 建立尺寸鏈

根據(jù)圖3（a）和影響裝配精度有關(guān)尺寸建立如圖3（b）所示的裝配尺寸鏈。

2.1.2 選擇調(diào)整環(huán)

對于本例由于題目中已經(jīng)明示選擇AK=8.5 mm作為調(diào)整環(huán)，該環(huán)滿足裝拆方便、加工容易的特點。

2.1.3 確定各組成環(huán)公差及偏差

按經(jīng)濟加工精度按IT11級選取各組成環(huán)公差：T1=T3=0.22 mm；T2=0.12 mm（標準件）；TAK=0.09 mm。

2.1.5 確定偏差

確定各組成環(huán)中間偏差（除調(diào)整環(huán)外）及補償環(huán)AK極限偏差。

2.1.6 確定調(diào)整環(huán)組數(shù)及各組尺寸

（1）補償能力S

補償能力分為2種形式，一種是在不忽略調(diào)節(jié)環(huán)AK自身制造公差的情況下S=T0-TAK；另一種是題目中若忽略調(diào)節(jié)環(huán)AK自身制造公差則S=T0。對于本例題目中AK的制造公差為TAK=0.09mm，因此補償能力：

（2）調(diào)整環(huán)組數(shù)Z

當某一調(diào)節(jié)環(huán)無法滿足調(diào)節(jié)要求時，就需要相鄰的調(diào)節(jié)環(huán)來做補償，因此相鄰調(diào)節(jié)環(huán)基本尺寸之差就等于補償能力S，以保證補償環(huán)作用的連續(xù)進行，所以分組數(shù)（注：分組數(shù)不能為小數(shù)，一般圓整數(shù)大于實際計算值），分組數(shù)不能過多，否則生產(chǎn)工作量會增大。故本例中：

（3）確定各組調(diào)節(jié)環(huán)尺寸

調(diào)節(jié)環(huán)分組數(shù)可能出現(xiàn)2種情況，一種是分組數(shù)Z為偶數(shù)，另一種為奇數(shù)。當調(diào)整環(huán)組數(shù)為偶數(shù)時，則以求出的預先確定的調(diào)整件為對稱中心[7]；反之則預先確定的調(diào)整環(huán)尺寸就是調(diào)節(jié)環(huán)的一組數(shù)值且是中間值[8]。

圖4 預先確定的調(diào)整環(huán)尺寸與各組成環(huán)尺寸之間的關(guān)系

如圖4所示。由前面計算可知本例分組數(shù)為Z=10，以AK=mm為對稱中心，S=T0-TAK=0.15-0.09=0.06 mm，由圖4（b）可得：

2.1 .7確定調(diào)整環(huán)調(diào)整范圍δ

如圖3（a）所示，在未裝入調(diào)整環(huán)AK之前，先實測齒輪右端面到軸的右臺階面軸向空隙A的大??；然后選一組具有一定厚度的調(diào)整環(huán)AK i裝入該空隙中，要求達到規(guī)定的裝配要求。上述A值的變動范圍就是所要求的調(diào)整范圍δ。根據(jù)圖3（a）建立如圖5所示的尺寸鏈并計算得：

圖5 尺寸鏈

則10組調(diào)整環(huán)的適用范圍如表1所示。

2.2 實例二

如圖6（a）所示傳動裝置，要求齒輪軸向間隙控制在A0=0.05～0.2 mm的范圍內(nèi)。已知A1=40 mm；A2=55 mm；AK=15 mm，按經(jīng)濟加工精度確定各組成環(huán)的公差分別為T1=0.2 mm；T2=0.25 mm；TK=0.05 mm。如采用固定調(diào)整法裝配，試確定固定調(diào)整環(huán)AK的分組數(shù)及分組尺寸[8]。

表1 調(diào)整環(huán)尺寸分組及其適用范圍

圖6 軸向傳動裝置

下面進行解例過程論述。

（1）建立尺寸鏈確定各組成環(huán)（除調(diào)整環(huán)外）偏差

建立尺寸鏈如圖6（b）、（c）所示。依題意按入體原則標注各尺寸（除調(diào)整環(huán)外）：

（2）計算各組成環(huán)（除調(diào)整環(huán)外）偏差

（3）調(diào)整各補償量

計算調(diào)整環(huán)補償量F、補償能力S及調(diào)節(jié)環(huán)組數(shù)Z

調(diào)整環(huán)補償量：

又因為：

S=T0-TK=0.15-0.05=0.1(mm)則：

（4）確定各組調(diào)整環(huán)尺寸

由圖6（b）得：

由于調(diào)節(jié)環(huán)組數(shù)Z=5為奇數(shù)，因此上面求出的中間尺寸AK=15.1 mm就是調(diào)節(jié)環(huán)中間一組尺寸的中間值[2]。由圖4（a）可得：

則5組調(diào)整環(huán)的適用范圍如表2所示。

表2 調(diào)整環(huán)尺寸分組及其適用范圍

3 結(jié)束語

本文通過兩例子的推導可知，調(diào)整法加工就是根據(jù)不同的軸向區(qū)間A制作不同厚度的墊片AK來保證裝配間隙A0的尺寸。如例1中表1第2組數(shù)據(jù)（例2中表2各組原理同前），在未裝入調(diào)整環(huán)AK之前實測軸向尺寸A在區(qū)間8.96～9.02 mm范圍內(nèi)變動，則選取一厚度為的墊片安裝于設備中即可保證裝配間隙A0=0.05～0.2 mm。因此固定調(diào)整法具有調(diào)整方法比較簡便，裝配精度高、生產(chǎn)效率高的獨特優(yōu)勢而常被用于大批大量生產(chǎn)中，如汽車、拖拉機、輪船、火車的批量組裝生產(chǎn)等[9]。

從推導中還可以看出：無論調(diào)整環(huán)組數(shù)算出的是奇數(shù)倍還是偶數(shù)倍都不宜分組太多，否則給加工制造和產(chǎn)品保管都帶來困難，一般盡量取Z=3～4組為宜?，F(xiàn)在生產(chǎn)中為進一步提高生產(chǎn)效率，還可以采用多件組合的方式，如預先將調(diào)整墊片做成不同厚度（1 mm、2 mm、3 mm、6 mm、8 mm、10 mm），再制作一些更薄的金屬片（0.01 mm、0.02 mm、0.03 mm、0.06 mm、0.08 mm、0.10 mm等），裝配時根據(jù)尺寸組合原理把不同厚度墊片組合成各種不同尺寸，以滿足裝配精度的要求[9]。