装配工艺规程的制订

1、11/24/20211机械制造工艺学（第2版） 王先逵 机械工业出版社第五章 装配工艺规程制订主讲教师：何俊2装配和装配精度装配尺寸链保证装配精度的方法装配组织形式和生产纲领装配工艺规程的制订3u能从保证产品质量要求出发，分析装配工艺和机械加工工艺的关系u培养主管产品工艺的初步能力u能制订一般产品的装配工艺规程4u按规定的技术要求，将零件、组件和部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程(部装、总装)u装配不仅是零部件的配合和连接过程，还包括调整、检验、试验、油漆和包装等工作u装配工艺过程是机器生产的最终检验环节5u任何机器都是由许多零件装配而成的，零件是机器的最小制造单元。u为了有效

2、地组织装配工作进行，一般将机器划分为若干可以独立开展装配工作的部分，称之为装配单元。u机器装配单元主要有合件、组件、部件和机器等。u合件：是由若干零件固定连接(铆或焊)而成，或连接后再经加工而成，如装配式齿轮，发动机连杆小头孔压入衬套后再镗孔。合件也被称为套件。6u组件：是指一个或几个合件与零件的组合，没有显著完整的作用。如主轴箱中轴与其上的齿轮、套、垫片、链和轴承的组合体。7u部件：是若干组件、合件及零件的组合体，部件在机器中具有完整的功能与用途。例如汽车的发动机、变速箱;车床主轴箱和溜板箱等。89u机器是由零件、合件、组件和部件等组成。u机器装配一般过程是零件预先装成合件、组件和部件，然后

3、进一步装配成机器。u合件装配是在一个基准零件上，装上一个或若干个零件形成一个最小装配单元的装配过程。u组件装配是在一个基准零件上装上若干个合件及零件构成组件装配单元的装配过程，简称为组装。u部件装配是在一个基准零件上装上若干个组件、合件和零件构成部件装配单元的装配过程。u总装配是在一个基准件上安装若干个部件、组件、合件和零件，最终组成一台机器的装配过程。总装配简称总装。10u零部件间的配合精度和解除精度：配合精度指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求接触精度指配合表面、接触表面和连接表面达到规定的接触面积大小与接触点分布的情况。u零部件之间的位置尺寸精度和位置精度：位置尺寸精度是指零部件间的距离

4、精度。位置精度包括平行度、垂直度、同轴度和各种跳动。u零部件间的相对运动精度：指有相对运动的零部件间在运动方向和运动位置上的精度。运动方向上的精度包括零件间相对运动时的直线度、平行度和垂直度。11u一般情况下，装配精度是由有关组成零件的加工精度来保证的，这些零件的加工误差的累积将影响装配精度。u在加工条件允许时，可以合理地规定有关零部件的制造精度，使它们的累积误差仍不超出装配精度所规定的范围，从而简化装配过程，这对于大批大量生产过程是十分必要的。u如果机器的装配精度是由一个零件的精度来控制与保证，则称这种情况是“单件自保”。受相应零件精度（特别是关键零件精度）的影响，如车床尾座移动相对溜板移动

5、的平行度要求，主要取决于溜板用导轨与尾座用导轨之间的平行度，如下图所示。12u对于某些装配精度要求高的装配单元，特别是装配单元包含零件较多时，如果装配精度完全由有关零件的加工精度来直接保证，则对各零件的加工精度要求很高，这样会造成加工困难，其至无法加工。u遇到这种情况，常按经济加工精度来确定大部分零件的精度要求，使之易于加工，而在装配阶段采用一定的装配工艺措施（如修配、调整、选配等）来保证装配精度。修配底板修配底板13u建立装配尺寸链的目的：机械的装配精度由相关零件的加工精度和合理的装配方法共同保证。为了查找哪些零件对装配精度有影响，进而选择合理的装配方法和确定零件的加工精度。u概念：全部组成

6、环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。u建立装配尺寸链：查找哪些相关零件的设计尺寸对某装配精度有影响u解装配尺寸链：选择合理的装配方法和确定相关零件设计尺寸的加工精度14u建立装配尺寸链在完整的装配图或示意图上进行。装配精度和相关零件精度之间的关系构成装配尺寸链。u确定封闭环（最后形成的）：通常为装配精度。装配尺寸链的封闭环是有关零、部件装配后形成的，具有装配精度要求或装配技术要求的尺寸，一般为某一个配合间隙量或配合过盈量。15u查找组成环：所谓组成环是指对装配精度由影响的相关零件上的相关（设计）尺寸。u建立装配尺寸链就是根据封闭环，查找组成环，并画出尺寸链图u在查找装配尺寸链组成环时，遵循最短

7、路线原则。u最短路线原则：要求每个装配相关的零、部件只应有一个尺寸作为组成环列入装配尺寸链，即将连接两个装配基准面间的位置尺寸直接标注在零件图上。这样，组成环的数目就等于有关零、部件的数目，即“一件一环”，此时装配尺寸链环数最少。u画尺寸链图并确定组成环的性质。右图所示的链轮装配图结构，装配精度要求控制轴向装配间隙A0。与轴向装配间隙A0直接相关的零件尺寸有A1、A2、A3、A4和A5。所以组成环为A1、A2、A3、A4和A5。16u如图示，装配精度是轴和孔的配合精度间隙A0（封闭环）。u组成环：A2、A117例例1 如图所示为某减速器的齿轮轴组件装配示意图。如图所示为某减速器的齿轮轴组件装配

8、示意图。齿轮轴齿轮轴1在两个滑动轴承在两个滑动轴承2和和5中转动，两轴承又分别中转动，两轴承又分别压入左箱体压入左箱体3和右箱体和右箱体4的孔内，装配要求是齿轮轴的孔内，装配要求是齿轮轴台肩和轴承端面间的轴向间隙为台肩和轴承端面间的轴向间隙为0.20.7mm，试建，试建立轴向间隙为装配精度的尺寸链立轴向间隙为装配精度的尺寸链解1. 确定封闭环封闭环封闭环：装配精度：装配精度A0=0.20.7mm2. 查找组成环（1）查找相关零件方法方法：从封闭环两端所依的零件出发，：从封闭环两端所依的零件出发，18以零件的装配基准为联系以零件的装配基准为联系逐个找到基逐个找到基准件，最后由基准件把两端封闭，其

9、准件，最后由基准件把两端封闭，其间经过的间经过的所有零件都是相关零件。所有零件都是相关零件。相关零件相关零件：齿轮轴齿轮轴1 1、左滑动轴承、左滑动轴承2 2、左箱体左箱体3 3、右箱体、右箱体4 4、右滑动轴承、右滑动轴承5 5（2）确定相关零件上的相关尺寸原则原则：尺寸链环数最少（一件一环）：尺寸链环数最少（一件一环）理想方案理想方案：每个相关零件上仅有一个尺：每个相关零件上仅有一个尺寸作为相关尺寸，即寸作为相关尺寸，即相关零件上装配基相关零件上装配基准间的尺寸作为相关尺寸准间的尺寸作为相关尺寸。相关尺寸相关尺寸：A1、A2、A3、A4、A5A1A2A0A5A4A319（3）画尺寸链图并确

10、定组成环性质增环增环：A3、A4减环减环：A1、A2、A5例例2 如图所示为卧式车床床头和尾座两顶尖的等高度要求的装配尺寸链如图所示为卧式车床床头和尾座两顶尖的等高度要求的装配尺寸链。按规定：当最大工件回转直径为。按规定：当最大工件回转直径为800mmDa1250mm时，时，等高度等于等高度等于00.06mm（只许尾座高）。试确定其装配尺寸链。（只许尾座高）。试确定其装配尺寸链。解1. 确定封闭环封闭环封闭环：装配精度：装配精度A0=00.06mm（只许尾座高）（只许尾座高）202. 查找组成环（1）查找相关零件方法方法：同前。注意注意：在上图中，影在上图中，影响响A A0 0的相关件中底板的

11、相关件中底板3 3和床身和床身4 4是相关零件是相关零件，而主轴箱，而主轴箱1 1和尾座和尾座2 2不是相关零件而是相不是相关零件而是相关部件。关部件。注意注意：用一个部件或组件代替多个相关零件有利于减少尺寸：用一个部件或组件代替多个相关零件有利于减少尺寸链环数。链环数。21说明说明：若要进一步：若要进一步查找相关部件中的查找相关部件中的相关零件，需要完相关零件，需要完整的部件装配示意整的部件装配示意图，如右图图，如右图相关零件相关零件：前顶尖、主轴、轴承内环、滚柱、轴承外环、主轴箱体、前顶尖、主轴、轴承内环、滚柱、轴承外环、主轴箱体、床身、尾座底板、尾座体、尾座套筒、后顶尖床身、尾座底板、尾

12、座体、尾座套筒、后顶尖（2）确定相关零件上的相关尺寸说明说明1：本装配尺寸链中的各相关零件的装配基准大多是圆：本装配尺寸链中的各相关零件的装配基准大多是圆柱面柱面(孔和轴孔和轴)和平面，因而装配基准之间的关系大多和平面，因而装配基准之间的关系大多22是轴线间位置尺寸是轴线间位置尺寸和形位公差和形位公差(同轴度同轴度、平行度、平面度、平行度、平面度)以及轴和孔的间隙以及轴和孔的间隙配合所引起的轴线配合所引起的轴线偏移量。偏移量。说明说明2：本例中，由于前后顶尖和两锥孔都是过盈配合，故：本例中，由于前后顶尖和两锥孔都是过盈配合，故它们的轴线偏移量为它们的轴线偏移量为0，因此，可把主轴锥孔的轴线和尾

13、座，因此，可把主轴锥孔的轴线和尾座套筒的轴线作为前、后顶尖的轴线。同理，主轴轴承的外套筒的轴线作为前、后顶尖的轴线。同理，主轴轴承的外环和主轴箱体的孔也是过盈配合，故主轴轴承外环的外圆环和主轴箱体的孔也是过盈配合，故主轴轴承外环的外圆轴线和主轴箱体孔的轴线重合。轴线和主轴箱体孔的轴线重合。23说明说明3：考虑到前顶尖中心位置的确定是取其跳动量的平均：考虑到前顶尖中心位置的确定是取其跳动量的平均值，即主轴回转轴线的平均位置，它就是轴承外环内滚道的值，即主轴回转轴线的平均位置，它就是轴承外环内滚道的轴线位置。因此，前顶尖前后锥的同轴度、主轴锥孔对主轴轴线位置。因此，前顶尖前后锥的同轴度、主轴锥孔对

14、主轴颈的同轴度、轴承内环孔和内环外滚道的同轴度以及滚柱的颈的同轴度、轴承内环孔和内环外滚道的同轴度以及滚柱的不均匀性等，都可不计入装配尺寸链中。不均匀性等，都可不计入装配尺寸链中。24（3）画尺寸链图并确定组成环性质25A2尾座底板厚度尾座底板厚度A3尾座体孔轴线至底面的尺寸尾座体孔轴线至底面的尺寸e1主轴轴承外环内滚道主轴轴承外环内滚道(或主轴前锥孔或主轴前锥孔)轴线与外环外圆轴线与外环外圆(即主轴箱体的轴承孔即主轴箱体的轴承孔) 轴线的同轴度轴线的同轴度e2尾座套筒锥孔轴线与其外圆轴线的同轴度尾座套筒锥孔轴线与其外圆轴线的同轴度e3尾座套筒与尾座体孔间隙配合所引起的轴线偏移量尾座套筒与尾座

15、体孔间隙配合所引起的轴线偏移量e4床身上安装主轴箱体和安装尾座底板的平导轨面之间的平面度床身上安装主轴箱体和安装尾座底板的平导轨面之间的平面度A1主轴箱体的轴承孔轴主轴箱体的轴承孔轴 线至底面的尺寸线至底面的尺寸26u形位公差环的特点：l形位公差环可看作基本尺寸为0的尺寸环；l上、下偏差对称分布的形位公差环(如同轴度、对称度)，可以不必判定其增、减环，任意假定均可。l若上、下偏差虽是对称分布，而实际上是只允许单向偏差的环，则必须判定其是增环还是减环，并限制其出现另一方向的偏差。具体判定方法见角度尺寸链。u配合间隙环的特点：l配合间隙环指间隙配合时，因轴比孔小，引起轴的轴线和孔的轴线的偏移量。l

16、由于轴和孔的基本尺寸相同，所以配合间隙环的基本尺寸也为零。l判别配合间隙环性质的方法取决于作用力（如重力）的方向，按实际偏移方向画出该环，再按一般长度尺寸环的判别方法确定其性质。27减环减环28u配合间隙环的特点：l判别配合间隙环性质时，若实际偏移方向是对称分布(如轴线垂直安装)，轴线可在孔内向任意方向偏移，则该配合间隙环的上偏差为+emax，下偏差为-emax。此时，同形位公差上、下偏差对称分布的环一样，可以不必判别配合间隙环的性质，任意假定均可l实际上，配合间隙环本身就是轴和孔的直径组成的封闭环。该封闭环通过使轴线产生偏移又成为另一装配尺寸链的组成环。两尺寸链通过封闭环联系起来。29u封闭

17、原则：组成环由封闭环两端为起点开始查找，一直查到基准件后形成封闭的尺寸组为止。u环数最少原则：以零件的装配基准为联系查相关零件，再以相关零件上装配基准间的尺寸(或联系)为相关尺寸，该相关零件上的相关尺寸作为组成环就能满足环数最少原则。在加工或装配过程中采取一定措施后，也可用组件或部件的相关尺寸替代若干个相关零件的相关尺寸，从而减少组成环的环数。 u精确原则：当装配精度要求高时，组成环中除了长度尺寸环外，还会有形位公差环和配合间隙环。u多方向原则：在同一装配结构中，不同的位置 方向都有装配精度要求时，应按不同方向分别建立装配尺寸链。30u步骤：确定封闭环、查找组成环、画尺寸链图。例例3 如图，卧

18、式车床横刀架横向移如图，卧式车床横刀架横向移动对主轴轴线的垂直度公差为动对主轴轴线的垂直度公差为0.02mm/300mm(偏差方向偏差方向9090)。试建立该项要求的装配尺寸链。试建立该项要求的装配尺寸链。为讨论方便，将为讨论方便，将 改成改成 0 0，如图，如图解：装配精度要求装配精度要求 0 0即为即为封闭环封闭环02131021主轴回转轴线主轴回转轴线刀架移动轨迹刀架移动轨迹分析分析：该环的两端是主轴回转轴线和刀架移动轨迹。遵循环：该环的两端是主轴回转轴线和刀架移动轨迹。遵循环数最少原则，用部件或组件的相关尺寸作为组成环，则中间数最少原则，用部件或组件的相关尺寸作为组成环，则中间仅通过一

19、个装配基准仅通过一个装配基准床身导轨面床身导轨面组成环组成环： 1 1和和 2 2 1 1 主轴回转轴线对床身前主轴回转轴线对床身前导轨在水平面内的平行度导轨在水平面内的平行度 2 2床鞍的上燕尾形导轨对床鞍的上燕尾形导轨对下下V V形导轨的垂直度（床鞍以形导轨的垂直度（床鞍以下下V V形导轨装在床身前形导轨装在床身前V V形导形导轨上）轨上）床身前床身前V V形导轨中线形导轨中线32封闭环封闭环 0 0 ：主轴旋转轴线对工作：主轴旋转轴线对工作台面的垂直度台面的垂直度例例4 如图，要求：立式铣床主轴旋转如图，要求：立式铣床主轴旋转轴线对工作台面的垂直度轴线对工作台面的垂直度在机在机床的横向垂

20、直平面内为床的横向垂直平面内为0.025mm/300mm，0 09090。试确定其组成环。试确定其组成环。组成环组成环 1 1 ：工作台台面对其导：工作台台面对其导轨面前后方向上的平行度轨面前后方向上的平行度组成环组成环 2 2 ：床鞍上：床鞍上/ /下导轨面在前下导轨面在前后方向上的平行度后方向上的平行度组成环组成环 3 3 ：升降台水平导轨与立导轨的垂直度：升降台水平导轨与立导轨的垂直度组成环组成环 4 4 ：床身大圆面对立导轨的平行度：床身大圆面对立导轨的平行度组成环组成环 5 5 ：立铣头主轴旋转轴线对立铣头回转面的平行度：立铣头主轴旋转轴线对立铣头回转面的平行度33常见的形位公差环有

21、垂直度、平行度、直线度和平面度。均常见的形位公差环有垂直度、平行度、直线度和平面度。均属角度尺寸环。垂直度相当于角度为属角度尺寸环。垂直度相当于角度为9090的环；平行度相当的环；平行度相当于角度为于角度为00的环；直线度或平面度相当于角度为的环；直线度或平面度相当于角度为00或或180180的的环。环。1 直观法直接在角度尺寸链的平面中，直接在角度尺寸链的平面中，根据角度环的增加或减少来根据角度环的增加或减少来判断其对封闭环的影响，从判断其对封闭环的影响，从而确定其性质而确定其性质021如右图，垂直度环的判别可如右图，垂直度环的判别可明显看出。明显看出。 2 2 0 0， 2 2为减环为减环

22、34由于平行度环的基本尺寸为由于平行度环的基本尺寸为0 0，所以该环在任意方向上的变，所以该环在任意方向上的变化，都可看成角度在增加。所以平行度环的判别需有一个统化，都可看成角度在增加。所以平行度环的判别需有一个统一的准则。一的准则。平行度环判别的统一准则：把平行度看成角度很小的环，并约定角度顶点的位置。一般角顶取在尺寸链中垂直度环角顶较多的一边。021如右图，把如右图，把 1 1的角度顶点取在右的角度顶点取在右边，即边，即OOOO轴线和轴线和I II I轴线在右边很轴线在右边很远处相交。可见远处相交。可见 1 1为增环。为增环。35若约定角度顶点的位置不同，则会使该环性质发生改变。但若约定角

23、度顶点的位置不同，则会使该环性质发生改变。但该环的增加和减少也变了，两者综合结果仍是一致的。该环的增加和减少也变了，两者综合结果仍是一致的。021右图的角度尺寸链方程式为：右图的角度尺寸链方程式为： 0 0 1 1 2 2左图的角度尺寸链方程式为：左图的角度尺寸链方程式为： 0 0 3 3( ( 1 1+ + 2 2+ + 4 4+ + 5 5) )21543036u直接在装配示意图中的尺寸链图上判别组成环性质u平行度环看成角度很小的环，并约定其角顶的位置，一般角顶的位置取在尺寸链中垂直度环角顶较多的一边，然后再判别其性质u垂直度环按实际所在位置判别其性质。372 公共角顶法u原理：把角度尺寸

24、链的各环画成具有公共角顶形式的尺寸链图，进而再判别其组成环的性质u常以垂直度环为公共角顶。平行度环也看成角度很小的环，并约定公共角顶作为平行度环的角顶。21543012035438u首先取垂直度环0的角顶为公共角顶，并画出090u按相对位置依次以小角度画出平行度环1和 2(往下方向)以及平行度环4和5(往右方向)u 用垂直度环3封闭整个尺寸链图215430120354031245()以类似长度尺寸链的方法写出方程式以类似长度尺寸链的方法写出方程式39u当两个垂直度环在相邻象限时，尺寸链图不能封闭，如下图。图中的尺寸链的两个垂直度环分别在第二和第三象限。u解决方法：先取垂直度环0的角顶为公共角顶

25、，并画出090；接着按相对位置以小角度画出平行度环1；最后按垂直度环290的实际位置即2的另一边顺时针画出。此时，尺寸链没有封闭。02102140u使尺寸链封闭的办法：借助于一个180的理想环(以带框的180表示)012180因理想环可不计公差变化，所以可因理想环可不计公差变化，所以可把理想环把理想环180180略去，尺寸链方程式为：略去，尺寸链方程式为：012说明说明1 1：两垂直度环在相邻象限时会两垂直度环在相邻象限时会增加一个增加一个180180的理想环，实质上是的理想环，实质上是将其中一个垂直度环用补角的形式将其中一个垂直度环用补角的形式转到另一个垂直度环的象限中，然后转到另一个垂直度

26、环的象限中，然后用同一象限的形式确定具有公共角顶的尺寸链图用同一象限的形式确定具有公共角顶的尺寸链图41说明说明2 2：当角度尺寸链中的两个垂直度环在两个对角象限时，当角度尺寸链中的两个垂直度环在两个对角象限时，采用公共角顶法就要用两个采用公共角顶法就要用两个180180的理想环，使尺寸链图封闭，的理想环，使尺寸链图封闭，即把两个垂直度环都转到某一公共象限。即把两个垂直度环都转到某一公共象限。42u 先在装配示意图上画出各角度环u 选定任一垂直度环的角顶作为公共角顶，依次画出全部角度环。平行度环可看成角度很小的环。u 满足“环数最少”原则。因此，应使尺寸链中的两个垂直度环在同一象限内。由于工艺原因(如测量不便)，不能使两个垂直度在同一象限时，就应用补角的形式