机械装配工艺

第九章机械装配工艺本章提要9.1机械装配工艺基本问题概述9.2保证装配精度的方法9.3装配工艺规程的制定本章提要任何机械设备或产品都是由若干零件和部件组成。根据规定的技术要求将有关的零件接合成部件，或将有关的零件和部件接合成机械设备或产品的过程称为装配，前者称为部件装配，后者称为总装配。本章重点介绍为达到装配精度而采取的四种装配方法、各自优缺点和使用场合以及以装配精度相关的尺寸链求解算法。为了对装配有一个最基本的感性认识，请先看下面的例子。举例汽车多孔闭式喷油器装配过程9.1机械装配基本问题概述1、各种生产类型的装配特点机械装配的生产类型按生产批量可以分成以下三种。生产类型不同，其装配工作的特点也有所不同。单件小批生产大批和大量生产成批生产装配

装配工艺主要是互换装配法，只允许少量简单的调整，工艺过程划分较细，即采用分散工序原则，要求有较高的均衡性和严格的节奏性。其组织形式是在高效工艺装备的物质条件基础上，建立起移动式流水线以至自动装配线。

装配方法以修配法及调整法为主，互换件比例较小，工艺上灵活性较大，工艺文件不详细，多用通用装备，工序集中，组织形式以固定式为主，装配工作的效率一般较低。

装配工作特点则介于上面两种生产类型之间。2、零件精度与装配精度的关系为了使机器具有正常工作性能，必须保证其装配精度。机器的装配精度通常包括三个方面含义：尺寸精度如一定的尺寸要求、一定的配合相互位置精度如平行度、垂直度、同轴度等运动精度如传动精度、回转精度等零件的加工误差在装配时，会产生积累误差，如果超出装配精度指标所规定的允许范围，则将产生不合格品。因此一般装配精度要求高的，则要求零件精度也高，但零件的加工精度不但在工艺技术上受到加工条件的限制，而且受到经济性的制约。因此要求达到装配精度，就不能只靠提高零件的加工精度，在一定程度上还必须依赖于装配的工艺技术。在装配精度要求较高、批量较小时，尤其是这样。3、装配中的连接方式在装配中，零件的连接方式可分为：连接方式固定连接活动连接能保证装配好后的相配零件间相互位置不变能保证装配好后的相配零件间有一定的相对运动3、装配中的连接方式在固定连接和活动连接中，又根据它们能否拆卸的情况不同,分为可拆卸连接和不可拆卸连接两种。所谓可拆卸连接是指这类连接不损坏任何零件，拆卸后还能重新装在一起。这样就有四种不同的连接方式，可以用四种不同的方法实现：固定不可拆卸连接连接方式焊接、镏接、过盈配合、金属镶嵌件铸造、粘接剂粘合、塑性材料的压制等实现方式固定可拆卸连接实现方式各种过渡配合、螺纹连接、圆锥连接等活动可拆卸连接实现方式可由圆柱面、圆锥面、球面和螺纹面等的间隙配合以及其它各种方法来达到活动不可拆卸连接实现方式这种连接用得较少，如滚珠和滚柱轴承、油封等9.2保保证证装装配配精精度度的的方方法法装配配方方法法1.优优先先完完全全互互换换，，成批批、、环环多多不不完完全全互互换换2.高高精精度度：：大量量，，环环少少——分分组组、、环环多多——调调整整、、单件件-修修配配成批批，，调调整整、、修修配配、、分分组组1、、互互换换法法零件件按按一一定定公公差差加加工工后后，，装装配配时时不不经经任任何何修修配配和和调调整整即即能能达达到到装装配配精精度度要要求求的的装装配配方方法法称称为为互互换换法法。。按按其其互互换换程程度度，，互互换换法法可可分分为为完全全互互换换法法和不完完全全互互换换法法。（1））完完全全互互换换法法零件件加加工工误误差差的的规规定定应应使使各各有有关关零零件件公公差差之之和和小小于于或或等等于于装装配配公公差差，，可可用用下下式式表表示示：：（1））式中中————封封闭闭公公差差(装装配配公公差差)；；———各各有有关关零零件件的的制制造造公公差差；；n———包包括括封封闭闭在在内内的的总总环环数数。。（1））完完全全互互换换法法按式式（（1））制制定定零零件件公公差差，，在在装装配配时时零零件件是是可可以以完完全全互互换换的的，，故故称称““完完全全互互换换法法””，，其其优优点点是是：：装配过程简单，生产率高对工人技术水平要求不高便于组织流水装配和自动化装配便于实现零部件专业化协作备件供应方便但是是，，在在装装配配精精度度要要求求高高，，同同时时组组成成零零件件数数目目又又较较多多时时，，就就难难以以实实现现对对零零件件的的经经济济精精度度要要求求，，有有时时零零件件加加工工非非常常困困难难，，甚甚至至无无法法加加工工。。（1））完完全全互互换换法法由此此可可见见，，完完全全互互换换法法只只适适用用于于大大批批、、大大量量生生产产中中装装配配精精度度要要求求高高而而尺尺寸寸链链环环数数很很少少组组合合或或装装配配精精度度要要求求不不高高的的多多环环尺尺寸寸链链的的组组合合。。要做做到到完完全全互互换换装装配配，，必必须须根根据据装装配配精精度度的的要要求求把把各各装装配配零零件件有有关关尺尺寸寸的的制制造造公公差差规规定定在在一一定定范范围围内内，，这这就就需需要要进进行行装装配配尺尺寸寸分分析析计计算算。。根根据据零零件件加加工工误误差差的的规规定定原原则则，，从从式式（（1））可可以以看看出出，，完完全全互互换换法法是是用用极极大大极极小小法法解解尺尺寸寸链链。。“相相依依尺尺寸寸公公差差法法””在在装装配配尺尺寸寸链链中中是是经经常常用用到到的的，，而而相相依依尺尺寸寸的的有有关关公公式式可可推推导导如如下下：：（2））式中中Ti————组组成成环环(相相依依尺尺寸寸除除外外)的的公公差差；；Tj————相相依依尺尺寸寸的的公公差差；；T0————封封闭闭环环的的公公差差。。当相相依依尺尺寸寸Ai为增增环环时时（（ξi=1）），，有有：：若相相依依尺尺寸寸Aj为减减环环时时（（ξi=1）），，有有：：图1双双联联转转子子的的轴轴向向装装配配关关系系图图观看看动动画画1－－机机体体；；2－－外外转转子子；；3－－隔隔板板；；4－－内内转转子子；；5－－壳壳体体例题题1：：解解组组成成环环尺尺寸寸、、公公差差及及偏偏差差。。图1为为某某双双联联转转子子（（摆摆线线齿齿轮轮））泵泵的的轴轴向向装装配配关关系系图图。。已已知知各各基基本本尺尺寸寸为为AΣ＝0，A1＝41mm，A2=A4=17mm，，A3＝＝7mm。根据据要求，，冷态下下的轴向向装配间隙隙A＝0.05-0.15mm，，T0=0.1mm。求各组成成环尺寸寸的公差差大小和和分布位位置。求求解步骤骤和方法法如下：：①画出装装配尺寸寸链图，，校验各各环基本本尺寸。。AΣ＝0;A1-A2-A3-A4=41-17-17-7=0可见各环环基本尺尺寸确定定无误。。②确定各各组成环环尺寸公公差大小小和分布布位置为了满足足封闭环环公差T0＝0.1mm的要要求，各各组成环环公差Ti的总总和Tj不得超超过0.1mm，即：：ΣTi=T1+T2+T3+T4≤0.1(T0)在具体确确定各Ti值的的过程中中，首先先可按各各环为““等公差差”分配配，看一一下各环环所能分分配到的的平均公公差Tav的数数值，即即：Tav=T0/(m-1)=0.1/4=0.025由所得数数值可以以看出，，零件制制造加工工精度要要求是不不高的，，能加工工出来，，因此用用极值解解法的完完全互换换法装配配是可行行的。但但还需要要进一步步按加工工难易程程度和设设计要求求等方面面考虑过过各环的的公差进进行调整整。A2.A3.A4可以以磨削,IT取取7级,A2=A4=17,A3=7.T2=T3=T4=0.018A2=A4=170-0.018,A3=70-0.018③确定相相依尺寸寸的公差差和偏差差

很明显，相依尺寸环A1的公差值T1应根据（9.2）求得：（相当于8级精度公差）

两相依尺寸的上、下偏差可根据式（4）和式(5)计算。由于A1的公差T1已确实为0.049mm，故上下偏差中只要求出一个即可得解。具体计算如下：根据式（5）：

求得（2）不不完全互互换法

不完全互换法又称部分互换法，其实质是将尺寸链中的各组成环公差比用完全互换法时放宽，以使加工容易，成本降低。当各组成环按正态分布时，用概率法求得的组成环平均公差比极值法扩大(n-1)1/2倍，这仅适用于大批、大量的生产类型。当各组成环和封闭环的尺寸按正态分布时，用概率法求解尺寸链的基本公式有：①装配公差T0(封闭环公差）与各有关零件公差Ti之间的关系式：

（８）②各环算术平均值之间的关系式：

（９）不完全互互换法又又称部分分互换法法，其实实质是将将尺寸链链中的各各组成环环公差比比用完全全互换法法时放宽宽，以使使加工容容易，成成本降低低。当各各组成环环按正态态分布时时，用概概率法求求得的组组成环平平均公差差比极值值法扩大大(n-1)1/2倍，这仅仅适用于于大批、、大量的的生产类类型。当当各组成成环和封封闭环的的尺寸按按正态分分布时，，用概率率法求解解尺寸链链的基本本公式有有：①装配公公差T0(封闭闭环公差差）与各各有关零零件公差差Ti之之间的关关系式：：（８）②各环算算术平均均值之间间的关系系式：

（９）③各环中中间偏差差之间的的关系式式：（１０））在计算出出有关一一半的平平均尺寸寸Aav(或Aav0）及公公差Ti（或T0）后后，各环环的公差差应对平平均尺寸寸注成双双向对称称分布，，即写成成Aav±Ti/2（或或Aav0±±T0/2））的形式式，然后后根据需需要，可可再改注注为具有有基本尺尺寸及相相应的上上、下偏偏差的形形式。同同样理由由，可得得到计算算相依基基本尺寸寸及相依依尺寸上上、下偏偏差公式式：用概率法法之所以以能扩大大公差，，是因为为在正态态分布中中取，并并没有包包括工件件尺寸出出现的全全部概率率，而是是总体的的99.73%，这样样做，可可能能0.27%的部部件装配配后不合合格，其其不合格格率常常常可以忽忽略，或或者进行行调配，，故称““不完全全互换法法”或““部分互互换法””，此法法在生产产上则是是经济的的。用概率法法计算时时，可先先按下式式估算公公差的平平均值：：（11））式中n——包包括封闭闭环在内内的总环环数。若基基本本上满足足经济精精度要求求，就可可按各组组成环加加工的难难易程度度合理分分配公差差。显然然，在概概率法中中试凑各各组成环环的公差差，经在在极值法法中要麻麻烦得多多，为此此更应该该利用““相依尺尺寸公差差法”，，由式可得到（1２）（2）不不完全互互换法例题２：：在图２２所示的的尺寸链链中，用用不完全全互换法法来估算算实际生生产的间间隙的的分布范范围，实实际上这这是一个个正计算算问题。。已知：：按式（（8））可得得（2））不完完全互互换法法按式（（9））求封封闭环环平均均尺寸寸和实实际分分布范范围的的上、、下偏偏差，，得：：这证明明，在在实际际上尺尺寸的的波动动范围围要比比按极极值法法计算算的范范围小小一些些，如如图9.3所示示。也也就是是说，，若按按概率率法计计算，，尺寸寸A1、A2、、A3、A4的的公差差可以以放大大些。。若与极极值法法相同同，预预先确确定A2、、A3、A4，，则作作为相相依尺尺寸的的公差差可按按式（（12）求求出：：T1=0.096,比之之极值值法放放大1倍.验算:T0,A02、选选配法法选配法法的实实质是是将相相互配配合的的零件件按经经济精精度加加工，，即把把尺寸寸链中中组成成环的的公差差放大大到经经济可可行的的程度度，然然后选选择合合适的的零件件进行行装配配，以以保证证封闭闭环的的精度度达到到规定定的技技术要要求。。采用选选配法法，能能达到到很高高的装装配精精度要要求，，而又又不增增加零零件机机械加加工费费用和和困难难，它它适用用于成成批或或大量量生产产时组组成的的零件件不太太多而而装配配精度度要求求很高高的场场合。。（1））选配配法的的种类类选配法法分为为三种种：（1））选配配法的的种类类①、直直接选选配法法由装配配工人人从许许多待待装配配零件件中，，挑选选合适适零件件装在在一起起。可可以省省去零零件分分组工工作，，但是是要想想选择择合适适的零零件往往往需需要花花费较较长时时间，，并且且装配配质量量在很很大程程度上上决定定于工工人的的技术术水平平。②、分分组选选配法法将组成成环的的公差差按完完全互互换法法求得得的值值，加加大倍倍数（（一般般为2至4倍）），使使其能能按经经济精精度加加工，，然后后将加加工后后零件件按测测量尺尺寸分分组，，再按按对应应组分分别进进行装装配，，以满满足装装配精精度要要求。。（1））选配配法的的种类类③、复复合选选配法法就是这这述两两种方方法的的复合合使用用，即即把加加工后后的零零件进进行测测量分分组，，装配配时再再在各各对应应组中中直接接选配配。上述三三种方方法，，由于于直接接选配配和复复合选选配方方法，，在生生产节节拍要要求严严格的的大批批、大大量流流水线线装配配中使使用有有困难难，实实际生生产中中多采采用分分组选选配法法。下下面着着重讨讨论分分组选选配法法。（２））分组组选配配的一一般要要求要保证证分组组后各各组的的配合合精度度性质质与原原来的的要求求相同同。为为此，，要求求配合合件的的公差差范围围应相相等，，公差差的增增加要要向同同一方方向，，增大大的倍倍数相相同，，增大大的倍倍数就就是分分组数数。要保证证零件件分组组后在在装配配时能能够配配套。。分组数数不宜宜太多多。尺尺寸公公差放放大到到经济济加工工精度度就行行，否否则由由于零零件的的测量量、分分组、、保管管的工工作复复杂化化容易易造成成生产产紊乱乱。配合合件件的的表表面面粗粗糙糙度度、、形形状状和和位位置置误误差差必必须须保保持持原原设设计计要要求求，，决决不不能能随随着着公公差差的的放放大大而而降降低低粗粗糙糙度度要要求求和和放放大大形形状状及及位位置置误误差差。。应严严格格组组织织对对零零件件的的测测量量、、分分组组、、标标记记、、保保管管和和运运送送工工作作。。（3））分组组选配配应用用举例例某种发发动机机的活活塞销销与活活塞销销孔的的装配配如图图3所所示，，采用分分组装装配法法。假设活活塞销销与销销孔的的基本本尺寸寸d、、D均为28mm，，装配配技术术要求求规定定冷态态装配时销销与销销孔间间应有有0.0025～0.0075mm过盈量量，即即：则可求求得若若销与与销孔孔采用用完全全互换换法装配配，其其公差差按““等公公差法法”分分配，，则它它们的的公差差为：：图3活塞与活塞销组件图活塞销活塞销活塞组号标志颜色活塞销直径分组尺寸范围活塞销孔直径分组尺寸范围最大值最小值1234浅蓝红白黑28.0000～27.997527.9975～27.995027.9950～27.992527.9925～27.990027.9950～27.992527.9925～27.990027.9900～27.987527.9875～27.98500.00250.00250.00250.00250.00750.00750.00750.00753、修修配法法在单件件小批批生产产中，，当装装配精精度要要求高高而且且组成成环多多时，，完全全互换换法或或不完完全互互换法法、选选配法法均不不能采采用。。此时时可将将零件件经济济精度度加工工，而而在装装配时时通过过修配配方法法改变变尺寸寸链中中某一一预先先规定定的组组成环环尺寸寸，使使之能能满足足装配配精度度要求求。这这个被被预先先规定定的组组成环环称为为“修配配环””，这种种装配配方法法称为为修配法法。可分分为：：按件修修配法法、合合并加加工修修配法法和自自身加加工修修配法法。采用修修配法法时应应该注注意以以下事事项：：（１））应该该正确确选择择修配配对象象，首首先应应该选选择那那些只只与本本项装装配精精度有有关而而与其其它装装配精精度项项目无无关的的零件件作为为修配配对象象（在在尺寸寸链关关系中中不是是公共共环））。然然后再再考虑虑其中中易于于拆装装，且且面积积不大大的零零件作作为修修配件件。（２））应该该通过过装配配尺寸寸链计计算，，合理理确定定修配配件的的尺寸寸公差差，既既保证证它具具有足足够的的修配配量，，又不不要使使修配配量过过大。。4、调调整法法在调整整法中中，一一种是是用一一个可可调整整的零零件来来调整整它在在装备备中的的位置置以达达到装装配精精度，，另一一种是是增加加一个个定尺尺寸零零件（（如垫垫片、、垫圈圈、套套筒））以达达到装装配精精度。。前者者称为为移动调调整法法，后者者称为为固定调调整法法。两种种零件件都起起到补补偿装装配累累积误误差作作用，，故称称为补偿件件。（１））移动调调整法法所谓移移动调调整法法，就就是用用改变变补偿偿件的的位置置（移动动、旋旋转或或移动动和旋旋转二二者兼兼用））以达达到装装配精度度的，，调整整过程程中不不需拆拆卸零零件，，故比比较方方便。。如图4所示示的结结构是是靠转转动螺螺钉来来调整整轴承承外环相对对于内内环的的位置置以取取得合合适的的间隙隙或过过盈。。图4轴向间隙的调整

观看动画外环内环2）固定调调整法这种装配方方法，是在在尺寸链中中选定一个个或加入一一个零件作作为调整环环。作调整整环的零件件是按一定定的尺寸间间隔级别制制成的一组组专门零件件，根据装装配需要，，选用其中中某一级别别的零件来来作补偿从从而保证所所需要的装装配精度。。常用的补补偿有垫圈圈、垫片、、轴套等。。采用固定定调整法时时，为了保保证所需要要的装配精精度，最重重要的问题题是如何确确定补偿件件的尺寸的的计算方法法。又如图5，，为了保证证装配间隙隙,加加工一个可可移动的套套筒（补偿偿件）来调调整装配间间隙。还有有在机床导导轨结构中中常用锲铁铁调整来得得到合适的的间隙；自自动机械分分配轴上的的凸轮是用用调整法装装配并调整整到合适位位置后，再再用销钉固固定在已调调好的位置置上的。套筒图5齿轮与轴承间隙的调整9.3装装配工艺规规程的制订订1、装配工艺规规程的内容容：①制定出经经济合理的的装配顺序序，并根据据所设计的的结构特点点和要求，，确定机械械各部分的的装配方法法；②选择和设设计装配中中需用的工工艺装备，，并根据产产品的生产产批量确定定其复杂程程度；③规定部分分装配技术术要求，使使之达到整整机的技术术要求和使使用性能；；④规定产品品的部件装装配和总装装配的质量量检验方法法及使用工工具；⑤确定装配配中的工时时定额；⑥其它需要要提出的注注意事项及及要求。2、装配工工艺规程的的制订步骤骤和方法（１）产品分析①研究产品品图纸和装装配时应满满足的技术术要求；②对产品结结构进行分分析，其中中包括装配配尺寸链分分析、计算算和结构装装配工艺分分析；③装配单元元的划分。。对复杂的机机械，为了了组织装配配工作的平平行流水作作业，在制制订装配工工艺中，划划分装配单单元是一项项重要工作作，装配单单元一般分分为五种等等级：零件、合件件、组件、、部件和机机器。装配单元系系统示意图图合件1组件1部件1机器组件2合件2部件2部件3组件3组件4合件3合件4合件5零

件（１）产品品分析零件――组成机机器的基本本单元。一一般零件都都是预先装装成合件、、组件或部部件才进入入总装，直直接装入机机器的零件件不太多。。合件――合件可可以是若干干零件永久久连接或者者是连接在在一个“基基准零件””上的少数数零件的组组合。合件件组合后，，有可能还还要加工。。图６即属属于合件，，其中蜗轮轮属于“基基准件”。。组件――组件是是指一个或或几个合件件与几个零零件的组合合。图7即即属于组件件，其中蜗蜗轮与齿轮轮的组合是是事先装好好的一个合合件，阶梯梯轴即为““基准件””。部件――一个个或几个个组件、、合件和和零件的的组合。。机器――也称称产品，，它是由由上述全全部装配配单元结结合而成成的整体体。（２）装装配组织织形式的的确定组织形式式一般分分为固定式和移动式两种。固固定式装装配可直直接在地地面上进进行和在在装配台台架上分分工进行行。移动动式装配配又分为为连续移动动式和间隙移动动式。可在小小车上或或输送带带上进行行。装配配形式的的选择，，主要取取决于产产品结构构特点（（尺寸或或重量大大小）和和生产批批量。<1>装装配顺序序的确定定无论哪一一等级的的装配单单元的装装配，都都要选定定某一零