机械装配的工艺技术

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，冷冷态下的轴轴向装配间隙A＝＝0.05-0.15mm，T0=0.1mm。求各组成环环尺寸的公公差大小和和分布位置置。求解步步骤和方法法如下：①画出装配配尺寸链图图，校验各各环基本尺尺寸。AΣ＝0;A1-A2-A3-A4=41-17-17-7=0可见各环基基本尺寸确确定无误。。②确定各组组成环尺寸寸公差大小小和分布位位置为了满足封封闭环公差差T0＝0.1mm的的要求，各各组成环公公差Ti的的总和Tj不得超过过0.1mm，即：：ΣTi=T1+T2+T3+T4≤≤0.1(T0)在具体确定定各Ti值值的过程中中，首先可可按各环为为“等公差差”分配，，看一下各各环所能分分配到的平平均公差Tav的数数值，即：：Tav=T0/(m-1)=0.1/4=0.025由所得数值值可以看出出，零件制制造加工精精度要求是是不高的，，能加工出出来，因此此用极值解解法的完全全互换法装装配是可行行的。但还还需要进一一步按加工工难易程度度和设计要要求等方面面考虑过各各环的公差差进行调整整。A2.A3.A4可可以磨削,IT取7级,A2=A4=17,A3=7.T2=T3=T4=0.018A2=A4=170-0.018,A3=70-0.018③确定相依依尺寸的公公差和偏差差

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）不完完全互换法法

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）不完全互换换法又称部部分互换法法，其实质质是将尺寸寸链中的各各组成环公公差比用完完全互换法法时放宽，，以使加工工容易，成成本降低。。当各组成成环按正态态分布时，，用概率法法求得的组组成环平均均公差比极极值法扩大大(n-1)1/2倍，这仅适适用于大批批、大量的的生产类型型。当各组组成环和封封闭环的尺尺寸按正态态分布时，，用概率法法求解尺寸寸链的基本本公式有：：①装配公差差T0(封封闭环公差差）与各有有关零件公公差Ti之之间的关系系式：（８）②各环算术术平均值之之间的关系系式：

（９）③各环中间间偏差之间间的关系式式：（１０）在计算出有有关一半的的平均尺寸寸Aav(或Aav0）及公公差Ti（（或T0））后，各环环的公差应应对平均尺尺寸注成双双向对称分分布，即写写成Aav±Ti/2（（或Aav0±T0/2）的形式式，然后根根据需要，，可再改注注为具有基基本尺寸及及相应的上上、下偏差差的形式。。同样理由由，可得到到计算相依依基本尺寸寸及相依尺尺寸上、下下偏差公式式：用概率法之之所以能扩扩大公差，，是因为在在正态分布布中取，并并没有包括括工件尺寸寸出现的全全部概率，，而是总体体的99.73%，，这样做，，可能能0.27%的部件装装配后不合合格，其不不合格率常常常可以忽忽略，或者者进行调配配，故称““不完全互互换法”或或“部分互互换法”，，此法在生生产上则是是经济的。。用概率法计计算时，可可先按下式式估算公差差的平均值值：：（11）式中n———包括封封闭环在内内的总环数数。若基基本上满满足经济精精度要求，，就可按各各组成环加加工的难易易程度合理理分配公差差。显然，，在概率法法中试凑各各组成环的的公差，经经在极值法法中要麻烦烦得多，为为此更应该该利用“相相依尺寸公公差法”，，由式可得到（1２）（2）不完完全互换法法例题２：在在图２所示示的尺寸链链中，用不不完全互换换法来估算算实际生产产的间隙的的分布范围围，实际上上这是一个个正计算问问题。已知：按式（8））可得（2）不完完全互换法法按式（9））求封闭环环平均尺寸寸和实际分分布范围的的上、下偏偏差，得：：这证明，在在实际上尺尺寸的的波动动范围要比比按极值法法计算的范范围小一些些，如图9.3所示示。也就是是说，若按按概率法计计算，尺寸寸A1、A2、A3、A4的的公差可以以放大些。。若与极值法法相同，预预先确定A2、A3、A4，，则作为相相依尺寸的的公差可按按式（12）求出：：T1=0.096,比之极值值法放大1倍.验算:T0,A02、选配法法选配法的实实质是将相相互配合的的零件按经经济精度加加工，即把把尺寸链中中组成环的的公差放大大到经济可可行的程度度，然后选选择合适的的零件进行行装配，以以保证封闭闭环的精度度达到规定定的技术要要求。采用选配法法，能达到到很高的装装配精度要要求，而又又不增加零零件机械加加工费用和和困难，它它适用于成成批或大量量生产时组组成的零件件不太多而而装配精度度要求很高高的场合。。（1）选配配法的种类类选配法分为为三种：（1）选配配法的种类类①、直接选选配法由装配工人人从许多待待装配零件件中，挑选选合适零件件装在一起起。可以省省去零件分分组工作，，但是要想想选择合适适的零件往往往需要花花费较长时时间，并且且装配质量量在很大程程度上决定定于工人的的技术水平平。②、分组选选配法将组成环的的公差按完完全互换法法求得的值值，加大倍倍数（一般般为2至4倍），使使其能按经经济精度加加工，然后后将加工后后零件按测测量尺寸分分组，再按按对应组分分别进行装装配，以满满足装配精精度要求。。（1）选配配法的种类类③、复合选选配法就是这述两两种方法的的复合使用用，即把加加工后的零零件进行测测量分组，，装配时再再在各对应应组中直接接选配。上述三种方方法，由于于直接选配配和复合选选配方法，，在生产节节拍要求严严格的大批批、大量流流水线装配配中使用有有困难，实实际生产中中多采用分分组选配法法。下面着着重讨论分分组选配法法。（２）分组组选配的一一般要求要保证分组组后各组的的配合精度度性质与原原来的要求求相同。为为此，要求求配合件的的公差范围围应相等，，公差的增增加要向同同一方向，，增大的倍倍数相同，，增大的倍倍数就是分分组数。要保证零件件分组后在在装配时能能够配套。。分组数不宜宜太多。尺尺寸公差放放大到经济济加工精度度就行，否否则由于零零件的测量量、分组、、保管的工工作复杂化化容易造成成生产紊乱乱。配合件的表表面粗糙度度、形状和和位置误差差必须保持持原设计要要求，决不不能随着公公差的放大大而降低粗粗糙度要求求和放大形形状及位置置误差。应严格组织织对零件的的测量、分分组、标记记、保管和和运送工作作。（3）分组组选配应用用举例某种发动机机的活塞销销与活塞销销孔的装配配如图3所所示，采用分组装装配法。假设活塞销销与销孔的的基本尺寸寸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）固固定调调整法法这种装装配方方法，，是在在尺寸寸链中中选定定一个个或加加入一一个零零件作作为调调整环环。作作调整整环的的零件件是按按一定定的尺尺寸间间隔级级别制制成的的一组组专门门零件件，根根据装装配需需要，，选用用其中中某一一级别别的零零件来来作补补偿从从而保保证所所需要要的装装配精精度。。常用用的补补偿有有垫圈圈、垫垫片、、轴套套等。。采用用固定定调整整法时时，为为了保保证所所需要要的装装配精精度，，最重重要的的问题题是如如何确确定补补偿件件的尺尺寸的的计算算方法法。又如图图5，，为了了保证证装配配间隙隙,加加工一一个可可移动动的套套筒（（补偿偿件））来调调整装装配间间隙。。还有有在机机床导导轨结结构中中常用用锲铁铁调整整来得得到合合适的的间隙隙；自自动机机械分分配轴轴上的的凸轮轮是用用调整整法装装配并并调整整到合合适位位置后后，再再用销销钉固固定在在已调调好的的位置置上的的。套筒图5齿轮与轴承间隙的调整9.3装装配工工艺规规程的的制订订1、装配工工艺规规程的的内容容：：①制定定出经经济合合理的的装配配顺序序，并并根据据所设设计的的结构构特点点和要要求，，确定定机械械各部部分的的装配配方法法；②选择择和设设计装装配中中需用用的工工艺装装备，，并根根据产产品的的生产产批量量确定定其复复杂程程度；；③规定定部分分装配配技术术要求求，使使之达达到整整机的的技术术要求求和使使用性性能；；④规定定产品品的部部件装装配和和总装装配的的质量量检验验方法法及使使用工工具；；⑤确定定装配配中的的工时时定额额；⑥其它它需要要提出出的注注意事事项及及要求求。2、装装配工工艺规规程的的制订订步骤骤和方方法（１））产品分分析①研究究产品品图纸纸和装装配时时应满满足的的技术术要求求；②对产产品结结构进进行分分析，，其中中包括括装配配尺寸寸链分分析、、计算算和结结构装装配工工艺分分析；；③装配配单元元的划划分。。对复杂杂的机机械，，为了了组织织装配配工作作的平平行流流水作作业，，在制制订装装配工工艺中中，划划分装装配单单元是是一项项重要要工作作，装装配单单元一一般分分为五五种等等级：：零件件、、合合件件、、组组件件、、部部件件和和机机器器。装配配单单元元系系统统示示意意图图合件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（１１））产产品品分分析析零件件―――组组成成机机器器的的基基本本单单元元。。一一般般零零件件都都是是预预先先装装成成合合件件、、组组件件或或部部件件才才进进入入总总装装，，直直接接装装入入机机器器的的零零件件不不太太多多。。合件件―――合合件件可可以以是是若若干干零零件件永永久久连连接接或或者者是是连连接接在在一一个个““基基准准零零件件””上上的的少少数数零零件件的的组组合合。。合合件件组组合合后后，，有有可可能能还还要要加加工工。。图图６６即即属属于于合合件件，，其其中中蜗蜗轮轮属属于于““基基准准件件””。。组件件―――组组件件是是指指一一个个或或几几个个合合件件与与几几个个零零件件的的组组合合。。图图7即即属属于于组组件件，，其其中中蜗蜗轮轮与与齿齿轮轮的的组组合合是是事事先先装装好好的的一一个个合合件件，，阶阶梯梯轴轴即即为为““基基准准件件””。。部件件―――一一个个或或几几个个组组件件、、合合件件和和零零件件的的组组合合。。机器器―――也也称称产产品品，，它它是是由由上上述述全全部部装装配配单单元元结结合合而而成成的的整整体体。。（２２））装装配配组组织织形形式式的的确确定定组织织形形式式一一般般分分为为固定定式式和移动动式式两种种。。固固定定式式装装配配可可直直接接在在地地面面上上进进行行和和在在装装配配台台架架上上分分工工进进行行。。移移动动式式装装配配又又分分为为连续续移移动动式式和间隙隙移移动动式式。可可在在小小车车上上或或输输送送带带上上进进行行。。装装配配形形式式的的选选择择，，主主要要取取决决于于产产品品结结构构特特点点（（尺尺寸寸或或重重量量大大小小））和和生生产产批批量量。。<1>装装配配顺顺序序的的确确定定无论论哪哪一一等等级级的的装装配配单单元元的的装装配配，，都都要要选选定定某某一一零零件件或或比比它它低低一一级级以以下下的的装装配配单单元元作作为为基基准准件件，，首首先先进进入入装装配配工工作作；；然然后后根根据据结结构构具具体体情情况况和和装装配配技技术术要要求求考考虑虑其其它它零零件件或或装装配配单单元元装装入入的的先先后后次次序序。。总总之之，，要要有有利利于于保保证证装装配配精精度度以以及及使使装装配配连连接接、、校校正正等等工工作作能能顺顺利利进进行行。。一一般般次次序序是是：：先先下下后后上上，，先先内内后后外外，，先先难难后后易易，，先先重重大大后后轻轻小小，，先先精精密密后后一一般般。。装配配工工艺艺过过程程举举例例(1)(2)(3)(4)(5)(6)<2>装装配配工工作作基基本本内内容容的的确确定定①清清洗洗。。进进入入装装配配的的零零件件必必须须进进行行清清洗洗，，清清洗洗工工作作对对保保证证和和提提高高机机器器装装配配质质量量，，延延长长产产品品使使用用寿寿命命有有着着重重要要意意义义。。②刮刮削削。。用用刮刮削削方方法法可可以以提提高高工工件件的的尺尺