机械制造工艺学（第二版）课件：装配方案及其选择

机械装配工艺分析

学习目标1．了解装配方法2．掌握装配方案的计算3．掌握装配方案选择典型案例

机械装配工艺分析

装配方案及其选择

装配方案及其选择

一、完全互换装配法

1．完全互换装配法概述

完全互换装配法是指在装配过程中参与装配的每一个零件不经任何选择、修理和调整，装上后全都能达到装配精度要求的装配方法。

采用完全互换法进行装配，可以使装配过程简单，生产率高，易于组织流水作业及自动化装配。

装配方案及其选择

2．完全互换装配法的尺寸链计算

完全互换装配法尺寸链的计算方法和步骤：

（1）画装配尺寸链，判断封闭环、增环和减环。

（2）确定封闭环基本尺寸及偏差。

（3）确定协调环（4）确定各组成环公差。

1）先确定各组成环的平均公差。 2）确定各组成环公差值。

3）确定组成环（除协调环外）公差带位置。

4）确定协调环偏差。

装配方案及其选择

如图为齿轮与轴的装配关系，已知A1=30mm，

A2=5mm，

A3=43mm，A4

=3mm，

A5=5mm，要求装配间隙A0=0.10～0.35mm，现采用完全互换法装配，试确定各组成环公差和极限偏差。

a)模型图b)示意图c)装配尺寸链

装配方案及其选择（1）画装配尺寸链

A3为增环，A1、A2、A4、A5为减环。

（2）计算封闭环的基本尺寸A0封闭环的基本尺寸

A0＝A3－（A1+A2+A4+A5）＝[43－（30+5+3+5）]mm＝0

根据题意，封闭环尺寸为

A0＝mm所以封闭环的公差为T0＝0.35－0.10mm＝0.25mm

（3）确定协调环

本例中Ａ5为一垫片，易加工和测量，故选作协调环。

装配方案及其选择（4）确定各组成环公差1）计算组成环平均公差 TM＝＝mm＝0.05mm2）确定各组成环公差

Ａ4为标准件，Ａ4＝mm，无需调整，

T4＝0.05mm。

装配方案及其选择

由于该尺寸链的组成环较多（5个），而且各组成的基本尺寸相差甚大，如果直接选用平均值，可能出现个别零件精度很低，个别零件精度很高的现象。因此，必须对组成环公差进行调整。

装配方案及其选择

方法：以平均公差为基础，根据等精度（或精度接近）原则调整。

查标准公差值表得知，当组成环公差等级为IT9时，标准公差值比较接近平均公差值，故组成环（除标准件和协调环外）的公差等级均取IT9，查标准公差值表得：T1＝0.052mm，T2＝0.03mm，T3＝0.062mm。

装配方案及其选择（5）确定组成环公差带位置A1、A2为外尺寸按基轴制确定公差带位置：

A1＝mm，A2＝

mmA3为内尺寸按基孔制确定公差带置：A3＝mm。

协调环A5公差为T5＝T0－（T1＋T2＋T3＋T4）

＝〔0.25－（0.052＋0.03＋0.062＋0.05）〕mm＝0.056mm

装配方案及其选择（6）确定协调环A5极限偏差1）计算A5的下偏差：

装配方案及其选择2）计算A5的上偏差：ES5＝EI5＋T5＝（－0.156＋0.056）mm＝－0.100mm所以，协调环A5的尺寸为：A5＝mm

（约相当于IT10，合理）

装配方案及其选择

二、分组装配法

1.分组装配法概述

是指装配前将互配的零件测量分组，装配时按对应组进行装配达到精度的方法。采用这种工艺方法装配，虽然零件的公差放大，对零件的加工精度要求不高，但装配后的仍然可以获得较高的装配精度，解决了因零件精度过高给加工带来的困难。分组装配法适用于大批量生产的高精度少环尺寸链，多用于孔轴配合。

装配方案及其选择

2．采用分组装配法应该注意的问题

（1）配合件的公差必须相等，公差增大的倍数和方向也应相同，且分组数应该等与零件公差放大的倍数。

（2）只能放大尺寸公差，形位公差和表面粗糙度值不能放大。（3）应采取措施，尽量使同组相配件数量相同或相近，避免造成零件积压浪费。

（4）零件的分组数不宜过多，一般以3～5组为宜。

装配方案及其选择

如图所示为活塞与活塞销的连接。根据装配技术要求，活塞销孔与活塞销外径在冷态装配时应有0.0025～0.0075mm的过盈量。与此相应的配合公差按“等公差”分配时，则它的公差只有0.0025mm。如果上述配合采用基轴制原则，则活塞销外径尺寸mm，相应的销孔直径

mm。显然，制造这样精确的活塞销和销孔是很困难的，也是不经济的。

装配方案及其选择a)模型图b)装配尺寸分组

1一活塞销2一卡簧3一活塞

装配方案及其选择

生产中采用的办法是先将上述公差值都增大4倍（mm

,

mm）这样即可采用高效率的无心磨和金刚镗去分别加工活塞销外圆和活塞孔，然后用精密测量仪器进行测量，并按尺寸大小分成四组，涂上不同的颜色，以便进行分组装配。具体分组情况见下表。

装配方案及其选择活塞销与活塞销孔直径分组尺寸mm组别标志颜色活塞销直径活塞销孔直径配合情况I红最小过盈最大过盈II白0.00250.0075III黄IV绿

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三、修配装配法

1．修配装配法概述

修配法是指在零件上预留修配量，在装配过程中用手工锉、刮、研等方法修去该零件上多余的材料，使装配精度达到要求。

修配装配法多用于单件、小批量生产以及装配精度要求高的场合。

装配方案及其选择2．修配装配法的尺寸链计算

为确保修配环有修配余量，必须通过计算来确定修配环的尺寸和偏差。其计算方法和步骤如下：

（1）建立装配尺寸链。

（2）确定封闭环的尺寸。

（3）选择修配环。

（4）确定其他组成环的尺寸和偏差。

（5）计算修配环尺寸和偏差

（6）校核修配环尺寸是否正确

装配方案及其选择

如图所示为车床主轴锥孔轴心线与尾座套筒锥孔轴心线的等高度尺寸链，根据精度要求，只允许尾座高出主轴0～0.06mm。已知：A1＝202mm，A2＝46mm，A3＝156mm，现采用修配法装配，请确定修配环及各环尺寸及偏差。1－主轴箱2－尾座3－尾座底板

装配方案及其选择（1）建立装配尺寸链A2、A3是增环，A1是减环。（2）确定封闭环的尺寸封闭环基本尺寸：A0＝A2＋A3－A1＝（46＋156－202）mm＝0mm封闭环尺寸：

A0＝

mm

装配方案及其选择（3）选择修配环从图中可看出，尾座底板较小且易拆装，因此选A2为修配环。（4）确定组成环的尺寸和偏差（除修配环外）根据经济加工精度取IT9T1＝0.115mm，T3＝0.1mm因为A1、A3均为轴线，故公差值应对称标注：

A1＝（）mm

A3＝（）mm

装配方案及其选择5）计算修配环A2尺寸和偏差

A2公差按精刨（或精铣）所能达到的经济精度IT10取，查标准公差值表得：

T2＝0.1mm在修配底板时，由于尺寸A2越修封闭环尺寸越小，故应先计算A2下偏差：因为：EI0＝EI2＋EI3－ES1则：EI2＝EI0＋ES1－EI3

＝〔0＋0.057－（－0.05）〕mm＝0.107mmES2＝EI2＋T2＝（0.107＋0.1）mm＝0.207mm

A2＝mm

装配方案及其选择（6）校核修配环通过以上计算，A1、A2、A3的尺寸已经确定，如果按照以上尺寸加工并装配，观察封闭环的实际变化：

＝A2max＋A3max－A1min＝（46+0.207＋156+0.05－202－0.057）mm＝0.314mm

＝A2min＋A3min－A1max

＝（46+0.107＋156－0.05－202+0.057）mm

＝0mm

装配方案及其选择则：

＝

mm而设计要求A0＝mm，两者相比，说明按照修配环A2＝mm的尺寸加工，装配时修配环有一定的可修量（封闭环的实际尺寸完全包容了设计要求尺寸），可以满足装配时的修配要求。

装配方案及其选择

当A2和A3加工成最小，A1加工成最大时，装配后封闭环的实际尺寸为0（主轴与尾座轴线正好在同一直线上），不用修配正好保证装配间隙的最小要求。

当A2和A3加工成最大，A1加工成最小时，装配后封闭环的实际尺寸为0.314mm，大于允许尾座高出主轴最大值0.06mm要求，需要修去（0.314－0.06）mm＝0.254mm就可以达到装配精度要求。

因此，使用修配环A2＝

mm的尺寸加工，装配时最小修配量是0，最大修配量是0.254mm。

装配方案及其选择

四、调整装配法

1．调整装配法概述

在装配时改变产品中可调整零件的相对位置或选用合适的调整件来达到装配精度的方法称为调整装配法。

前者为可动调整法，后者为固定调整法。

装配方案及其选择

（1）可动调整法

采用改变调整件的相对位置来保证装配精度的方法称为可动调整法。

如图所示，用螺钉调整轴承的轴向间隙。a)模型图

b)示意图

装配方案及其选择（2）固定调整法

如图所示，传动轴组件装入箱体时，使用适当厚度的调整垫圈D（补偿件）补偿累积误差，保证箱体内侧面与传动轴组件的轴向间隙。

a)模型图

b)示意图

装配方案及其选择

2．调整装配法的特点

调整装配法的特点是零件按经济精度制造，装配时产生的累积误差用机构设计时预先设定的固定调整件（又称补偿件）或改变可动调整件相对位置来消除，从而获得较高的装配精度，并且可以随时调整因磨损、热变形或弹性及塑性变形等原因所引起的误差。

不足之处就是增加了零件数量及较复杂的调整工作量。

装配方案及其选择

3．调整装配法的适用场合

（1）适用于封闭环公差要求较严而组成环又较多的装配尺寸链，汽车、拖拉机、自行车等产品中应用广泛。

（2）固定调整装配法适用于对刚性要求较高、不需要经常调整间隙的机构，如减速器传动轴轴向间隙调整机构。

（3）可动调整装配法适用于对刚性要求较低、对配合要求较高且需要经常调整间隙的机构，如自行车前后转轴轴向间隙调整机构。

机械装配工艺分析

如图所示为孔和轴的装配，轴孔配合副的基本尺寸为30mm，根据产品的性能要求，配合间隙在0.005～0.015mm之间，比较选择不同的装配方案。a)模型图b)示意图

装配方案及其选择

装配方案及其选择1．采用完全互换法的装配尺寸链计算

（1）画装配尺寸链A0为封闭环，A1为增环，Ａ2为减环。

（2）确定封闭环基本尺寸及偏差

计算封闭环的基本尺寸：由A0＝A1－Ａ2＝0根据题意，封闭环的尺寸为：A0＝

装配方案及其选择封闭环公差：TA0＝（0.015－0.005）mm＝0.01mm

（3）确定协调环由于轴比孔更便于加工和测量，故选轴A2作协调环。（4）确定各组成环公差计算各组成环公差平均公差：

TM＝＝mm＝0.005mm确定各组成环公差值，取：T1＝T2＝0.005mm

装配方案及其选择（5）确定组成环（除协调环外）公差带位置组成环A1为内尺寸，按基孔制确定公差带位置：A1＝mm（6）确定协调环A2偏差。ES0＝ES1－EI2则：EI2＝ES1－ES0

＝（0.005－0.015）mm＝－0.01mm