《机械制造工艺》教学课件-第五章-机器装配工艺基础

机器装配工艺基础第五章01020304机器装配工艺基础装配尺寸链保证装配精度的方法装配工艺规程的制定05机器结构的装配工艺性06装配过程自动化307机器的虚拟装配第一节机器装配工艺概述任何机器都是由若干相关零件装配而成。机器制造的最后一个工艺过程是将加工合格的零件装配成机器的装配工艺过程。机器的质量最终通过装配来保证，装配质量在很大程度上取决了机器的最终质量和工作性能。同时，通过机器的装配，也能发现机器设计或零件设计中的问题，从而不断改进和提高产品质量，降低成本，提高产品的综合竞争能力。5.1机器装配工艺基础5.1.1机器装配的内容装配是机器制造中的最后阶段，主要内容包括零件的清洗、连接、平衡、校正及调整、验收试验等。其具体内容如下：（1）清洗。用汽（煤）油或清洗剂清除零件上油污、灰尘和切屑的过程称为清洗。它对保证产品质量和延长产品的使用寿命都有重要意义。常用的清洗方法有刷洗、浸洗、喷洗和超声波清洗等。常用的清洗剂有煤油、汽油和其他各种化学清洗剂。使用煤油和汽油作为清洗剂时应注意防火，清洗金属零件的化学清洗剂必须具备防锈能力。（2）连接。装配过程中常见的连接方式包括可拆卸连接和不可拆卸连接两种。螺纹联接、键联接、销钉联接和间隙配合属于可拆卸连接，而焊接、铆接、粘接和过盈配合属于不可拆卸连接。过盈配合可使用压装、热装或冷装等方法来实现。5.1机器装配工艺基础5.1.1机器装配的内容（3）平衡。对于机器中转速较高、运转平稳性要求较高的零部件，为了防止其内部质量分布不均匀而引起有害振动，必须对其高速回转的零部件进行平衡。平衡可分为静平衡和动平衡两种，前者主要用于直径较大且长度短的零件（如叶轮、飞轮、皮带轮等），后者用于长度较长的零部件（如电机转子、机床主轴等）。（4）校正。在装配过程中为满足相关零部件的相互位置和接触精度而进行的找正、找平和相应的调整工作称为校正。其中除调节零部件的位置精度外，为了保证运动零部件的运动精度，还需调整运动副之间的配合间隙。（5）验收试验。机器装配后，应按产品的有关技术标准和规定，对产品进行全面检验和必要的试运转工作。只有经检验和试运转合格的产品才能准许出厂。多数产品的试运转在制造厂进行，少数产品（如轧钢机）由于制造厂不具备试运转条件而只能在使用厂安装后进行。5.1机器装配工艺基础5.1.2装配精度机器或产品的质量是以机器或产品的工作性能、使用效果、精度和寿命等综合指标来评定的。机器的质量主要取决于机器结构设计的正确性、零件的加工质量（包括材料和热处理）及机器的装配精度。机器的装配精度应根据机器的工作性能来确定，一般包括零部件间的位置精度和运动精度。其中，位置精度是指机器中相关零部件的距离精度和相互位置精度，如机床主轴箱装配时，相关轴之间中心距尺寸精度和同轴度、平行度和垂直度等；运动精度是指有相对运动的零部件在相对运动方向和相对运动速度方面的精度。运动方向的精度常表现为部件间相对运动的平行度和垂直度，如卧式车床溜板的运动精度就规定为溜板箱移动对主轴中心线的平行度。相对运动速度的精度即传动精度，如滚齿机滚刀主轴与工作台的相对运动精度。装配精度的另一个要求是配合表面间的配合质量和接触质量。配合质量是指两个零件配合表面之间达到规定的配合间隙或过盈的程度，它影响配合的性质。接触质量是指两配合或连接表面间达到规定的接触面积大小和接触点分布情况。它主要影响接触变形，同时也影响配合质量。它们对位置精度和运动精度也有一定的影响。5.1机器装配工艺基础5.1.2装配精度正确地规定机器、部件和组件等的装配精度要求，是产品设计的一个重要环节。装配的精度要求既影响产品质量，又影响产品制造的经济性，因而它是确定零件精度要求和制定装配工艺措施的一个重要依据。机器的装配精度要求可根据国家标准、部颁标准或其他有关资料予以确定。在缺乏成熟资料的条件下，则往往参考经过实践考验的类似产品数据，用类比法并结合生产经验定出。必要时，还需通过分析计算和试验验证才能最后确定。机器及其部件既然是由若干零件装配而成的，那么，零件的精度特别是关键零件的精度就直接影响相应部件和机器的装配精度。一般情况下，装配精度高，则必须提高各相关零件的制造精度，使它们装配后的误差累积仍能满足装配精度要求。但是，对于某些装配精度高的项目来说，如果完全由有关零件的制造精度来直接保证，则相关零件的制造精度将会要求很高，给机械加工带来很大困难。这时若按经济加工精度来确定零件的加工精度，使之易于加工，而在装配时则采取一定的工艺措施（修配、调整等）来保证装配精度，这样做虽然增加了装配工作量和装配成本，但从整个产品制造过程来看仍是比较经济的。5.1机器装配工艺基础5.1.2装配精度在机器设计过程中，需要结合零件基本尺寸及其公差和技术条件，运用尺寸链的分析方法解决装配精度保证问题。由于这种尺寸链是应用于装配过程的，而且其计算分析均与工艺尺寸链有所不同，因而称为装配尺寸链。在制定产品的装配工艺过程，确定装配工序、解决生产中的装配质量问题时，也需要应用装配尺寸链进行分析计算。第二节装配尺寸链5.2装配尺寸链5.2.1装配尺寸链的概念装配尺寸链是由各有关装配尺寸（各个零件尺寸及装配精度要求）所组成的尺寸链。在图5-1所示的装配关系中，双联齿轮是空套在轴上的，在轴向上也必须有适当的装配间隙，既能保证转动灵活，又不致引起过大的轴向窜动，故规定轴向间隙量A0为0.05～0.2mm，该尺寸即为装配精度要求。与此装配精度有关的相关零件的尺寸分别为A1、A2、A3、A4、Ak，这组尺寸A1、A2、A3、A4、Ak、A0即组成一个装配尺寸链。装配尺寸链按各组成环的几何特征和所处空间位置不同可以分为直线尺寸链、平面尺寸链、角度尺寸链和空间尺寸链，其中以直线尺寸链最常见。图5-1线性装配尺寸链5.2装配尺寸链5.2.2装配尺寸链的建立正确地建立装配尺寸链是进行装配尺寸链计算的基础。首先，正确确定封闭环是计算的关键，对于装配尺寸链，装配精度要求就是封闭环；再以封闭环两端的两个零件为起点，沿封闭环的尺寸方向分别找出影响装配精度要求的相关零件，直至找到同一个基准零件或是同一基准表面为止。在查找装配尺寸链时，应遵循以下原则。1.装配尺寸链的简化原则机械产品的结构通常都比较复杂，影响某一装配精度的因素可能很多，在查找该装配尺寸链时，在保证装配精度的前提下，可忽略那些影响较小的因素，使装配尺寸链得以适当简化。这里以查找车床主轴锥孔轴心线和尾座顶尖套锥孔轴心线对车床导轨等高度的装配尺寸链建立为例，如图5-2（a）所示。5.2装配尺寸链5.2.2装配尺寸链的建立车床主轴锥孔轴心线与尾座锥孔轴心线的等高要求体现在高度方向上。在高度方向上的装配关系，一方面是主轴以其轴颈装在滚动轴承内环的内表面上，轴承内环通过滚动体装在轴承外环的内滚道上，轴承外环装在床头箱的主轴孔内，床头箱装在车床床身的平导轨面上；另一方面是尾座顶尖套以其外圆柱面装在尾座的导向孔内，尾座以其底面装在尾座底板上，而尾座底板装在床身的导轨面上。通过同一个装配基准件——床身，将装配关系最后联系确定下来。按照装配精度的检验要求，主轴锥孔轴心线的位置是取其摆差的平均值位置来表示和确定的。这一位置显然就是主轴的回转轴心线，即轴承外环内滚道轴心线的位置，因而主轴锥孔对主轴颈的摆差及轴承内环本身的摆差并不影响主轴锥孔在检验时的高度位置，不应计入装配尺寸链的组成。这样，影响等高性的就是图5-2（b）中的那些组成环尺寸A1、A2、A3和各个同轴度e1、e2、e3，以及床身上安装床头箱的平导轨面和安装尾座的平导轨面之间的平面度误差e。5.2装配尺寸链5.2.2装配尺寸链的建立图5-2普通车床中心线等高性装配尺寸链1—床头箱体;2—滚子轴承;3—主轴;4—尾座顶尖套;5—尾座体;6—尾座底板e1—滚子轴承外环的内滚道对外圆的同轴度;e2—顶尖套锥孔对外圆的同轴度;e3—由顶尖套与尾座孔的配合间隙所引起的偏移量5.2装配尺寸链5.2.2装配尺寸链的建立2.装配尺寸链组成的最短路线（环数最少）原则正如工艺尺寸链中所分析的，封闭环的误差是由各组成环误差累积得到的。在封闭环公差一定的条件下，尺寸链中组成环数目少一些，各组成环所分配到的公差就可大一些，这样，各零件的加工就可更方便和经济一些。因此，在产品结构设计时，在满足产品工作性能的前提下，应尽可能简化结构，使影响封闭环精度的有关零件数目最少。在结构既定的情况下查找装配尺寸链时，应使每个零件仅以一个尺寸作为组成环，即“一件一环”。相应地，应将该尺寸或位置关系直接标注在有关零件图上。这样，组成环的数目就仅等于有关零件的数目，这就是装配尺寸链的路线最短（组成环数最少）原则。

相反，如果对图5-1中齿轮装配中轮轴局部结构在标注尺寸时标注成图5-3的形式，则参与到尺寸链中的组成环数目对轮轴来说是两个尺寸，显然不符合路线最短（一件一环）原则，因而是不正确的。5.2装配尺寸链5.2.2装配尺寸链的建立3.装配尺寸链的方向性在同一装配结构中，当不同方向都有装配精度要求时，应按不同方向分别建立各自装配尺寸链。例如，在蜗轮副传动结构中，为了保证其正常啮合，除应保证蜗杆与蜗轮的轴线距离精度外，还必须保证两轴线的垂直度精度、蜗杆轴线与蜗轮中心平面的重合度要求。这是在三个不同方向上的三个装配精度要求，因而应分别建立装配尺寸链。图5-3组成环尺寸错误注法5.2装配尺寸链5.2.3装配尺寸链的计算1.装配尺寸链的计算方法在确定装配尺寸链的组成之后，就可以进行具体的分析计算工作。装配尺寸链的计算方法与装配方法密切相关。同一项装配精度采用不同的装配方法时，其装配尺寸链的计算方法也有所不同。装配尺寸链的计算，如果是在产品设计过程中进行的，多采用反计算法；而正计算法仅用于验算。所谓反计算，是指已知装配精度（封闭环）的基本尺寸及其偏差，求解与该项装配精度有关的各零部件（组成环）的基本尺寸及其偏差。计算装配尺寸链的公式可分为极值法和概率法。概率法仅适用于大批量生产的装配尺寸链计算；而极值法可用于各种生产类型的装配尺寸链计算，在这里做重点介绍。5.2装配尺寸链5.2.3装配尺寸链的计算2.装配尺寸链的极值解法在装配尺寸链中，一般各组成环的基本尺寸是已知的，在计算时仅对其进行验算。所以，计算装配尺寸链的主要工作是如何将封闭环的公差合理地分配给各组成环。按极值法解算装配尺寸链的公式与工艺尺寸链的计算公式相同，这里不再赘述。采用极值法解算装配尺寸链时，为保证装配精度要求，应确保各组成环公差之和小于或等于封闭环公差，但为了使各组成环公差尽可能大，在计算时取等号，即式中，T0为封闭环公差；Ti为第i个组成环的公差；ξi为第i个组成环的传递系数；m为组成环的环数。5.2装配尺寸链5.2.3装配尺寸链的计算5.2装配尺寸链5.2.3装配尺寸链的计算装配尺寸链中当有q个组成环的公差已经确定时（组成环是标准件或已在别的装配尺寸链中先行确定），其余组成环的平均公差计算公式应为（3）根据各组成环基本尺寸的大小和加工时的难易程度，对各组成环的公差进行适当的调整。在调整过程中应遵循以下六个原则：①组成环是标准件尺寸时（如轴承环的宽度或弹性挡圈的厚度等），其公差值及其分布在相应标准中已有规定，为确定值。②当组成环是几个尺寸链的公共环时，其公差值及其分布由对其要求最严的尺寸链先行确定，对其余尺寸链则也为确定值。5.2装配尺寸链5.2.3装配尺寸链的计算③尺寸相近、加工方法相同的组成环，其公差值相等。④难加工或难测量的组成环，其公差可适当放大；易加工、易测量的组成环，其公差可取较小值。各组成环的公差值尽量取标准值，各组成环的公差等级尽量相近。⑤选一组成环作为协调环，其偏差值按尺寸链公式最后确定。协调环应选择易于加工、易于装卸、易于测量的组成环，但不能选择标准件或已经在其他尺寸链中确定了公差及其偏差的组成环作为协调环。⑥确定各组成环的极限偏差，对于属于外尺寸的组成环（如轴的直径）按基轴制(h)确定其极限偏差，对属于内尺寸的组成环（如孔的直径）按基孔制(H)确定其极限偏差。协调环的极限偏差按公式计算最后确定。第三节保证装配精度的方法目前，在多数工厂中，装配的主要工作是靠手工劳动完成。所以，选择合适的装配方法，制定合理的装配工艺规程，不仅是保证机器装配质量的手段，还是提高产品生产效率、降低制造成本的有力措施。根据产品的性能要求、结构特点和生产形式、生产条件等，可采取不同的装配方法。保证产品装配精度的方法有互换装配法、选择装配法、修配装配法和调整装配法。5.3保证装配精度的方法5.3.1互换装配法零件按图纸公差加工，装配时不需经过任何选择、修配和调整，就能达到规定的装配精度和技术要求，这种装配方法称为互换装配法。互换装配法的优点是装配工作简单，生产率高，有利于组织流水生产、协作生产，同时也有利于维修工作。互换装配法的实质就是用控制零件的加工误差来保证产品的装配精度。所以，这种装配方法常用于高精度少环尺寸链或低精度多环尺寸链的大批大量产品装配中。相反，当装配精度要求较高，尤其是组成环数目较多时，零件就难以按经济精度进行加工了。根据互换装配法的要求解算有关的装配尺寸链，即可实现装配时各零件的互换装配。5.3保证装配精度的方法5.3.1互换装配法1.组成环尺寸的公差大小和分布位置的确定原则为了满足封闭环尺寸公差大小和分布位置的要求，应使各组成环公差累积后的总和及分布位置与封闭环的要求相一致（根据极值解法或概率解法，分别采用不同的公式进行计算）。相应地，就有如何将封闭环尺寸公差大小对各组成环进行分配，以及确定这些组成环公差带的分布位置问题。当组成环属于标准件尺寸时（如轴承环或弹性挡圈的厚度等），其公差大小和分布位置在相应标准中已有规定，是既定值。对于同时为两个不同装配尺寸链的组成环（称为公共环）的情况，其公差及分布位置的确定应能同时满足两个不同封闭环的要求，故应根据对其有严格公差要求的那个装配尺寸链的计算来确定，因而对另一装配尺寸链的计算来说也是一个既定值。5.3保证装配精度的方法5.3.1互换装配法在分配各待定的组成环公差大小时，一般可按经验视各环尺寸加工的难易程度加以分配。例如，尺寸相近、加工方法相同的可取其公差相等；尺寸大小不同，所用加工方法、加工精度相当的可取其精度相等；加工精度不易保证的可取较大公差值；等等。至于公差带的分布位置，一般地按照入体原则：对相当于轴的被包容尺寸，可将基本尺寸标注成单向负偏差的形式；对相当于孔的包容尺寸，可将基本尺寸标注成单向正偏差的形式；对孔中心距尺寸，则将基本尺寸标注成对称偏差的形式。应尽量使组成环尺寸的公差大小和分布位置符合国家标准的规定，这样会给生产组织工作带来一定的好处。例如，可以利用标准极限量规（卡规、塞规等）测量尺寸。显然，如果各待定组成环公差都按上述要求确定，则封闭环尺寸公差大小和分布位置往往不能恰好满足原来要求，因而就需要从各组成环中选取一个组成环，其尺寸公差大小和分布位置不按上述原则确定，而是使它与各环相协调，并用封闭环能满足要求的办法来确定。这一组成环称为协调环。协调环应根据具体情况加以确定，一般为便于制造及可用通用量具测量的尺寸。5.3保证装配精度的方法5.3.1互换装配法2.极值解法举例在图5-4中解组成环尺寸、公差及偏差。5.3保证装配精度的方法5.3.1互换装配法图5-4双联转子泵轴向装配关系简图1—机体;2—外转子;3—隔板;4—内转子;5—壳体5.3保证装配精度的方法5.3.1互换装配法(2)确定各组成环尺寸的公差大小和分布位置。为了满足封闭环公差值T0=0.1mm的要求，各组成环公差的总和不得超过0.1mm，即在具体确定各Ti的过程中，首先可按各组成环为“等公差”的情况，确定各环所能分配到的平均公差的数值，即由求得数值可以看出，各零件制造精度要求是很高的，但仍能加工，因此用极值解法是可行的。5.3保证装配精度的方法5.3.1互换装配法至此还得进一步从加工难易和设计要求等方面来调整各组成环的公差。考虑到尺寸A2、A3、A4可用平面磨床加工，其公差可确定得小些，且尺寸应能用卡规测量，其公差还得符合标准公差；尺寸A1是由镗削加工保证，加工难度稍大，公差应给得大些，且此尺寸属高度尺寸，在成批生产中常用通用量具而不使用极限量规测量，故决定选它为协调环。由此确定(3)确定协调环的公差和位置。显然，协调环A1的公差值T1应为5.3保证装配精度的方法5.3.1互换装配法5.3保证装配精度的方法5.3.1互换装配法当装配精度要求较严格时，以极值法解尺寸链所得零件制造公差在规定生产条件下，零件难于制造，则常常按经济精度来规定各组成环的公差，从而使封闭环误差超过规定的公差范围，这时便需要采取相应的装配工艺措施（修配法或调整法），使超差部分得到补偿，以满足规定的装配要求。5.3保证装配精度的方法5.3.2选择装配法选择装配法是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度，然后选择合适的零件进行装配，以保证规定的装配精度要求。这种装配方法常应用于装配精度要求高而组成环又较少的成批或大批量生产中。1.选择装配法的形式选择装配法有直接选配法、分组装配法和复合选配法三种装配形式。（1）直接选配法。直接选配法就是由装配工人从许多待装配的零件中凭经验挑选合适的零件装配在一起。这种方法的优点是能达到很高的装配精度且无须对装配零件进行分组。但工人需凭经验和必要的判断性测量来选择零件，装配时间不易准确控制，且装配质量在很大程度上取决于装配工人的技术水平。这种装配方法不宜用于生产节拍较严的大批大量流水作业中。5.3保证装配精度的方法5.3.2选择装配法（2）分组装配法。分组装配法是将组成环的公差按互换装配法中极值解法所求得的值放大数倍（一般为2～4倍），使之能按经济精度加工，再按实际测量尺寸将零件分为数组，按对应组分别进行装配，满足原定装配精度的要求。由于同组零件之间可以互换，因而又称分组互换法。（3）复合选配法。复合选配法是上述两种方法的综合应用，即预先把公差放大加工后的零件测量、分组，装配时再在各对应组中直接选配。例如，汽车发动机的气缸与活塞的装配就是采用这种方法。这种装配方法的特点是装配速度较快，质量高，能满足一定生产节拍的要求。下面仅对分组装配（互换）法进行讨论。5.3保证装配精度的方法5.3.2选择装配法2.分组装配法分组装配法是在大批大量生产中对装配精度要求很高而组成环数较少时，保证装配精度的常用方法。例如，汽车发动机的活塞销孔与活塞销的配合要求，活塞销与连杆小头孔的配合要求，滚动轴承的内圈、外圈和滚动体间的配合要求，还有精密机床中某些精密部件的配合要求等，就是用分组装配法来达到的。以某发动机的活塞销与活塞上的销孔装配为例(图5-5)来讨论分组装配法。其装配技术要求，活塞销直径d和销孔直径D在冷态装配时，应有0.0025～0.0075mm的过盈量，即T0=0.0075-0.0025=0.005（mm），若活塞销和活塞销孔采用分组装配法装配，并设活塞销和活塞销孔的公差符合“等公差分配原则”，则它们的公差都仅为0.0025mm。若取活塞销公差带的分布位置为单向负偏差（基轴制原则），则尺寸为相关示例5.3保证装配精度的方法5.3.2选择装配法图5-5活塞与活塞销的装配5.3保证装配精度的方法5.3.2选择装配法显然，制造这样精度的活塞销和活塞销孔既困难又不经济。在实际生产中，可将销轴与销孔的公差在相同方向上放大4倍（上偏差不动，变动下偏差），通过放大公差后，活塞销的加工尺寸最后确定为

，活塞销孔的加工尺寸则为，如图5-5（b）所示。这样，活塞销外圆可用无心磨床磨削加工，活塞销孔可用金刚镗床镗削加工，然后用精密量具测量，并按尺寸大小分成四组，涂上不同颜色来区别，以便进行分组装配。具体分组情况见表5-1。5.3保证装配精度的方法5.3.2选择装配法5.3保证装配精度的方法5.3.2选择装配法正确地使用分组装配法，关键是保证分组后各对应组的配合性质和配合精度仍能满足原装配精度的要求，因此分组装配的要求如下：（1）保证分组后各组的配合性质与原来的要求相同，配合件的公差范围应相等；公差增大时要同方向增大；增大的倍数就是以后的分组数。如图5-6所示，以轴、孔配合为例，设轴的公差为Td

，孔的公差为TD

，并令Td=TD=T，如果为间隙配合，其最大间隙为Xlmax，最小间隙Xlmin。现用分组装配法，把轴、孔公差均放大n倍，则这时轴与孔的公差为T′=nT，零件加工后，再将轴与孔按尺寸分为n组，每组公差仍为T′/n=T。取第k组来看，其最大间隙及最小间隙为5.3保证装配精度的方法5.3.2选择装配法可见无论是哪一组，其配合精度和配合性质都保持不变。如果轴、孔公差不相等，那么配合性质会发生变化，这种情况在生产上应用不多。（2）保证零件分组后各组零件数量能够配套。在正常情况下，零件加工后服从一般正态分布规律，零件分组后是可以互相配套，不会出现各组数量不等的情况的。但是如果有某些因素影响，则将造成尺寸分布不是正态分布，因而造成各组尺寸分布不对应，产生各组零件数不等而不能配套的情形，如图5-7所示。这在实际生产中往往是很难避免的，因此只能在聚集相当数量的不配套零件后，通过专门加工一批零件来配套，否则就会造成一些零件的积压和浪费。5.3保证装配精度的方法5.3.2选择装配法图5-6轴与孔分组装配图5-7销与孔的各组数量不等5.3保证装配精度的方法5.3.2选择装配法（3）分组数不宜太多，只要将公差放大到经济加工精度就行，否则会使零件的测量、分组、保管的工作量增加，使生产组织工作复杂，容易造成生产过程混乱。（4）配合件的表面粗糙度、相互位置精度和形状精度不能随尺寸精度放大而任意放大，应与分组公差相适应，否则将不能达到要求的配合精度及配合质量。所以，分组装配法只适应于精度要求很高的少环尺寸链，一般相关零件只有两三个。这种装配方法生产组织复杂，应用受到一定限制。5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法在成批生产或单件小批生产中，当装配精度要求较高，组成环数目又较多时，若按互换法装配，对组成环的公差要求过严，从而造成加工困难。而采用分组装配法又因生产零件数量少，种类多而难以分组。此时，常采用修配装配法来保证装配精度的要求。修配装配法简称修配法，它是将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造。装配时根据实际测量结果，通过改变尺寸链中某一预先确定的组成环尺寸或者就地修配这个组成环，使装配达到规定的要求。采用修配法时，尺寸链中各组成环尺寸均按在该生产条件下经济可行的公差制造。装配时，封闭环的总误差可能会超出规定的公差范围，为了达到预定的装配精度，必须把尺寸链中某一零件加以修配，才能予以补偿。需要修配的组成环称为修配环，也称为补偿环，属于协调环的一种。通常，修配件应选择形状简单、易于修配加工、容易拆装，且不应选择公共环。同时，不应选已进行表面处理的零件做修配环，以免修配时破坏表面处理层。5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法在修配法中按极值解法计算装配尺寸链。计算的主要任务是确定修配环在加工时的实际尺寸，使其在修配时有足够的且是最小的修配量。修配环在修配时对封闭环尺寸变化的影响不外乎两种情况：一种是使封闭环尺寸变小，另一种是使封闭环尺寸变大。因此，用修配法解尺寸链时，就可以根据这两种情况进行。5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法1.修配环被修配时封闭环尺寸变小在普通车床精度标准中规定：主轴锥孔轴心线和尾座顶尖套锥孔轴心线对溜板移动的等高度公差为0.03～0.06mm（只许尾座高），如图5-2所示。从图5-2可以看出，影响等高度的因素有七项，如前所述，对于普通车床的要求而言，在解尺寸链时可将一些影响较小的因素加以忽略而简化成图5-8的情况。图中：A1=156mm（尾座座孔中心线到底面的距离尺寸）；A2=46mm（底板厚度）；A3=202mm（床头箱主轴孔中心线到底面的距离尺寸）；

A0

为0.03～0.06mm。若按互换法的极值解法，各组成环的平均公差为5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法图5-8车床等高度尺寸链5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法各组成环精度要求较高，加工较困难，所以在生产中常按经济加工精度规定各组成环的公差，而在装配时用修配（如刮、磨）底板的方法来达到要求的装配精度。尺寸A1、A3根据用镗模加工时的经济精度，其公差值取为T1=T3=0.1mm。其偏差按对称标注为A1=（156±0.05）mm，A3

＝（202±0.05）mm。尾座底板厚度尺寸A2

的公差大小，根据半精刨的经济精度规定为0.15mm，至于A2的公差带分布位置则需要通过计算才能确定。

若按此四环尺寸链进行计算，则当最小刮研量取为0.15mm时，最大修刮量可达0.44mm（计算公式见后，计算过程略）。为了减少最大修刮量，实际生产中通常先把尾座和尾座底板的接触面配刮好，再将此两者装配作为一个整体，以尾座底板的底面做定位基准精镗尾座上的顶尖套孔，并控制该尺寸精度为0.1mm。这样，尾座和尾座底板是成为配对件后进入总装的。因此，原组成环A1和A2合并而成为一个环A1,2，原四环尺寸链变成三环尺寸链，如图5-9所示。5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法下面介绍用修配法解尺寸链的计算方法。计算步骤如下：(1)画出尺寸链图。如图5-9所示，根据具体情况选定A1,2为修配环。(2)根据经济加工精度确定各组成环的制造公差及公差带分布位置。根据上面的分析确定如下A3＝（202±0.05）mm，A1,2＝A1＋A2＝156＋46＝202mm，T1,2＝0.1mmA1,2的公差带分布位置通过计算才能确定。5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法(3)计算修配环的尺寸。由图5-9可见，这个尺寸链的特点是修配环越被修配，封闭环尺寸就越小，即尾座顶尖套锥孔轴心线相对于主轴锥孔轴心线越修越低。图5-9新的等高度尺寸链5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法图5-10封闭环实际值与规定值相对位置示意图如图5-10所示，当装配后所得封闭环实际尺寸A′0大于规定的最大尺寸A0max，即实际所得的尾座顶尖套锥孔轴心线高于主轴锥孔轴心线0.06mm时，就可通过修配底板底面即减小A1,2尺寸而使尾座顶尖套锥孔轴心线逐步下降，直到高出0.03～0.06mm的装配要求为止。相反，如果装配后所得的封闭环实际数值已经小于规定的封闭环的最小值A0min，即尾座顶尖套锥孔轴心线低于主轴锥孔轴心线时，若再修A1,2环，只能使尾座顶尖套锥孔轴心线更低，此时就无法通过修配达到装配要求。相关示例5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法所以为使装配时能通过修配A1,2环来满足装配要求，就必须使装配后所得封闭环的实际尺寸A′0min在任何情况下都不能小于规定的封闭环的最小值A0min。为使修配劳动量最小，应使A′0min=A0min。从图5-10可见，若A′0min<A0min，一部分装配件无法修复。由于T′0是一定值，A′0min>A0min，A′0min则也跟着增大，要刮研到A0max的劳动量就较大。根据这一关系，就可以提出随修配环被修配而封闭环变小时的极限尺寸关系式为5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法当合并后的A1,2环按尺寸

加工后，则实际获得的封闭环最大尺寸为0.23mm，此时最少要修刮0.17mm才能保证装配精度要求，此修配余量称为最大修配量。而实际获得的封闭环最小尺寸为0.03mm，此时如果再对尺寸A1,2进行修配，则会造成封闭环超过规定下限而成为废品。但在实际中除对修配环A1,2有尺寸要求外，还有平面度及表面粗糙度要求，需对底板底面有最小修刮余量。为了补偿这一最小修刮余量，必须在A1,2环上增加一个最小修刮余量。如果最小修刮余量等于0.15mm，则修正后的实际尺寸应A′1,2=202+0.33+0.23mm。此时最大修配量为0.32mm。当然不是所有的情况下都要留必要的最小修刮余量的，如键与键槽的修配就不必有这一要求。5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法2.修配环被修配时封闭环尺寸变大牛头刨床摇杆机构剖面图如图5-11所示。槽和滑块配合间隙的要求为0.03～0.05mm。图5-11牛头刨床摇杆机构剖面图1—摇杆;2—滑块5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法在装配过程中，先将摇杆槽两侧面进行修刮至尺寸A1，并将滑块的宽度加工至尺寸A2。然后将摇杆和滑块进行组装，取滑块为修配环进行修配，来保证装配精度。由图5-11可见，这个尺寸链的特点是修配环越修配，封闭环尺寸（间隙）就越大。当装配过程中所得封闭环实际数值小于规定的最小值0.03mm时，就可通过修配滑块使间隙逐渐增大，达到0.03～0.05mm为止。相反，如果装配后所得封闭环数值已经大于规定的封闭环的最大值（A′0max＞0.05mm），再修配滑块只能使间隙变得更大，就无法达到装配要求。为使装配过程中能通过修配A2环来满足装配要求，就必须使装配后所得封闭环的实际尺寸A′0max在任何情况下都不能大于规定的封闭环的最大值A0max，为使修配劳动量最小，应使A′0max＝A0max。根据这一关系，修配环被修配，封闭环变大时的计算关系式为A′0max=A′+ES′0=A′+Δ′0+1/2T′0即Δ′0+1/2T′0=Δ0+1/2T05.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法当各组成环的公差按经济加工精度确定及除修配环外的各组成环的公差带位置确定后，利用上式就可以确定修配环的公差带位置。因为A2的两面都要进行刮研，所以该尺寸还要增加相应的刮研量，这样，修配环的尺寸就可最后确定。实际生产中，通过修配来达到装配精度的方法很多，但常见的为以下三种：（1）单件修配法。单件修配法用在多环装配尺寸链中，选择某一固定的零件作为修配件（补偿环），装配时用机械加工改变其尺寸，以保证装配精度的要求。这种修配方法在生产中应用最广。（2）合件加工修配法。即将两个或更多的零件合并在一起再进行加工修配，合并后的尺寸可以视为一个组成环，这就减少了装配尺寸链的环数，并可相应减少修配的劳动量。例如，装配尾座时，把尾座体和底板相配合的平面分别加工好，并配刮横向小导轨结合面，然后把两件装配成为一体，以底板的底面为定位基面，镗削加工套筒孔，这就把两个组成环合并成为一个组成环，减少了一个组成环的公差。由于零件合并后再加工和装配，给组织装配生产带来不便，因此这种方法一般应用在单件小批生产的装配场合。5.3保证装配精度的方法5.3.3修配装配法（3）自身加工修配法。在机床制造中，有些装配精度要求较高，若单纯依靠限制各零件的加工误差来保证，势必要求各零件有很高的加工精度，甚至无法加工，而且不易选择适当的修配件。此时若在总装时用自己加工自己的方法来满足装配精度，就比较方便，该法称为自身加工修配法。例如，牛头刨床总装后，自刨工作台面，就比较容易满足滑枕运动方向与工作台面平行度的要求。又如，平面磨床用砂轮磨削工作台面，也属于这种修配方法。此法用于成批生产机床的装配场合。5.3保证装配精度的方法5.3.4调整装配法对于精度要求高而组成环又较多的产品或部件，不能按互换装配法进行装配时，除了用修配法对超差的部件进行修配，以保证装配技术要求外，还可以用调整法对超差部件进行补偿来保证装配技术要求。调整法的特点也是按经济加工精度确定零件（组成环）公差，由于每个组成环的公差取得较大，就必然会使一部分装配件超差。为了保证装配精度，可改变一个零件的位置（称可动调整法），或选定一个或几个适当尺寸的调整件（也称补偿件）加入尺寸链（称固定调整法），来补偿由于各组成环公差扩大后所产生的累积误差。因此，在设计时就应在结构上有所考虑，使调整能顺利地进行。最常见的调整方法有可动调整法、固定调整法和误差抵消调整法。5.3保证装配精度的方法5.3.4调整装配法1.可动调整法所谓可动调整法，是指用改变调整件的相对位置（移动、旋转或移动和旋转同时进行）来达到装配精度的方法。调整过程中不需拆卸零件，比较方便。在机械制造中使用可动调整法来达到装配精度的例子很多，下面通过几个例子加以说明。（1）轴承间隙的调整。图5-12所示的结构是靠转动螺钉来调整轴承外圈相对于内圈的轴向位置以取得合适的游隙，保证轴承既有足够的刚性又不至于过分发热。（2）丝杠螺母副间隙的调整。为了能通过调整方法来消除丝杠螺母副间隙，可采用图5-13所示的结构。当发现丝杠螺母副间隙不合适时，可转动中间螺钉，通过斜楔块的上下移动来改变螺母与丝杠之间的轴向间隙大小。5.3保证装配精度的方法5.3.4调整装配法图5-12轴承间隙的调整图5-13丝杠螺母副间隙的调整5.3保证装配精度的方法5.3.4调整装配法（3）导轨副间隙的调整。如图5-14所示，在车床小滑板上通过调整螺钉来调节镶条的相对位置，最终保证燕尾导轨副的配合间隙。在很多情况下用螺钉及其过孔间的间隙作为可动调整的补偿量，如果过孔的相互位置精度做得过低，致使间隙不够补偿，那就不得不在装配过程中对过孔进行修理加工，以纠正其位置偏差，使间隙足以补偿。但这样做十分费劲，所以对于这类问题也应给予足够的注意。总之，可动调整法的应用十分广泛，其他还有自动调节等结构，在设计时应予充分考虑。图5-14导轨副间隙的调整5.3保证装配精度的方法5.3.4调整装配法2.固定调整法固定调整法是在装配尺寸链中选定一个或加入几个零件作为调整环。作为调整环的零件是按一定尺寸间隔级别制成的一组专门零件，根据装配时的需要选用其中某一级别的零件来做补偿，从而保证所需要的装配精度。通常使用的调整件有垫圈、垫片、轴套等。固定调整法多用于大批大量生产中，在产量大、装配精度要求高的装配中，固定调整件可以采用多件组合的方式，如预先将调整垫做成不同的厚度（1、2、5、10，mm），再制成一些更薄的金属片（0.01、0.02、0.05、0.10，mm），装配时根据尺寸组合原理（与块规使用方法相同），把不同厚度的垫片组合成各种不同尺寸，以满足装配精度的要求。这种调整方法比较简便，它在汽车、拖拉机和自行车生产中应用很广。调整法有很多优点：不但能按经济加工精度加工零件，而且装配方便，可以获得比较高的装配精度。在使用期间，可以通过可动调整法来补偿磨损、热变形引起的误差，使之恢复原来的精度要求。它的缺点是增加了一定的零件数及要求较高的调整技术。但是由于调整法优点突出，因而使用较为广泛。除以上两种常用的调整法外，还有在机床装配中常用的误差抵消调整法。5.3保证装配精度的方法5.3.4调整装配法3.误差抵消调整法误差抵消调整法是在产品或部件装配时，通过调整有关零件的相互位置，使其加工误差相互抵消一部分，以提高装配精度要求的方法。它在机床装配中应用较多，在组装机床主轴时，通过调整前后轴承的径向跳动和主轴锥孔径向跳动的大小与方位来控制主轴的径向跳动。又如，在滚齿机工作台分度蜗轮装配中，采用调整蜗轮与轴承二者偏心方向来抵消误差，以提高分度蜗轮的装配精度。5.3保证装配精度的方法5.3.4调整装配法以上论述了互换装配法、选择装配法、修配装配法及调整装配法等保证装配精度的方法。那么一个产品（或部件）究竟采用什么装配方法保证装配精度呢？首先在产品设计阶段就应该确定，因为只有装配方法确定后，才能通过尺寸链解算，合理地确定出各个零部件在加工和装配中的技术要求。但在装配阶段，就要根据产品的装配精度要求、部件（或产品）的结构特点、尺寸链的环数、生产批量及现场生产条件等因素进行综合考虑，确定一种最佳的装配方案，以保证产品优质、高产和低成本的要求。故一般选择原则为优先选择互换装配法，因为该法的装配工作简单、可靠、经济、生产率高、零部件具有互换性，能满足产品（或部件）成批或大量生产的要求，并且对零件的加工也无过高的要求。当装配精度要求较高时，采用互换装配法装配，将会使零件的加工比较困难或很不经济，就应该采用其他装配方法。例如，大批量生产时可采用分组装配法或调整法；单件小批生产时可采用修配装配法；若装配精度要求很高，不宜选择其他装配方法时，可采用修配装配法。第四节装配工艺规程的制定在机器的制造工艺过程中，与装配有关的工艺过程称为装配工艺过程。将装配工艺过程以工艺文件的形式固定下来就是装配工艺规程。装配工艺规程是制订装配生产计划、进行技术准备、指导装配生产的主要技术文件，也是新建或扩建装配车间的主要依据。装配工艺规程的好坏对保证装配质量、提高装配生产效率、缩短装配周期、减轻工人劳动强度、缩小装配占地面积、降低装配生产成本等都有重要的影响。它取决于装配工艺规程制定的合理性，这就是制定装配工艺规程的目的。第四节装配工艺规程的制定制定装配工艺规程的主要内容包括以下部分：(1)分析产品图纸，划分装配单元，确定装配方法。(2)拟定装配顺序，划分装配工序。(3)计算装配时间定额。(4)确定各工序装配技术要求，制定质量检查方法及工具。(5)确定装配时零部件的输送方法及所需要的设备和工具。(6)选择与设计装配过程中所需的工具、夹具和专用设备。5.4装配工艺规程的制定5.4.1制定装配工艺规程的基本原则及原始资料1.制定装配工艺规程时应遵循的原则（1）保证产品装配质量，并力求提高质量，以延长产品的使用寿命。（2）合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工工作量，缩短装配周期，提高装配效率。（3）尽可能减少装配占地面积，提高单位面积的生产率。（4）尽量减少装配工作所占的成本。5.4装配工艺规程的制定5.4.1制定装配工艺规程的基本原则及原始资料2.制定装配工艺规程时所需的原始资料（1）产品的总装配图和各部件装配图。其目的是弄清楚零件相互连接的结构，装配时应保证的尺寸，配合件的配合性质及精度等级，装配的技术要求等。为了在装配时对某些零件进行修配加工和核算装配尺寸链，有时还需要某些零件图。（2）产品验收的技术标准，检验的内容和方法。这些也是制定装配工艺规程的重要依据。（3）产品的生产纲领。生产纲领决定了产品的生产类型。生产类型不同，致使装配的生产组织形式、工艺方法、工艺过程的划分、工艺装备的多少、手工劳动的比例均有很大不同。（4）生产条件。如果是在现有条件下制定装配工艺规程，那么应了解现有工厂的装配工艺设备、工人技术水平、装配车间面积等。如果是新建厂，则应适当选择先进的装备和工艺方法。5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤根据上述原则和原始资料，可以按下列步骤制定装配工艺规程。1.研究产品的装配图和验收技术条件（1）审查图纸的完整性和正确性，对其中出现的问题、缺点或错误提出解决的建议和方法，并与设计人员协商后予以修改完善。（2）对产品的装配结构工艺性进行分析，明确各零部件之间的装配关系。（3）审核产品装配的技术要求和验收标准，确切掌握装配中的关键技术问题，并制定相应的技术措施。（4）研究保证产品装配精度的方法，进行必要的装配尺寸链的初步分析和计算。5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤2.确定装配的组织形式根据产品的生产纲领和产品的结构特点，并结合现场的生产设备和技术条件，确定装配的生产类型和组织形式。各种生产类型装配工作的特点和组织形式见表5-2。5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤装配组织形式主要分为固定式和移动式两种。固定式装配是全部装配工作在一个固定工作地点完成，多用于单件、小批生产，或质量大、体积大的批量生产中，如机床的装配。移动式装配是将零部件用输送带或输送小车按装配顺序从一个装配地点移动到下一个装配地点，分别完成一部分装配工作，各装配地点工作的总和就完成了产品的全部装配工作。根据零部件移动的方式不同，移动又分为连续移动、间歇移动和变节奏移动三种方式，这种装配组织形式常用于产品的大批量生产中，以组成流水作业线和自动作业线，如汽车、轴承的装配。5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤3.划分装配单元，确定装配顺序将产品划分为不同的装配单元是制定装配工艺规程中最重要的一个步骤。为保证有效地进行装配工作，通常将机器划分为若干能进行独立装配的部分，称为装配单元。一个产品的装配单元可以划分为套件、组件、部件和机器。零件是组成机器的最小单元，是由整块金属或其他材料制成的。零件一般都预先装成套件、组件、部件后才安装到机器上，直接装入机器的零件并不太多。套件是在一个基准零件上装上一个或若干个零件构成的。它是最小的装配单元。如装配式齿轮（图5-15），由于制造工艺的原因，分成两个零件，在基准零件1上套装齿轮3并用铆钉2固定。为此进行的装配工作称为套装。5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤组件是在一个基准零件上装上若干套件及零件而构成的。如机床主轴箱中的主轴，在基准轴件上装上齿轮、套、垫片、键及轴承的组合件称为组件。为此而进行的装配工作称为组装。部件是在一个基准零件上装上若干组件、套件及零件而构成的。部件在机器中能完成一定的、完整的功用。把零件装配成为部件的过程称为部装。例如，普通车床的床头箱、进给箱装配就是部装。主轴箱箱体为部装的基准零件。在一个基准零件上装上若干部件、组件、套件和零件就成为整个机器，把零件和部件装配成最终产品的过程，称为总装。例如，卧式车床就是以床身为基准零件，装上主轴箱、进给箱、溜板箱等部件及其他组件、套件、零件所组成。无论哪一级装配单元，都要选定某一零件或比它低一级的装配单元作为装配基准件。装配基准件通常应是产品的基体或主干零部件。基准件应有较大的体积和重量，有足够的支承面，以满足陆续装入零部件时的作业要求和稳定要求。例如，床身零件是床身组件的装配基准零件，床身组件是床身部件的装配基准零件，床身部件是机床产品的装配基准零件。5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤确定了装配基准件后就可以安排装配顺序，安排装配顺序的一般原则是先下后上、先内后外、先难后易、先精密后一般、先重大后轻小。最后将装配顺序用装配系统图的形式表示出来。装配系统图的格式如图5-16所示。图5-17为普通车床床身装配简图，它是车床总装的基准部件，一般采用固定式装配形式，其装配系统图如图5-18所示。图5-15套件装配式齿轮1—基准零件;2—铆钉;3—齿轮5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤图5-16装配系统图5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤图5-17普通车床床身装配简图5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤图5-18床身部件装配系统图5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤4.划分装配工序装配顺序确定后，就可将装配工艺过程划分为若干个工序，其主要工作如下：（1）确定工序集中与分散的程度。（2）划分装配工序，确定工序内容。（3）确定各工序所需的设备和工具，如需专用夹具与设备，则应拟定设计任务书。（4）制定各工序装配操作规范，如过盈配合的压入力、变温装配的装配温度及紧固件的力矩等。（5）制定各工序装配质量要求与检测方法。（6）确定工序时间定额，平衡各工序节拍。5.4装配工艺规程的制定5.4.2制定装配工艺规程的步骤5.编制装配工艺文件工序内容确定以后，就可以制定装配工艺卡片。单件小批生产时，通常只绘制装配系统图。装配时，按产品装配图及装配系统图工作。成批生产时，通常还需制定部装、总装的装配工艺卡。写明工序次序，简要的工序内容，设备名称，工、夹具名称与编号，工人技术等级和时间定额等项目。在大批大量生产中，不仅要制定装配工艺卡，而且要制定装配工序卡，以直接指导工人进行产品装配。此外，按产品图样要求和验收技术条件制定装配检验及试验卡片。将产品装配后，按此规范对产品进行检验。第五节机器结构的装配工艺性机器结构的装配工艺性和零件结构的机械加工工艺性一样，对机器的整个生产过程有较大的影响，也是评价机器设计的指标之一。机器结构的装配工艺性在一定程度上决定了装配过程周期的长短、耗费劳动量的大小、成本的高低、机器使用质量的优劣等。机器结构的装配工艺性是指机器结构能保证装配过程中使相互连接的零部件不用或少用修配和机械加工，用较少的劳动量，花费较少的时间按产品的设计要求顺利地装配起来。5.5机器结构的装配工艺性根据机器的装配实践和装配工艺的需要对机器结构的装配工艺性提出下述基本要求：（1）机器结构应能分成独立的装配单元。为了最大限度地缩短机器的装配周期，有必要把机器分成若干独立的装配单元，以便使许多装配工作同时平行进行，它是评定机器结构装配工艺性的重要标志之一。所谓划分成独立的装配单元，是指要求机器结构能划分成独立的组件、部件等。首先按组件或部件分别进行装配，然后进行总装配。例如，卧式车床是由主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座和床身等部件组成。这些独立的部件装配完之后，可以在各自专门的试验台上检验或试车，待合格后再送去总装，各装配单元之间的装配及连接通常是很简单、方便的装配过程。5.5机器结构的装配工艺性把机器划分成独立装配单元，对装配过程有下述好处：①可以组织平行的装配作业，各单元装配互不妨碍，缩短装配周期，或便于组织多厂协作生产。②机器的有关部件可以预先进行调整和试车，各部件以较完善的状态进入总装，这样既可以保证总机的装配质量，又可以减少总装配的工作量。③机器局部结构改进后，整个机器只是局部变动，使机器改装起来方便，有利于产品的改进和更新换代。④有利于机器的维护与检修，给重型机器的包装、运输带来很大方便。另外，有些精密零部件不能在使用现场进行装配，而只能在特殊（如高度洁净、恒温、恒湿等）环境里进行装配及调整，然后以部件的形式进入总装配。例如，加工中心的主轴部件、精密丝杠车床的丝杠就是在特殊的环境下装配的，以便保证机器的精度。5.5机器结构的装配工艺性图5-19（a）所示的转塔车床，其原先结构的装配工艺性较差：机床的快速行程轴的一端装在箱体5内，轴上装有一对圆锥滚子轴承和一个齿轮，轴的另一端装在拖板的操纵箱1内，这种结构装配起来很不方便。为此，将快速行程轴拆分成两个零件［图5-19（b）］，一段为带螺纹的较长的光轴2，另一段为较短的阶梯轴4，两轴用联轴器3连接起来。这样，箱体、操纵箱便成为两个独立的装配单元，分别平行进行装配，最后通过联轴器3将两者连接为一个整体。而且由于长轴被分拆为两段，其机械加工也较前更容易了。图5-19转塔车床的两种结构比较1—操纵箱;2—光轴;3—联轴器;4—阶梯轴;5—箱体相关示例5.5机器结构的装配工艺性图5-20所示为轴的装配。当轴上齿轮直径大于箱体轴承孔时［图5-20（a）］，轴上零件需依次在箱内装配；当齿轮直径小于轴承孔时［图5-20（b）］，轴上零件可在组装成组件后一次装入箱体内，从而简化装配过程，缩短装配周期。图5-20轴的装配相关示例5.5机器结构的装配工艺性（2）减少装配时的修配和机械加工。多数机器在装配过程中难免要对某些零部件进行修配，这些工作多数由手工操作，不仅要求高的技术，而且难以事先确定工作量。因此，对装配过程有较大的影响。在机器结构设计时，应尽量减少装配时的修配工作量。为了在装配时尽量减少修配工作量，首先要尽量减少不必要的配合面。因为配合面过大、过多，零件机械加工就困难，装配时修刮量也必然增加。图5-21车床主轴箱与床身的装配结构图5-21所示为车床主轴箱与床身的装配结构。主轴箱若采用图5-21（a）所示山形导轨定位，装配时基准面修刮工作量很大；采用图5-21（b）所示平导轨定位，则装配工艺得到明显的改善。相关示例5.5机器结构的装配工艺性在机器结构设计上，采用调整装配法代替修配法，可以从根本上减少修配工作量。图5-22所示为车床溜板和床身导轨后压板改进前后的结构。图5-22（b）结构就是以调整法代替了修配法来保证溜板压板与床身导轨间具有合理的间隙。图5-22车床溜板和床身导轨后压板改进前后的结构相关示例5.5机器结构的装配工艺性机器装配时要尽量减少机械加工，否则不仅影响装配工作的连续性，延长装配周期，而且在装配车间增加了机械加工设备。这些设备既占面积，又易引起装配工作的杂乱。此外，机械加工所产生的切屑如清除不净，残留在装配的机器中，极易增加机器的磨损，甚至产生严重的事故而损坏整个机器。图5-23两种不同的轴润滑结构

图5-23表示两种不同的轴润滑结构，图5-23（a）所示结构需要在轴套装配后，在箱体上配钻油孔，使装配产生机械加工工作量。图5-23（b）所示结构改在轴套上预先加工好油孔，便可消除装配时的机械加工工作量。相关示例5.5机器结构的装配工艺性（3）机器结构应便于装配和拆卸。机器的结构设计应使装配工作简单、方便。其重要的一点是组件的几个表面不应该同时装入基准零件（如箱体零件）的配合孔中，而应该先后依次进入装配。图5-24轴承依次装配的结构

如图5-24（a）所示，轴上的两个轴承同时装入箱体零件的配合孔中，既不易观察，导向性又不好，使装配工作十分困难。若改成图5-24（b）的结构形式，将轴上右轴承先行装入，当轴承装入孔中3mm后，左轴承才开始装入孔中。此外，齿轮外径、右端轴承外径要比箱体左端孔径小一些，才能保证整个组件从箱体一端顺利装入。相关示例5.5机器结构的装配工艺性图5-25所示为车床床身、油盘和床腿的装配。在图5-25（a）中，设计者为了外观好看，将固定螺栓放置在床腿空腔内，这就使装配工作十分困难，经改进设计［图5-25（b）］后，将固定螺栓置于外侧，使装配变得非常方便。图525所示为车床床身、油盘和床腿的装配。在图5-25（a）中，设计者为了外观好看，将固定螺栓放置在床腿空腔内，这就使装配工作十分困难，经改进设计［图5-25（b）］后，将固定螺栓置于外侧，使装配变得非常方便。图5-25车床床身、油盘和床腿的装配相关示例5.5机器结构的装配工艺性在机器设计过程中，一些容易被忽视的“小问题”如果处理不好，将给装配过程造成较大困难。例如，扳手空间过小，造成扳手放不进去或旋转范围过小，螺栓拧紧困难，如图5-26（a）、（b）所示。如图5-26（c）所示，由于螺栓长度L0大于箱体凹入部分的高度L，螺栓无法装入螺孔中，螺栓长度过短，则拧入深度不够，连接不牢固。图5-26装配时考虑装配工具与连接件的位置相关示例第六节装配过程自动化在机械制造过程中，装配工作量占到20％左右，有些产品的装配工作量可以达到70％。但装配又是机械制造过程中采用手工劳动较多的工序。由于装配技术上的复杂性和多样性，装配过程不易实现自动化。近年来，在大批大量生产中，加工过程自动化获得了较快的发展，大量零件自动化高速生产出来后，如果仍由手工装配，则劳动强度大、效率低、质量也不能保证，因此迫切需要发展装配过程的自动化。第六节装配过程自动化国外从20世纪50年代开始发展了装配过程的自动化，60年代发展了数控装配机、自动装配线，70年代将机器人应用在装配过程中，近年来又研究应用了柔性装配系统（flexibleassemblingsystem,FAS）等。今后装配过程发展趋势是把装配自动化作业与仓库自动化系统等连接起来，进一步提高机械制造的质量和劳动生产率。装配过程自动化包括零件的供给、装配对象的运送、装配作业、装配质量检测等环节的自动化。装配过程自动化最初从零部件的输送流水线开始，逐渐实现某些生产批量较大的产品，如电动机、变压器、开关等的自动装配。现在，装配过程自动化在汽车、武器、仪表等大型、精密产品中已有应用。5.6装配过程自动化自动装配机和装配机器人可用于各种形式的自动化装配：在机械加工中用于工艺套件装配，组件、部件装配，顺序焊接零件的拼装，以及成套部件设备的总装。在装配过程中，自动装配机和装配机器人可完成以下形式的操作：零件传输、定位及其连接；用压装或由紧固螺钉、螺母使零件相互固定；装配尺寸控制，以及保证零件连接或固定的质量；输送组装完毕的部件或产品，并将其包装或堆垛在容器中；等等。为完成装配工作，在自动装配机与装配机器人上必须装备相应的带有工具和夹具的夹持装置，以保证所组装的零件相互位置的必要精度，实现单元组装和钳工操作的可能性，如装上—取下，拧出—拧入，压紧—松开，压入，铆接，磨光及其他必要的动作。5.6.1自动装配机与装配机器人5.6装配过程自动化1.自动装配机产品的装配过程所包括的大量装配动作，在人工操作时看来容易实现，但若用机械化、自动化代替手工操作，则对装配机要求具备高度准确和可靠的性能。因此，一般可从生产批量大、装配工艺过程简单、动作频繁或耗费体力大的零部件装配开始，在经济合理的情况下逐渐实现机械化、半自动化和自动化装配。首先发展的是各种自动装配机，它配合部分机械化的流水线和辅助设备实现了局部自动化装配与全自动化装配。自动装配机因工件输送方式不同可分为回转型和直进型两类，根据工序繁简不同又可分为单工位结构和多工位结构。回转型装配机常用于装配零件数量少、外形尺寸小、装配节拍短或装配作业要求高的装配场合。对基准零件尺寸较大、装配工位较多，尤其是装配过程中检测工序多或手工装配和自动装配混合操作的多工序装配，则以选择直进型装配机为宜。图5-27所示为具有七个自动工位和三个并列手工工位的直进型装配系统。5.6.1自动装配机与装配机器人5.6装配过程自动化5.6.1自动装配机与装配机器人图5-27具有七个自动工位和三个并列手工工位的直进型装配系统5.6装配过程自动化2.装配机器人自动装配机配合部分手工操作和机械辅助设备，可以达到某些部件装配工作的要求。但是，在仪器仪表、汽车、手表、电动机、电子元件等生产批量大、要求装配相当精确的产品装配时，不仅要求装配机更加准确和精密，而且应具有视觉和某些触觉传感机构，反应更灵敏，对物体的位置和形状具有一定的识别能力。一般自动装配机很难具备这些功能，而20世纪70年代发展起来的工业机器人则完全具备这些功能。例如，在汽车总装配中，点焊和拧螺丝的工作量很大（一辆汽车有数百甚至上千个焊点），又由于采用传送带流水作业，如果由人进行这些装配作业，人就会紧张到连喘气的时间都没有的程度；如果采用装配机器人，就可以轻松地完成这些装配任务。5.6.1自动装配机与装配机器人5.6装配过程自动化又如，国外研制的精密装配机器人定位精度可高达0.02～0.05mm，这是装配工人很难达到的。装配间隙为10μm以下，深度达30mm的轴、孔配合，采用具有触觉反馈和柔性手腕的装配机器人，即使轴心位置有较大的偏离（可达5mm）也能自动补偿，准确装入零件，作业时间仅在4s以内。5.6.1自动装配机与装配机器人图5-28装配机器人装配电动机端盖与轴承1—滚珠轴承;2—定子;3—端盖;4—定位液压缸;5—滑槽5.6装配过程自动化例如，采用装配机器人进行小型电动机滚珠轴承与端盖的精密装配。电机端盖与轴承的配合间隙为10μm，直径为ɸ32mm，要求装配在3s内完成。图5-28所示为装配机器人装配电动机端盖与轴承，即采用装配机器人在定子、转子组合好以后，把端盖与转子上部轴承装配起来。装配机器人动作顺序如下：（1）抓住滑槽上供给的端盖。（2）把端盖移到装配线上。（3）解除机械联锁，使顺序性机构起作用。（4）靠触觉动作，探索插入方向，使端盖下降。（5）配合作业完毕后，解除顺序性机构作用，恢复机械联锁。（6）移动到滑槽上，重复以上各步动作。5.6.1自动装配机与装配机器人5.6装配过程自动化由于装配机器人对零件位置的偏离和倾斜有适应性，借助触觉传感器进行装配力反馈，使接触压力控制在2N左右，以满足精密装配的要求。再如，手部带触觉的精密装配机器人。在精密件装配时，要求装配机能自动识别、选取零件和感觉装配力的大小而进行装配，因此出现了一些带触觉或视觉的装配机器人。它具有力反馈手爪和柔性机构手腕，它的手爪抓取轴类零件后，逐渐接触到带孔的工件表面，利用+x、-x、+y、-y四个方向上的四个应变片，测得轴孔配合过程中力的分布情况而控制装配动作，将轴装入孔内。图5-29所示为这种精密装配机器人的工作情况。5.6.1自动装配机与装配机器人图5-29精密装配机器人的工作情况5.6装配过程自动化装配机器人装配过程如图5-30所示，经过接近—探索—装入三阶段。由于手腕具有柔性，在夹持轴类零件时可以使轴与工件表面保持一定倾斜度，逐渐接触到工件并向孔内推进。由应变片测出x、y方向力的大小，装配机器人夹持着轴，向力变小的方向移动。在z方向，工件表面凹凸不平，z方向的反力也不同，当轴边缘落入孔内时，z向反力便产生急剧的变化。检测这一变化，就可以测出孔的位置，从而保持装配过程顺利进行。5.6.1自动装配机与装配机器人图5-30装配机器人装配过程5.6装配过程自动化相对机械加工过程自动化而言，装配自动化在我国发展较晚，自20世纪50年代末才开始在轴承、电动机、仪器仪表、手表等工业中逐步采用半自动和自动装配生产线。例如，球轴承自动装配生产线可实现零件的自动分选、自动供料、自动装配、自动包装、自动输送等环节。现代装配自动化的发展使装配自动线与自动化立体仓库，以及后一工序的检验试验自动线连接起来，用以同时改进产品质量和提高生产率。美国福特汽车公司ESSEX发动机装配厂就采用这种先进的装配自动线生产3.8L的V-6型发动机。该厂每日班产1300台V-6型发动机，这样每天有数百万零部件上线装配，这些零部件中难免有不合格或损坏的，为了在线妥善处理这一复杂技术问题，采用了装配和试验装置计算机控制系统（assemblyinspectiondevice，AID），如图5-31所示。5.6.2装配自动线5.6装配过程自动化5.6.2装配自动