机械装配工艺基础

第6章机械装配工艺基础6.1概述6.2装配尺寸链6.3保证装配精度(jīnɡdù)的工艺方法6.4装配工艺规程的制订第一页，共48页。装配—根据(gēnjù)技术要求将若干零件接合成部件或将若干个零件和部件接合成产品的劳动过程。装配单元—一般分为零件、合件、组件、部件和机器五个等级。装配内容—零部件的清洗、连接（分固定和活动）、调整与配作、试验、检验、油漆和包装。装配(zhuāngpèi)的概念6.1概述(ɡàishù)第二页，共48页。

进给箱主轴箱溜板箱床身尾座光杠丝杠刀架主轴CA6140型卧式车床(chēchuáng)的结构第三页，共48页。划分独立的装配单元(dānyuán)的好处：1、可组织平行装配作业，各单元装配互不妨碍，缩短装配周期，便于多长协作生产；2、机器的有关部件可以预先进行调整(tiáozhěng)和试车，各部件以较完善的状态进入总装；3、当机器的局部结构改进后，机器改装方便，利于产品的改进和更新换代；4、利于机器的维护检修。第四页，共48页。机器装配(zhuāngpèi)系统图机器装配系统图：在制定装配工艺过程中，表明零、部件间相互装配关系、装配流程、装配顺序的示意图。（主要用于大批大量(dàliàng)生产）第五页，共48页。相互位置精度相对运动精度是指产品中相关(xiāngguān)零部件间的距离精度和相互位置精度装配(zhuāngpèi)精度装配精度是指机器装配以后，各工作面间的相对位置(wèizhi)和相对运动等参数与规定指标的符合程度。相互配合精度

是指产品中有相对运动的零部件之间在运动方向和相对运动速度上的精度

包括配合表面的配合质量和接触质量。第六页，共48页。上述精度(jīnɡdù)之间的关系：接触精度(jīnɡdù)和配合精度(jīnɡdù)是距离精度(jīnɡdù)的基础。位置精度(jīnɡdù)又是相对运动精度(jīnɡdù)的基础。装配精度(jīnɡdù)与零件精度(jīnɡdù)之间的关系：一般来说零件精度(jīnɡdù)越高，装配精度(jīnɡdù)就越容易保证。但装配精度(jīnɡdù)不完全依靠零件精度来达到，而与装配方法有关。第七页，共48页。6.2.1装配尺寸(chǐcun)链的概念装配尺寸(chǐcun)链—在机器的装配关系中，由相关零件的尺寸(chǐcun)或相互位置关系所组成的封闭尺寸(chǐcun)组合。

A1A2A0装配(zhuāngpèi)尺寸链是保证装配(zhuāngpèi)精度的依据。6.2装配(zhuāngpèi)尺寸链第八页，共48页。6.2.2装配尺寸链的建立

简化原则–在保证(bǎozhèng)装配精度的前提下，不考虑影响较小的因素（尺寸），而使装配尺寸链简化。第九页，共48页。6.2.2装配尺寸(chǐcun)链的建立

最短路线原则--要求装配尺寸(chǐcun)链中所占据的组成环数目最少，即每个有关零件仅以一个组成环列入（一件一环）。第十页，共48页。装配尺寸链建立(jiànlì)的步骤1)熟悉产品结构，首先确定封闭环。2)查找(cházhǎo)组成环。3)画出尺寸链图，用回路法判别增、减环。4)列出尺寸链方程式1）对外购的标准组件和部件，一般(yībān)以一个零件对待，以标准部件或组件尺寸参加装配尺寸链。2）在建立装配尺寸链时，对于以合件进行加工时，应以一个零件对待，用合件尺寸参加装配尺寸链。3）按独立原则标注的形位公差，应以一个组成环参加装配尺寸链。建立装配尺寸链时应注意的问题第十一页，共48页。6.3保证装配精度的工艺方法6.3.1互换法装配时不需要挑选、调整和修配，就能达到规定的装配精度要求。实质是通过控制零件(línɡjiàn)的加工误差来保证产品装配精度。条件1：各有关零件的公差之和小于或等于装配允许公差，即装配尺寸链各组成环的公差之和不得(bude)大于封闭环规定的公差。1、完全(wánquán)互换法条件2：封闭环的极限偏差在允许的极限偏差范围内。第十二页，共48页。1.公差(gōngchā)的设计计算（反计算）（1）组成环公差的规定——相等公差修正法（相依(xiāngyī)尺寸公差法）按封闭环设计要求的公差求出组成环的极值平均公差，然后根据各组成环的加工难易程度进行适当修正。1)组成(zǔchénɡ)环的平均公差:2)公差修正考虑的因素

A.标准件的尺寸公差应按标准规定B.组成环尺寸大的取较大公差，反之取较小公差并应取标准公差值。一般取小于等于9级。C.组成环中选择一协调环（相依尺寸）。第十三页，共48页。（2）组成环极限偏差(piānchā)的规定1）标准件的极限偏差(piānchā)按标准的规定确定。2）除协调环及标准件以外的组成环的极限偏差(piānchā)，按“偏差(piānchā)注向体内”原则标注。孔中心矩按对称偏差(piānchā)确定极限偏差(piānchā)。3）协调环的极限偏差(piānchā)按计算公式确定。注：协调环的选择原则：①不使用定尺寸刀具获得(huòdé)的尺寸②易于使用通用量具测量的尺寸③不是诸多尺寸链的公共环。第十四页，共48页。[例1]图示齿轮部件装配，齿轮空套在轴上回转，要求保证齿轮与挡圈的轴向间隙为0.1～0.35mm。已知各零件有关的基本尺寸为：mm，mm，mm，mm，mm。现采用完全互换法装配，试确定各组成环公差值和极限偏差。第十五页，共48页。解：（1）建立装配尺寸链，检验各环的基本尺寸。尺寸链中的组成环为A1、A2、A3、A4、A5。封闭环基本尺寸为A0=A3-(A1+A2+A4+A5)=43-(30+5+3+5)=0，可见(kějiàn)，各组成环基本尺寸的已定数正确。封闭环尺寸为A0=mm。因为A1易于加工和测量，故选它作为协调环。第十六页，共48页。（2）确定各组成环公差值和极限偏差从题意(tíyì)得知封闭环的公差T(A0)=(0.35-0.10)=0.25mm，组成环的平均极限公差为：现参考来确定各组成环的公差：A2和A5尺寸大小和加工难易大体相当，故取T(A2)=T(A5)=0.045mm；取T(A3)=0.06mm；A4为标准件，其公差为已定值T(A4)=0.04mm。按入体原则确定各组成环的极限偏差为：mm，mm，mm；另外，mm。第十七页，共48页。（3）计算协调环的公差值和极限(jíxiàn)偏差A1的公差值为：T(A1)=T(A0)-[T(A2)+T(A3)+T(A4)+T(A5)]=0.25-(0.045+0.06+0.04+0.045)=0.06(mm)A1的上偏差为：ES(A1)=-0.10mmA1的下偏差为：EI(A1)＝ES(A1)-T(A1)=-0.10-0.06=-0.16mm所以协调环A1尺寸为：mm第十八页，共48页。完全互换法的特点：零件无需选择修整，即达装配要求。装配过程简单，生产率高，对工人要求不高，便于组织自动化装配；在各种生产类型中都应优先采用(cǎiyòng)。但精度要求高组成环多时，组成环公差小制造困难。用于低精度或较高精度少环装配。第十九页，共48页。条件：相关零件(línɡjiàn)公差平方之和的平方根小于或等于装配允许公差。2、不完全互换法（部分(bùfen)互换法/概率法/大数互换法）将零件尺寸公差都放大到经济公差的大小，装配时零件不需挑选(tiāoxuǎn)或改变其位置等，就能使绝大多数装配产品达到装配精度要求。实质是将组成环公差适当放大，零件容易加工。其中：ki为分布系数，取决于分布特征和装配精度的合格率如正态分布，合格率p=99.73%时，ki=1；k0取决于装配精度的合格率。当p=99.73%，k0=1；当p=95.44%，k0=1.5第二十页，共48页。公差(gōngchā)的设计计算（1）组成(zǔchénɡ)环公差封闭环和组成环公差(gōngchā)的关系：组成环公差按相等公差修正法确定1)组成环的平均公差:2)公差修正考虑的因素

A.标准件的尺寸公差应按标准规定B.组成环尺寸大的取较大公差，反之取较小公差并应取标准公差值。一般放大到10级到11级。C.组成环中选择一协调环。第二十一页，共48页。（2）确定组成环极限偏差1）标准件的极限偏差按标准的规定(guīdìng)确定。2）除协调环及标准件以外的组成环的极限偏差，按“偏差注向体内”原则标注。孔中心矩按对称偏差确定极限偏差。3）协调环的极限偏差，首先计算出协调环的中间偏差（平均偏差），然后计算出上偏差和下偏差。第二十二页，共48页。概率法计算公式：

(1)各环公差(gōngchā)之间的关系(2)各环平均偏差之间的关系(guānxì)（3）协调环极限(jíxiàn)偏差的确定，由上式求出协调环的平均偏差，然后计算极限(jíxiàn)偏差：假定各环尺寸按正态分布，且其分布中心与公差带中心重合。第二十三页，共48页。[例3]图示齿轮部件装配，齿轮空套在轴上回转，要求保证齿轮与挡圈的轴向间隙为0.1～0.35mm。已知各零件有关的基本尺寸为：mm，mm，mm，mm，mm。现采用不完全互换法装配，试确定各组成环公差值和极限偏差。第二十四页，共48页。解：（1）建立装配尺寸链，检验各环的基本尺寸。尺寸链中的组成环为A1、A2、A3、A4、A5。封闭环基本尺寸为A0=A3-(A1+A2+A4+A5)=43-(30+5+3+5)=0，可见，各组成环基本尺寸的已定数正确(zhèngquè)。封闭环尺寸为A0=mm。因为A1易于加工和测量，故选它作为协调环。第二十五页，共48页。（2）确定各组成环公差和极限偏差。封闭环的公差T(A0)=0.25mm，因采用不完全互换法装配，组成环的平均公差为：mm现以为基础，综合考虑各零件加工难易程度，确定各组成环公差值：T(A2)=T(A5)=0.10mm；取T(A3)=0.15mm；A4为标准件，其公差为已定值T(A4)=0.04mm。按入体原则(yuánzé)确定各组成环的极限偏差为：mm，mm，mm；另外，mm。第二十六页，共48页。（3）计算协调环的公差(gōngchā)值和极限偏差A1的公差(gōngchā)值为：各组成环的中间偏差：==-0.05mm，=0.075mm，=-0.02mm；封闭环的中间偏差：=0.225mm。则A1的中间偏差为：=0.075-（-0.05-0.02-0.05+0.225）＝-0.03(mm)。第二十七页，共48页。A1的上偏差(piānchā)为：

A1的下偏差(piānchā)为：

所以协调环A1尺寸为：mm第二十八页，共48页。不完全互换法的装配特点和应用实质是将组成环公差适当放大，零件(línɡjiàn)容易加工。但有极少数产品精度超差。只有大批量生产时，加工误差才符合概率规律。故概率法常用于大批量生产、装配精度要求较高环数较多（大于4）的情况。第二十九页，共48页。6.3.2选配(xuǎnpèi)法用于成批大量生产时组成环不多装配精度很高情况下。实质：是将各组成环公差放大按经济精度加工，然后选择合适的零件进行装配。（1）直接选配法工人凭经验挑选合适零件试凑的装配方法。（2）分组选配法（分组互换法）先将互配零件测量和分组，然后按对应组零件装配（3）复合选配法（组内选配法）先将零件测量分组，然后在组内再直接选配。配合件组内公差(gōngchā)可不等，装配精度可达很高。第三十页，共48页。例：发动机中活塞(huósāi)销与销孔的配合精度很高第三十一页，共48页。分组选配法的特点：１.零件制造精度不高，却可获得很高的装配精度；2.组内零件可以互换，装配效率高；３.增加零件测量、分组、存贮(cúnzhù)、运输工作量，组不宜太多。必须满足的几个(jǐɡè)条件：（1）相配件的公差应相等；（2）相配件公差应同向扩大，分组数与扩大的倍数相等；（3）相配件具有完全相同的对称尺寸分布曲线；（4）相配件形位公差表面粗糙度等，仍按图纸要求加工。适于大批量生产中组成环少而装配精度(jīnɡdù)特别高的情况第三十二页，共48页。6.3.3修配法单件小批生产中，组成环较多装配精度很高的产品，常用修配法装配。此时各组成环先按经济(jīngjì)精度加工，装配时根据实测结果对某一组成环进行修配，达到很高的装配精度要求。增加了修配量，装配效率低，装配质量受工人技术水平限制。注意以下三点：（1）正确选择修配对象，应选便于装拆、修配与测量的，不需热处理、非公共环做修配环。（2）修配件余量要经过计算（3）尽量利用机械加工代替手工修配第三十三页，共48页。解：①按完全互换法求组成环平均公差TavA=T0/(m-1)=0.06/3=0.02公差小不经济用修配法②选择(xuǎnzé)修配环刮修方便，选A2为修配环③按经济精度(jīnɡdù)定组成环公差及确定A1、A2偏差A1、A3用镗模加工，T1=T3=0.1，底板半精刨T2=0.15A1=202±0.05A3=156±0.05例：车床装配前后轴线等高，A0=0+0.06，A1=202，A2=46，A3=156，试确定修配环及尺寸公差。0A1A3A0A2

④计算修配环A2的尺寸及极限偏差

修配环A2为增环，刮修A2→A0减小A0′min≥A0minA0min=A2min＋

A3min－A1maxA2min=46.1A2max=A2min＋T2=46.25

第三十四页，共48页。当修配(xiūpèi)环为减环时，随着修刮使封闭环实际尺寸变大，应使A0′max≤A0max⑤确定实际修配环偏差

取最小刮研量为0.1，

最大刮量

实际上正好刮到最大尺寸第三十五页，共48页。6.3.4调整法调整装配法是按经济加工精度(jīnɡdù)确定零件公差采用改变一个零件位置或选定一个适当尺寸的调整件加入尺寸链中来补偿，以保证装配的精度(jīnɡdù)。常见的调整法有以下三种：（1）可动调整装配法；（2）固定调整装配法；（3）误差抵消调整装配法。第三十六页，共48页。特点：零件精度不高可达较高装配精度，调整方便，应用很广。需增加一套调整装置(zhuāngzhì)，适于小批生产中。(1)可动调整(tiáozhěng)装配法第三十七页，共48页。固定(gùdìng)调整装配法选择调整(tiáozhěng)范围；确定调整(tiáozhěng)件的分组数；确定每组调整(tiáozhěng)件的尺寸。第三十八页，共48页。固定调整装配法适于大批量生产中装配精度(jīnɡdù)要求较高的产品，调整环可采用多件拼合的方式。适于在小批生产(shēngchǎn)中应用。（3）误差抵消调整法在装配中通过调整零部件的相对位置，使加工误差相互抵消，达到或提高装配精度(jīnɡdù)的要求。第三十九页，共48页。装配方法(fāngfǎ)的选择互换法完全互换法优先选用，多用于低精度或较高精度少环装配统计互换法大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况选配法直接选配法成批大量生产精度要求很高环数少的情况分组选配法大批量生产精度要求特别高环数少的情况复合选配法大批量生产精度要求特别高环数少的情况

修配法单件小批生产装配精度要求很高环数较多的情况，组成环按经济精度加工，生产率低调整法可动调整法小批生产装配精度要求较高环数较多的情况固定调整法大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况误差抵消法小批生产装配精度要求较高环数较多的情况第四十页，共48页。6.4装配工艺规程(guīchéng)的制订基本(jīběn)原则1)保证产品的装配质量；2)合理安排装配工序，尽量减少钳工装配的工作量。缩短装配周期，提高生产率3)尽量减少装配成本；4)装配工艺规程应做到正确、完整、协调(xiétiáo)、规范。5)充