第九章 机器装配工艺过程设计

1、飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 第八章 机器装配工艺过程设计 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 一、机器装配的基本概念 根据规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接， 使之成为半成品或成品的过程，称为装配。装配是机器制 造中的最后一个阶段，它包括装配、调整、检验、试验等 工作。 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， 成为总装。 二、装配精度与零件精度间的关系 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 q 机器装配 根据规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使 之成为半成品或成品的

2、过程，称为装配。装配是机器制造中的 后期工作，是决定产品质量的关键环节。，它包括装配、调整、 检验、试验等工作。 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，成为总 装。 q 机器装配基本作业 q 机器装配精度 清洗 连接 校正、调整与配作 平衡 验收、试验 相互位置精度 相互运动精度 相互配合精度 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 q 机器装配精度分析 回转台 床鞍 升降台 P 0 T R S 图6-1 卧式万能铣床工作台面 对升降台垂直移动的垂直度要求 千分表 直角尺 工作台 移动方向 影响装配精度的因素 零件的加工精度（与 多个

3、零件精度有关，图 6-1） 装配方法与装配技术 零件间的接触质量 力、热、内应力引起 的零件变形 旋转零件的不平衡 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 q 装配工艺系统图 为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。 图装配单元通常可划分为五个等级，即零件、套件、组 件、部件和机器 基准零件机器 零 件 零 件 零 件 零 件 零 件 部 件 部 件 组 件 套 件 零 件 机器装配系统示意图 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 q 套件与组件示例 图6-3 套件和组件示例 a）套件 b）组件 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 生产规模装配方法与组织形式自动化程度特 点 单件生产

4、 手工（使用简单工具）装配 ，无专用和固定工作台位 手工 生产率低，装配质量很 大程度上取决于装配工 人的技术水平和责任心 成批生产 装配工作台位固定，备有装 配夹具、模具和各种工具， 可分部件装配和总装配，也 可组成装配对象固定而装配 工人流动的流水线 手工为主， 部分使用工 具和夹具 有一定生产率，能满足 装配质量要求，需用设 备不多； 工作台位之间 一般不用机械化输送 成批生产 轻型产品 每个工人只完成一部分工作 ，装配对象用人工依次移动 （可带随行夹具），装备按 装配顺序布置 人工流水线 生产率较高，对工人技 术水平要求相对较低， 装备费用不高；装配工 艺相似的多品种流水线 可采用自由

5、节拍移动 成批或大 批生产 一种或几种相似装配对象专 用流水线，有周期性间歇移 动和连续移动两种方式 机械化传输 生产率高，节奏性强， 待装零、部件不能脱节 ，装备费用较高 大批大量 生产 半自动或全自动装配线，半 自动装配线部分上下料和装 配工作采用人工方法 半自动、全 自动装配 生产率高，质量稳定， 产品变动灵活性差，装 备费用昂贵 表6-1 装配组织形式的选择与比较 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 一、装配尺寸链的基本概念 装配尺寸链装配尺寸链是产品或部件在装配过程中，由对某项精度 指标有关的相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺 寸链。装配精

6、度（封闭环）是零部件装配后才最后形成 的尺寸或位置关系。 在装配关系中，对装配精度有直接影响的零部件的尺 寸和位置关系，都是装配尺寸链的组成环。 二、装配尺寸链的计算方法 装配尺寸链的计算可分为 正计算和反计算 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 装配方法 工 艺 特 点 适 用 范 围 常用装配方法及其适用范围 完全互 换法 配合件公差之和小于/等于规 定装配公差；装配操作简单； 便于组织流水作业和维修工作 大批量生产中零件数较少、零件可用 加工经济精度制造者，或零件数较多 但装配精度要求不高者 大数互 换法 配合件公差平方和的平方根 小于/等于规定的装配公差； 装配操作简单，便于流水作业

7、； 会出现极少数超差件 大批量生产中零件数略多、装配精度 有一定要求，零件加工公差较完全互 换法可适当放宽；完全互换法适用产 品的其它一些部件装配 分组选 配法 零件按尺寸分组，将对应尺 寸组零件装配在一起；零件 误差较完全互换法可以大数倍 适用于大批量生产中零件数少、装配 精度要求较高又不便采用其它调整装 置的场合 修配法 预留修配量的零件，在装配过 程中通过手工修配或机械加工， 达到装配精度 用于单件小批生产中装配精度要求高 的场合 调节法 装配过程中调整零件之间的相 互位置，或选用尺寸分级的调 整件，以保证装配精度 动调整法多用于对装配间隙要求较高 并可以设置调整机构的场合；静调整 法多

8、用于大批量生产中零件数较多、 装配精度要求较高的场合 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 q 装配尺寸链的建立 q 装配尺寸链组成的最短路线（最少环数）原则 确定封闭环：通常装配尺寸链封闭环就是装配精度要求 装配尺寸链查找方法：取封闭环两端的零件为起点，沿 装配精度要求的位置方向，以装配基准面为联系线索，分 别查明装配关系中影响装配精度要求的那些有关零件，直 至找到同一基准零件或同一基准表面为止。所有零件上连 接两个装配基准面间的位置尺寸和位置关系，便是装配尺 寸链的组成环 组成装配尺寸链时，应使每个有关零件只有一个尺寸列 人装配尺寸链。相应地，应将直接连接两个装配基准面间 的那个位置尺寸或

9、位置关系标注在零件图上 又称一件一环原则 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 q 装配尺寸链的完全互换法 采用极值算法计算装配尺寸链 封闭环公差的分配 1）当组成环是标准尺寸时（如轴承宽度，挡圈的厚度 等），其公差大小和分布位置为确定值 2）某一组成环是不同装配尺寸链公共环时，其公差大 小和位置根据对其精度要求最严的那个尺寸链确定 3）在确定各待定组成环公差大小时，可根据具体情况 选用不同的公差分配方法，如等公差法，等精度法或按 实际加工可能性分配法等 4）各组成环公差带位置按入体原则标注，但要保留一 环作“协调环”，协调环公差带的位置由装配尺寸链确 定。协调环通常选易于制造并可用通用量具测

10、量的尺寸 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 【解】 图示齿轮部件，齿轮空套在轴上，要求齿轮与挡 圈的轴向间隙为0.10.35。已知各零件有关的基本尺寸为： A1 = 30 , A2 = 5 , A3 = 43, （标准件），A5 = 5 。 用完全互换法装配，试确定各组成环的偏差。 【例6-1】 A2 A3 A1 A5 A4 A0 图6-4 齿轮与轴部件 装配 0 40.05 3A 1）建立装配尺寸链（图6-4 ） 2）确定各组成环的公差：按等公 差法计算，各组成环公差为： T1 = T2 = T3 = T4 = T5 = （0.35-0.1） / 5 = 0.05 考虑加工难易程度，进行

11、适当 调整（A4公差不变），得到： T4 = 0.05, T1 = 0.06 , T3 = 0.1 , T2 = T5 = 0.02 ， 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 3）确定各组成环的偏差：取A5为 协调环。A4为标准尺寸，公差带 位置确定： ， 除协调环以外各组成环公差按入体 标注： 0 40.05 3A 0.1000 3020.210.06 43,5,30AAA 计算协调环偏差：由式（5-23）， 得到：EI5 = - 0.12 , ES5 = - 0.1 最后可确定： 0.1 50.12 5A A2 A3 A1 A5 A4 A0 图6-4 齿轮与轴部件 装配 飞机制造工程技术基

12、础 主讲人：韩志仁 q 装配尺寸链的大数互换法 采用概率算法计算装配尺寸链 封闭环公差分配原则同完全互换法 同例6-1，用大数互换法计算【例6-2】 【解】 取k=1.4，将T1 、T2 、T4 、 T5 及T0 值代入，可求出：T3 = 0.135 于是有： 0.0575 50.0825 4.930.01255A 除协调环外各组成环公差入体标注： 0.13500 3020.0210.1 43,5,30AAA A2 A3 A1 A5 A4 A0 图6-5 齿轮与轴部件 装配尺寸链 A4 为标准尺寸，公差确定：T4 = 0.05 A1、A2、A5 公差取经济公差：T1 = 0.1, T2 = T

13、5 = 0.025 确定各组成环的公差 确定各组成环的偏差 0 40.05 3A 取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定： 计算协调环的偏差：由式（6-15），得到：A5M = 4.93 22222 012345 Tk TTTTT由式（6-12 ），有： 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 活塞与活塞销在冷态装配时，要 求有0.00250.0075的过盈量。 若活塞销孔与活塞销直径的基本 尺寸为28，加工经济公差为0.01。 现采用分组选配法进行装配，试 确定活塞销孔与活塞销直径分组 数目和分组尺寸。 q 装配尺寸链的分组选配法 将组成环公差按完全互换法求得后，放大若干倍，使之达 到

14、经济公差的数值。然后，按此数值加工零件，再将加工 所得的零件按尺寸大小分成若干组（分组数与公差放大倍 数相等）。最后，将对应组的零件装配起来。 【例6-3】 图6-6 活塞与活塞销组件图 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 【解】 1）建立装配尺寸链 如图6-7所示。 3）确定各尺寸：若活塞销直径 尺寸定为： ，将其分为 4组，解图6-46所示尺寸链，可 求得活塞销孔与之对应的分组尺 寸如下： 0 01. 01 28A A1（活塞销直径） A2（销孔直径）A0 图6-7 活塞销与活塞销 孔装配尺寸链 组 号 1 2 3 4 活塞销直径 活塞销孔直径 0025. 0 005. 0 28 0 0

15、025. 0 28 005. 0 0075. 0 28 0075. 0 01. 0 28 005. 0 0075. 0 28 0075. 0 01. 0 28 01. 0 0125. 0 28 0125. 0 015. 0 28 2）确定分组数：平均公差为0.0025，经济公差为0.01，可 确定分组数为4。 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 车床主轴孔轴线与尾座套筒锥孔轴线等高误差要求为00.06， 且只允许尾座套筒锥孔轴线高。为简化计算，略去各相关零件轴线 同轴度误差，得到一个只有A1、A2、A3三个组成环的简化尺寸链，如 图6-8所示。 采用修配法时，装配尺寸链中各尺寸均按经济公差制

16、造，但留出一个 尺寸做修配环。通常选容易修配加工，且对其它尺寸链没有影响的尺 寸作修配环。 【例6-4】 图6-8 车床主轴中心线与尾座套筒 中心线等高装配尺寸链 A1A0 A2A3 【解】 1）选择修配环 本例中修刮尾座底板最为 方便，故选A2作修配环。 若已知A1、A2、A3的基本 尺寸分别为202、46和 156。用修配法装配，试 确定A1、A2、A3的偏差。 q 装配尺寸链的修配法 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 用A00表示修配前封闭环实际尺寸。本例中，修配环修配后 封闭环变小，故A00的最小值应与A0的最小值相等。按直线 尺寸链极值算法公式，可导出： 2）确定各组成环公差及除

17、修配环外的各组成环公差带位置 3）确定修配环公差带的位置 m j n mk kj AAAA 11 maxminmin0min00 2 . 0 1 . 02 46 A将已知数值代入，可求出：A2min = 46.1, 于是可得到： 若要求尾座底板装配时必须刮研，且最小刮研量为0.15。则可最后确 定底板厚度为： 35. 0 25. 02 46 A 此时，可能出现的最大刮研量为：Zmax = A00max - A0max = 0.39 为了减小刮研量，可以采用“合并加工”的方法，将尾座和底板配合面配 刮后装配成一个整体，再精镗尾座套筒孔。此时，直接获得尾座套筒孔轴 线至底板底面的距离A23，由此而

18、构成的新的装配尺寸链，组成环数减少为 两个，这是装配尺寸链最短路线（最少环数）原则的一个应用。 A1A0 A2A3 A1和A3两尺寸均采用镗模加工，经济公差为0.1，按对称原 则标注，有： A1 = 2020.05 , A3 = 1560.05 A2采用精刨加工，经济公差也为0.1。 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 调节法与修配法相似，尺寸链各组成环按经济精度加工，由此引起的 封闭环超差，通过调节某一零件的位置或对某一组成环（调节环）的 更换来补偿。 常用的调节法有三种：可动调节法，固定调节法和误差抵消调节法 图6-9 可动调节法示例 1 调节套筒 2 调节螺钉 3 楔条 4 调节螺钉

19、5 丝杠螺母 6 丝杠 a）b）c） 可动调节法 q 装配尺寸链的调节法 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 通过更换不同尺寸的调节件来达到装配精度。采用固定调节法的关键 是确定调节件的分级和各级调节件的尺寸大小。 固定调节法 图6-10a所示部件中，齿轮轴向间隙要求控制在0.050.15范 围内。若A1和A2的基本尺寸分别为50和45，按加工经济精度确定A1和 A2的公差分别为0.15和0.1。试确定调节垫片AK的厚度。 【例6-12】 A0 A2 A1 AK a） 图6-10 固定调节法示例 图6-10a所示尺寸链中，将“空 位”尺寸AS视为中间变量，可将此尺 寸链分解为两个尺寸链，如图

20、b、c所 示。 【解】 AKA0 AS ASA2 A1 b） c） 在尺寸链c中，A0是在装配中最后保 证的，是封闭环。为使A0获得规定 的公差，可将空位尺寸分成若干级， 每一级空位尺寸的公差应小于或等 于轴向间隙（封闭环）公差与调节 垫片厚度（组成环）公差之差 0.25 0 5 S A 由尺寸链b，可求出： 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 级 号 1 2 3 4 空位尺寸 调节垫片厚度 0.25 0.18 5 0.18 0.12 5 0.12 0.06 5 0.06 0 5 0.13 0.1 5 0.07 0.03 5 0.01 0.03 5 0.05 0.09 5 式中 TS、T0、TK 分别为空位尺寸、封闭环尺寸、调节垫片厚度公差 本例中：T0 = 0.1, TS = 0.25, 并假定 TK = 0.03，代入上式得到：n3.6 取 n = 4，将空位尺寸适当分级后解尺寸链，可确定调节件各级尺寸 v 在批量大、精度高的装配中，调节件的分级级数可能很 多，不便于管理。此时，可采用一定厚度的垫片与不同厚 度的薄金属片组合的方法，构成不同尺寸，使调节工作更 加方便。 由此可确定出分级数n ： 0 S K T n TT 飞机制造工程技术基础 主讲人：韩志仁 误差补偿调节法 在装配时，