机械制造工艺学第7章 机器的装配工艺

1、1 本章要点 装配尺寸链 保证装配精度的方法 装配工艺规程的制定 机械结构的装配工艺性 2 机器的质量是以机器的工作性能、使用效果、可靠性及寿命等综合指机器的质量是以机器的工作性能、使用效果、可靠性及寿命等综合指 标来评定的。这些指标除与产品结构设计有关外，还取决于零件的制造质标来评定的。这些指标除与产品结构设计有关外，还取决于零件的制造质 量和机器的装配工艺及装配精度。量和机器的装配工艺及装配精度。机器的质量最终是通过装配工艺来保证机器的质量最终是通过装配工艺来保证 的的。若装配不当，即使零件的制造质量都合格，也不一定能够装配出合格。若装配不当，即使零件的制造质量都合格，也不一定能够装配出合

2、格 产品。反之，即使零件的质量不是十分良好，只要在装配中采取合适的工产品。反之，即使零件的质量不是十分良好，只要在装配中采取合适的工 艺措施，也能使产品达到规定的要求。艺措施，也能使产品达到规定的要求。 通过机器的装配，可以发现机器设计上的错误（不合理的结构与尺寸通过机器的装配，可以发现机器设计上的错误（不合理的结构与尺寸 等）和零件加工工艺中存在的质量问题，并加以改进。因此，等）和零件加工工艺中存在的质量问题，并加以改进。因此，机器装配工机器装配工 艺过程又是机器生产的最终检验环节艺过程又是机器生产的最终检验环节。 研究装配工艺、选择合适的装配方法、研究装配工艺、选择合适的装配方法、制订合理

3、的装配工艺规程制订合理的装配工艺规程，不，不 仅是保证机器装配质量的手段，也是提高产品生产效率、降低制造成本的仅是保证机器装配质量的手段，也是提高产品生产效率、降低制造成本的 有力措施。有力措施。 3 机器的装配：机器的装配：按照规定的技术要求，将若干个零件结合成组按照规定的技术要求，将若干个零件结合成组 件，进一步结合成为部件，或将若干个零件和部件结合件，进一步结合成为部件，或将若干个零件和部件结合 成产品的过程。成产品的过程。 总装配：总装配：将若干个零件、组件、部件按规定的技术要求，装将若干个零件、组件、部件按规定的技术要求，装 配到基础零件上，使之成为一台完整的机器。配到基础零件上，使

4、之成为一台完整的机器。 机器装配过程中，都有它自己的机器装配过程中，都有它自己的基础零件基础零件，它不仅起着，它不仅起着 连接有关零件、部件的作用，同时用于保证零件间、部件间、连接有关零件、部件的作用，同时用于保证零件间、部件间、 零件与部件间及整台机器相对位置精度。零件与部件间及整台机器相对位置精度。 7.1.1 机器装配的基本概念机器装配的基本概念 4 q 机器装配 机械装配是按规定的精度和技术要求，将构 成机器的零件结合成套件、组件、部件和产 品的过程。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。 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

5、收、试验 相互位置精度 相互运动精度 相互配合精度 套件装配齿轮 1基准零件 2铆钉 3齿轮 5 q 套件与组件示例 6 组件装配：组件装配：将若干个零件按照规定的技术要求，装配到一个基础将若干个零件按照规定的技术要求，装配到一个基础 零件上，构成机器的一部分，如机床主轴组件。零件上，构成机器的一部分，如机床主轴组件。 部件装配：部件装配：将若干个零件、组件按规定的技术要求装配到一个基础零将若干个零件、组件按规定的技术要求装配到一个基础零 件上，往往构成机器的独立工作部分，件上，往往构成机器的独立工作部分，部件可以单独装配、调试部件可以单独装配、调试。 如床头箱。如床头箱。 7.1.1 机器装

6、配的基本概念机器装配的基本概念 7 装配是产品的制造过程的最后阶段，产品的质量最终由装装配是产品的制造过程的最后阶段，产品的质量最终由装 配来保证。一般的装配工作内容有以下几方面：配来保证。一般的装配工作内容有以下几方面： l准备工作：准备工作： 包括零部件清洗、尺寸和重量分选、平衡等；包括零部件清洗、尺寸和重量分选、平衡等； l主要工作：主要工作： 包括零件的装入、联结、部装、总装；装配过程中的检验、包括零件的装入、联结、部装、总装；装配过程中的检验、 调整、试验和装配后的试运转、油漆、包装等。调整、试验和装配后的试运转、油漆、包装等。 7.1.1 机器装配的基本概念机器装配的基本概念 8

7、为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。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 7.1.2 装配系统图装配系统图 9 7.1.2 装配系统图装配系统图 在装配工艺规程设计中，常用装配系统图表示零、部件在装配工艺规程设计中，常用装配系统图表示零、部件 的装配流程和零、部件间相互装配关系。在装配系统图上，的装配流程和零、部件间相互装配关系。在装配系统图上， 每个单元用一个长方形框表示，标明零件、套件、组件和部每个单元用一个长方形框表示，标明零件、套

8、件、组件和部 件的名称、编号及数量。件的名称、编号及数量。 装配系统图是用图解法说明产品零件、组件和部件的装装配系统图是用图解法说明产品零件、组件和部件的装 配程序，以及各装配单元的组成零件。配程序，以及各装配单元的组成零件。在设计装配车间时可在设计装配车间时可 以根据它来组织装配单元的平行装配，并可以合理地按照装以根据它来组织装配单元的平行装配，并可以合理地按照装 配顺序布置工作地点，将装配过程的运输工作减至最少。配顺序布置工作地点，将装配过程的运输工作减至最少。 10 7.1.2 装配系统图装配系统图 装配系统图绘制方法如下：装配系统图绘制方法如下： （l）先画一条横线。）先画一条横线。

9、（2）横线左端画一个小长方格，代表基准件。在长方格中注明装）横线左端画一个小长方格，代表基准件。在长方格中注明装 配单元的名称、编号和数量。配单元的名称、编号和数量。 （3）横线的右端也画一个小长方格，代表装配的成品。）横线的右端也画一个小长方格，代表装配的成品。 （4）横线自左至右表示装配的顺序。直接进行装配的零件画在横）横线自左至右表示装配的顺序。直接进行装配的零件画在横 线的上面，组件画在横线下面。线的上面，组件画在横线下面。 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 11 7.1.2 装配系统图装配系统图 12 7.1.2 装配系统图

10、装配系统图 13 7.1.2 装配系统图装配系统图 14 7.1.2 装配系统图装配系统图 1-链轮；2-键；3-轴端挡圈； 4-螺栓；5-通盖；6-滚珠轴承； 7-低速轴；8-键；9-齿轮； 10-套筒；11-滚珠轴承 某减速器低速轴组件某减速器低速轴组件 15 凡是装配完成的机器必须满足规定的装配精度。装配精凡是装配完成的机器必须满足规定的装配精度。装配精 度是机器质量指标中重要项目之一，是保证机器具有正常工度是机器质量指标中重要项目之一，是保证机器具有正常工 作性能的必要条件。作性能的必要条件。装配精度是指机器装配以后，各工作面装配精度是指机器装配以后，各工作面 间的间的相对位置相对位置

11、和和相对运动相对运动等参数与规定指标的符合程度。等参数与规定指标的符合程度。 机器的装配精度是根据机器的使用性能要求提出的机器的装配精度是根据机器的使用性能要求提出的。正。正 确地规定机器的装配精度是机械产品设计所要解决的最为重确地规定机器的装配精度是机械产品设计所要解决的最为重 要的问题之一，它不仅关系到产品质量，也关系到制造的难要的问题之一，它不仅关系到产品质量，也关系到制造的难 易和产品成本的高低。易和产品成本的高低。 7.1.3 装配精度与零件精度装配精度与零件精度 16 装配精度：装配精度：包括包括 零部件间的尺寸精度零部件间的尺寸精度；位置精度位置精度；相对运动精相对运动精 度度和

12、和接触精度。接触精度。 零部件间的尺寸精度包括：零部件间的尺寸精度包括： 距离精度距离精度是指保证一定的间隙、配合质量、尺寸要求等相是指保证一定的间隙、配合质量、尺寸要求等相 关零件、部件的距离尺寸的准确程度。关零件、部件的距离尺寸的准确程度。 配合精度配合精度是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求。是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求。 7.1.3 装配精度与零件精度装配精度与零件精度 17 活塞活塞 连杆连杆 缸体缸体 曲轴曲轴 3 0 1 2 位置精度位置精度反映各零件反映各零件 有关相互位置与装配相互有关相互位置与装配相互 位置的关系。位置的关系。 装配精度：装配精度：包括包括零部件

13、间的尺寸精度零部件间的尺寸精度； 位置精度位置精度；相对运相对运 动精度动精度和和接触精度接触精度 。 7.1.3 装配精度与零件精度装配精度与零件精度 18 装配的运动精度装配的运动精度有主轴圆跳动；轴向窜动；转动有主轴圆跳动；轴向窜动；转动 精度；传动精度。精度；传动精度。 装配的运动精度主要与主轴轴颈处的精度、轴承精度、装配的运动精度主要与主轴轴颈处的精度、轴承精度、 箱体轴孔精度及传动元件自身精度有关。箱体轴孔精度及传动元件自身精度有关。 装配精度：装配精度：包括包括 距离精度距离精度；位置精度位置精度；相对运动精度相对运动精度和和接接 触精度。触精度。 7.1.3 装配精度与零件精度

14、装配精度与零件精度 19 装配精度：装配精度：包括包括 距离精度距离精度；位置精度位置精度；相对运动精度相对运动精度和和接接 触精度触精度 接触精度接触精度是指配合表面接触达到规定接触面积的大小与接是指配合表面接触达到规定接触面积的大小与接 触点分布情况；主要影响接触刚度和配合质量的稳定性。触点分布情况；主要影响接触刚度和配合质量的稳定性。 各种精度之间的关系：各种精度之间的关系： 接触精度和配合精度是距离精度的基础。接触精度和配合精度是距离精度的基础。 位置精度又是相对运动精度的基础。位置精度又是相对运动精度的基础。 7.1.3 装配精度与零件精度装配精度与零件精度 20 机器装配是将加工合

15、格的零件组合成部件和机器。一般机器装配是将加工合格的零件组合成部件和机器。一般 零件都有规定的加工公差，即有一定的加工误差。在装配时零件都有规定的加工公差，即有一定的加工误差。在装配时 这种误差的累积就会影响装配精度。理想情况是这种累积误这种误差的累积就会影响装配精度。理想情况是这种累积误 差不超出装配精度指标规定的允许范围，但实际上很难实现。差不超出装配精度指标规定的允许范围，但实际上很难实现。 一般来说，零件精度越高，装配精度就越容易保证，即一般来说，零件精度越高，装配精度就越容易保证，即 零件精度是保证装配精度的基础，但装配精度并不总是完全零件精度是保证装配精度的基础，但装配精度并不总是

16、完全 取决于零件精度。取决于零件精度。装配精度的合理保证，应从产品结构、机装配精度的合理保证，应从产品结构、机 械加工和装配等方面进行综合考虑。械加工和装配等方面进行综合考虑。 7.1.3 装配精度与零件精度装配精度与零件精度 21 （1 1）在满足机器使用要求，尽可能采用经济公差进行零部件制造）在满足机器使用要求，尽可能采用经济公差进行零部件制造 （2 2）或在不致使机械加工带来多大困难的条件下，寻求最有效、）或在不致使机械加工带来多大困难的条件下，寻求最有效、 经济而又方便的装配方法经济而又方便的装配方法 以达到整个产品制造效率高、费用低、质量好的目的。以达到整个产品制造效率高、费用低、质

17、量好的目的。 研究装配的目的：研究装配的目的： 为此，为此，在机器设计阶段就需要对机器结构进行尺寸分析，在机器设计阶段就需要对机器结构进行尺寸分析，分析有分析有 关零件的尺寸公差度机器装配精度的影响，关零件的尺寸公差度机器装配精度的影响，根据生产类型和具体情况根据生产类型和具体情况 确定装配方法确定装配方法，然后才能，然后才能合理地标注零件制造公差及技术条件合理地标注零件制造公差及技术条件。 在制订产品装配工艺过程、解决生产中的装配质量问题时，也需在制订产品装配工艺过程、解决生产中的装配质量问题时，也需 要进行这种分析。要进行这种分析。 22 机器由零、部件组装而成，机器的装配精度与零、部机器

18、由零、部件组装而成，机器的装配精度与零、部 件制造精度直接有关。件制造精度直接有关。 从查找影响此项装配精度的有关尺寸入手，建立以此从查找影响此项装配精度的有关尺寸入手，建立以此 项装配要求为封闭环的装配尺寸链。项装配要求为封闭环的装配尺寸链。 尺寸链原理是进行尺寸分析和计算的工具尺寸链原理是进行尺寸分析和计算的工具。 23 1、概念、概念 l 查找零件对装配精度的影响；查找零件对装配精度的影响； l 指导制订装配工艺，合理安排装配工序；指导制订装配工艺，合理安排装配工序； l 分析产品结构的合理性。分析产品结构的合理性。 l 确定经济的、至少是可行的零件加工公差。确定经济的、至少是可行的零件

19、加工公差。 2、作用和目的、作用和目的 7.2.1 装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立 装配尺寸链：在机器装配关系中， 由相关零件尺寸或位置关系组成的 尺寸链 封闭环：通常就是装配精度要求 孔轴配合装配尺寸链 24 除有一般尺寸链的特点外，还有：除有一般尺寸链的特点外，还有： l 封闭环十分明显，一定是机器产品或部件的某项装配精封闭环十分明显，一定是机器产品或部件的某项装配精 度；度； l 封闭环在装配后才能形成，不具有独立性（装配精度只封闭环在装配后才能形成，不具有独立性（装配精度只 有装配后才能测量）；有装配后才能测量）； l 各组成环不是仅在一个零件上的尺寸，而是在几个零件各组成环不是仅在

20、一个零件上的尺寸，而是在几个零件 或部件间与装配精度有关的尺寸；或部件间与装配精度有关的尺寸； l 装配尺寸链形式较多，有线性尺寸链、角度尺寸链、平装配尺寸链形式较多，有线性尺寸链、角度尺寸链、平 面尺寸链、空间尺寸链。面尺寸链、空间尺寸链。 3、特点、特点 7.2.1 装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立 25 直线尺寸链 角度尺寸链 平面尺寸链 空间尺寸链 角度装配尺寸链示例 O - O 主轴回转轴线 - 山形导轨中线 - 下溜板移动轨迹 0.015 200 2 0 1 OO 4、分类、分类 7.2.1 装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立 26 螺孔中心线 e 过孔中心线X1 X2 Y2Y1 O

21、2 O1 P1 平面装配尺寸链示例 P2 P0 27 1）确定封闭环，是在装配后形成的，而且这一环是具）确定封闭环，是在装配后形成的，而且这一环是具 有装配精度要求；有装配精度要求； 2）确定各组成环，对装配精度有直接影响的零件尺寸）确定各组成环，对装配精度有直接影响的零件尺寸 或位置关系；或位置关系； 3）确定增减环。）确定增减环。 1、方法和步骤、方法和步骤 7.2.2 装配尺寸链的查找装配尺寸链的查找 28 1、方法和步骤、方法和步骤 先确定反映装配后技术要求的封闭环，然后根据封闭环的先确定反映装配后技术要求的封闭环，然后根据封闭环的 要求查找各组成环；要求查找各组成环； 采用粘连法，按

22、照采用粘连法，按照“最少环数最少环数”原则建立尺寸链图原则建立尺寸链图 粘连法：即取封闭环两端为起点，沿装配精度方向，以粘连法：即取封闭环两端为起点，沿装配精度方向，以 基准面为线索，一个挨一个，直至找到同一基准零件，甚至基准面为线索，一个挨一个，直至找到同一基准零件，甚至 同一基准面为止。同一基准面为止。 7.2.2 装配尺寸链的查找装配尺寸链的查找 29 1）按一定层次分别建立产品与部件的装配尺寸链。）按一定层次分别建立产品与部件的装配尺寸链。 2）在保证装配精度的前提下，装配尺寸链组成环可以适当）在保证装配精度的前提下，装配尺寸链组成环可以适当 简化。（简化。（简化性原则简化性原则） 3

23、）一项精度要求可能要建立两个以上的尺寸链才能解决）一项精度要求可能要建立两个以上的尺寸链才能解决 （并联尺寸链）。（并联尺寸链）。 4）当同一装配结构在不同位置方向有装配精度要求时，应）当同一装配结构在不同位置方向有装配精度要求时，应 按不同方向建立装配尺寸链。（按不同方向建立装配尺寸链。（方向性原则方向性原则） 5）遵循）遵循最短路线原则（一件一环原则）最短路线原则（一件一环原则）。 2、应注意的问题、应注意的问题 7.2.2 装配尺寸链的查找装配尺寸链的查找 30 尺寸链简化： 只有当A0的精度要 求很高时，才有必要考 虑各同轴度误差和导轨 直线度误差；否则，均 忽略不计。 7.2.2 装

24、配尺寸链的查找装配尺寸链的查找 31 最短路线原则最短路线原则/最少环数原则：最少环数原则： 正确的装配尺寸链，其路线最短，换正确的装配尺寸链，其路线最短，换 言之，其环数最少。言之，其环数最少。 7.2.2 装配尺寸链的查找装配尺寸链的查找 32 装配尺寸链装配尺寸链的计算包括的计算包括： (1)正计算正计算用于验算。用于验算。 (2)反计算反计算用于设计。用于设计。 (3)中间计算法中间计算法/相依尺寸公差法相依尺寸公差法 将一些比较难以加工或将一些比较难以加工或 不宜改变其公差的组成环的公差先确定下来，只将不宜改变其公差的组成环的公差先确定下来，只将极少数或比较极少数或比较 容易加工或生

25、产上受限制较小的组成环作为试凑对象容易加工或生产上受限制较小的组成环作为试凑对象。此环即为。此环即为 “相依尺寸相依尺寸”。(协调环协调环) 计算方法有：计算方法有： (1)极值法极值法 (2)概率法概率法 7.2.3 装配尺寸链的计算方法装配尺寸链的计算方法 33 选择装配方法的实质，就是在满足装配精度要求的条件选择装配方法的实质，就是在满足装配精度要求的条件 下选择相应的经济合理的解装配尺寸链的方法。下选择相应的经济合理的解装配尺寸链的方法。 在生产中常用的保证装配精度的方法有：在生产中常用的保证装配精度的方法有：互换法互换法、分组分组 法法、修配法修配法与与调整法调整法。 在根据机器装配

26、精度要求来设计机器零、部件尺寸及其在根据机器装配精度要求来设计机器零、部件尺寸及其 精度时，必须考虑装配方法的影响，精度时，必须考虑装配方法的影响，装配方法不同，解算装装配方法不同，解算装 配尺寸链的方法截然不同配尺寸链的方法截然不同，所得结果差异甚大。对于某一给所得结果差异甚大。对于某一给 定的机器结构，设计师可以根据装配精度要求和所采用的装定的机器结构，设计师可以根据装配精度要求和所采用的装 配方法，通过解算装配尺寸链来确定零、部件有关尺寸的精配方法，通过解算装配尺寸链来确定零、部件有关尺寸的精 度等级和极限偏差。度等级和极限偏差。 34 装配之前不挑选，装配过程不调整，装配之后满足装配精

27、装配之前不挑选，装配过程不调整，装配之后满足装配精 度。零件互换后仍能达到装配精度的要求，取决于零件的加度。零件互换后仍能达到装配精度的要求，取决于零件的加 工精度，工精度，实质是通过控制零件的加工误差来保证装配精度实质是通过控制零件的加工误差来保证装配精度。 (1)完全互换装配法完全互换装配法( (极值法极值法) ) 在在全部产品全部产品中，装配时各组成环零件不需挑选或改变其大中，装配时各组成环零件不需挑选或改变其大 小或位置，装入后即能达到封闭环的公差要求。小或位置，装入后即能达到封闭环的公差要求。 条件：条件：各有关零件的公差之和各有关零件的公差之和小于或等于小于或等于装配允许公差。装配

28、允许公差。 式中式中 TOL 封闭环极值公差；封闭环极值公差；T 装配允许公差 装配允许公差 0 1 OL TTT m i i 1 1 7.3.1 互换装配法互换装配法 35 优点：优点：装配过程简单，装配生产率高；装配过程简单，装配生产率高； 对工人的技术水平要求不高；对工人的技术水平要求不高； 便于组织流水线及自动化装配；便于组织流水线及自动化装配； 容易实现零部件专业协作；容易实现零部件专业协作； 便于备件供应及维修工作。便于备件供应及维修工作。 缺点：缺点：在装配精度高，环数较多时就难以满足零件加工经济在装配精度高，环数较多时就难以满足零件加工经济 精度要求。精度要求。 适用：适用：在

29、满足零件加工经济精度情况下，首先考虑选用完全在满足零件加工经济精度情况下，首先考虑选用完全 互换；互换； 主要用于低精度或高精度但组成环少的装配。主要用于低精度或高精度但组成环少的装配。 7.3.1 互换装配法互换装配法 36 7.3.1 互换装配法互换装配法 极值法反计算极值法反计算：选选相依尺寸相依尺寸选择加工容易或生产上受限制较少选择加工容易或生产上受限制较少 的组成环。的组成环。 1)1)分析建立装配尺寸链分析建立装配尺寸链。 2)2)确定组成环公差。确定组成环公差。 按按“等公差等公差”原则确定原则确定平均极值公差平均极值公差 确定组成环上下偏差：根据各组成环加工难易程度对其平均公确

30、定组成环上下偏差：根据各组成环加工难易程度对其平均公 差进行适当调整确定组成环公差，按入体原则标注。差进行适当调整确定组成环公差，按入体原则标注。 1 )( )( 0 n AT AT icp 当组成环为标准件时，其公差为定值。当组成环为标准件时，其公差为定值。 当为公共环时，应对其有严格公差要求的那个装配尺寸当为公共环时，应对其有严格公差要求的那个装配尺寸 链的计算，在其余尺寸链为定值。链的计算，在其余尺寸链为定值。 尺寸相近，加工方法相同，可取等公差值。尺寸相近，加工方法相同，可取等公差值。 难加工组成环，公差值可稍大些。难加工组成环，公差值可稍大些。 37 3) 3) 确定协调环及其尺寸公

31、差确定协调环及其尺寸公差 协调环不允许为公共环或标准件协调环不允许为公共环或标准件。应选择便于制造及可。应选择便于制造及可 用通用量具测量的零件。用通用量具测量的零件。 协调环公差：协调环公差： 2 1 0 )()()( n i iy ATATAT 7.3.1 互换装配法互换装配法 计算相依尺寸计算相依尺寸(协调环协调环)上下偏差：计算公式同工艺尺寸链上下偏差：计算公式同工艺尺寸链 38 例：如图，冷态下的轴向例：如图，冷态下的轴向 装配间隙为装配间隙为0.050.15mm, A1=41mm, A2=A4=17mm， A3=7mm。求各组成环的。求各组成环的 公差及偏差公差及偏差。 1 23

32、4 5 A2 A0 A1 A4A3 双联转子泵轴向关系简图双联转子泵轴向关系简图 7.3.1 互换装配法互换装配法 39 相依尺寸 级 级 )7IT(mm7 )7IT(mm17 1 0 015. 03 0 018. 042 A A AA 解解: (1) 分析和建立尺寸链图分析和建立尺寸链图 封闭环尺寸是封闭环尺寸是 mm025. 0 15 1 . 0 1 )( )( 0 n AT AT icp 15. 0 05. 00 0 A A A 0 A A4 4 A A1 1 A A 3 3A A 2 2 （2）确定各组成环公差：）确定各组成环公差： 选择选择A1为为“相依尺寸相依尺寸” 7.3.1 互

33、换装配法互换装配法 40 (3) 计算相依尺寸偏差计算相依尺寸偏差 故故“相依尺寸相依尺寸”为：为： mm mm 05. 000005. 0 )()()()()( 099. 0)018. 0()015. 0()018. 0(15. 0 )()()()()( 43201 43201 AESAESAESAEIAEI AEIAEIAEIAESAES mm 099. 0 05. 01 41 A 基本尺寸基本尺寸 ES EI A1 41 A2 -17 A3 -7 A4 -17 +0.099 +0.018 +0.015 +0.018 +0.05 0 0 0 A0 0 +0.15 +0.05 7.3.1 互

34、换装配法互换装配法 41 条件：条件：相关零件公差平方之和的平方根小于或等于装配允相关零件公差平方之和的平方根小于或等于装配允 许公差。许公差。 式中式中 TOS封闭环统计公差封闭环统计公差 k 封闭环的相对分布系数 封闭环的相对分布系数 k i 第第i个组成环的相对分布系数个组成环的相对分布系数 1 n 1 22 0S0 1 0 ii i Tk TT K (2)统计统计互换装配法互换装配法/ /大数互换装配法大数互换装配法( (概率法概率法) ) 在在绝大多数产品绝大多数产品中，装配时各组成环零件不需挑选或改变其中，装配时各组成环零件不需挑选或改变其 大小或位置，装入后即能达到封闭环的公差要

35、求。大小或位置，装入后即能达到封闭环的公差要求。 7.3.1 互换装配法互换装配法 42 用极值法计算各组成环的公差结果有时候难于满足零件的用极值法计算各组成环的公差结果有时候难于满足零件的 经济加工精度要求甚至很难加工，因此，采用经济加工精度要求甚至很难加工，因此，采用统计互换装配法统计互换装配法 的实质的实质是是适当放大零件公差来达到装配精度。适当放大零件公差来达到装配精度。 计算方法：计算方法：概率法概率法 优点：优点：放大了零件制造公差，零件加工容易，成本低。放大了零件制造公差，零件加工容易，成本低。 缺点：缺点：有极小部分产品达不到装配精度有极小部分产品达不到装配精度(正常情况正常情

36、况0.27%)。 应用：应用：统计互换装配法常用于大批量生产、装配精度要求统计互换装配法常用于大批量生产、装配精度要求 较高环数较多较高环数较多(大于大于4)的情况。的情况。 7.3.1 互换装配法互换装配法 43 (2)概率法概率法 极值法优点是简单可靠极值法优点是简单可靠, 缺点是在封闭环公差较小组成环缺点是在封闭环公差较小组成环 数量较多时，各组成环公差会很小，使零件加工困难，增加零数量较多时，各组成环公差会很小，使零件加工困难，增加零 件制造成本。件制造成本。 因此，在成批生产或大量生产中，当装配精度要求高，组因此，在成批生产或大量生产中，当装配精度要求高，组 成环数目又较多时，应用概

37、率法解尺寸链比较合理。成环数目又较多时，应用概率法解尺寸链比较合理。 7.3.1 互换装配法互换装配法 44 1) 各环公差计算各环公差计算 独立随机变量之和的均方根误差独立随机变量之和的均方根误差0 与这些随机变量相应与这些随机变量相应 的值的值i 有如下关系有如下关系: 在装配尺寸链中在装配尺寸链中, 其组成环是彼此独立的随机变量，因此其组成环是彼此独立的随机变量，因此 封闭环的数值也是一个随机变量。封闭环的数值也是一个随机变量。 1 1 2 0 n i i 当尺寸链中各组成环的尺寸误差分布都遵循正态分布规律当尺寸链中各组成环的尺寸误差分布都遵循正态分布规律 则其封闭环必将遵循正态分布规律

38、，此时尺寸的随机误差即尺则其封闭环必将遵循正态分布规律，此时尺寸的随机误差即尺 寸的分散范围为其均分根误差的寸的分散范围为其均分根误差的6倍倍。令尺寸的公差为。令尺寸的公差为 T(Ai)=6 ，则封闭环公差为，则封闭环公差为: 1 1 2 0 )()( n i i ATAT 7.3.1 互换装配法互换装配法 45 如零件尺寸不属于正态分布时，则引入一个相对分布系如零件尺寸不属于正态分布时，则引入一个相对分布系 数数K，则有：，则有： 不同分布曲线的相对分布系数值见下表：不同分布曲线的相对分布系数值见下表： 1 1 2 0 )()( n i i AKTAT 1.17 -1.171.4 1.73

39、1.22 1 k -0.26 0.260.23 0 0 0 e 分布曲线分布曲线 内尺寸内尺寸 外尺寸外尺寸 偏态分布偏态分布 瑞利分布瑞利分布均匀分布均匀分布三角分布三角分布正态分布正态分布分布特征分布特征 2 T e 2 T e 2 T e 7.3.1 互换装配法互换装配法 46 2）各环平均尺寸的计算（）各环平均尺寸的计算（对称公差法对称公差法/平均偏差法）平均偏差法） 对称公差法：将所有组成环的尺寸变为对称公差，组成对称公差法：将所有组成环的尺寸变为对称公差，组成 环的基本尺寸也发生改变，然后，利用变换后的平均基本尺环的基本尺寸也发生改变，然后，利用变换后的平均基本尺 寸和对称公差进行

40、计算。寸和对称公差进行计算。 7.3.1 互换装配法互换装配法 47 2/ 2/ 000 000 1 0 TEI TES k m i ii 2）各环平均尺寸的计算（对称公差法）各环平均尺寸的计算（对称公差法/平均偏差法平均偏差法） 平均偏差法：先求出各组成环的中间偏差。当组成环的平均偏差法：先求出各组成环的中间偏差。当组成环的 尺寸分布属于对称分布，且分布中心与公差带中心重合，则尺寸分布属于对称分布，且分布中心与公差带中心重合，则 平均偏差等于中间偏差。然后利用下列公式求出封闭环的中平均偏差等于中间偏差。然后利用下列公式求出封闭环的中 间偏差间偏差0及其上偏差及其上偏差ES0和下偏差和下偏差E

41、I0。 7.3.1 互换装配法互换装配法 48 例：如图利用概率法求例：如图利用概率法求 各组成环公差及上下偏差各组成环公差及上下偏差 (设各零件加工符合正态分设各零件加工符合正态分 布布)。 解：解：(1)分析和建立装配分析和建立装配 尺寸链尺寸链 封闭环尺寸为封闭环尺寸为: mm 15. 0 05. 00 0 A 1 23 4 5 A2 A0 A1 A4A3 A A 0 A A4 4 A A1 1 A A 3 3A A 2 2 7.3.1 互换装配法互换装配法 49 (1) 确定各组成环公差确定各组成环公差 组成环平均公差组成环平均公差: mm05. 0 15 1 . 0 1 )( )(

42、0 n AT AT icp mm 0 043. 042 17 AAmm 0 037. 03 7A mm07. 0037. 0043. 0043. 01 . 0 )()()()()( 2222 2 3 2 4 2 2 2 01 ATATATATAT 确定各组成环公差确定各组成环公差: 确定相依环公差确定相依环公差: 7.3.1 互换装配法互换装配法 50 (2) 计算相依尺寸的平均尺寸计算相依尺寸的平均尺寸 (3) 计算相依尺寸及其偏差计算相依尺寸及其偏差 mm mm mm mm 0385.41 9815. 6 2 037. 077 8785.16 2 043. 01717 1 . 0 2 05

43、. 015. 0 34201 3 42 0 MMMMM M MM M AAAAA A AA A mmmm 0735. 0 0035. 0 035. 0 035. 0 1 11 410385.41 2 )( AT AA M 7.3.1 互换装配法互换装配法 51 将配合副中各零件按经济加工精度制造，然后选择合适的将配合副中各零件按经济加工精度制造，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。零件进行装配，以保证规定的装配精度要求。 零件的加工精度降低，但装配精度不变，即保证配合精度零件的加工精度降低，但装配精度不变，即保证配合精度 和配合性质不变。和配合性质不变。 应用应用于成批大量

44、生产时组成环不多装配精度很高情况下。于成批大量生产时组成环不多装配精度很高情况下。 实质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，来保证装配精度。零件进行装配，来保证装配精度。 分类：分类：直接选配法、分组选配法和复合选配法。直接选配法、分组选配法和复合选配法。 7.3.2 分组装配法分组装配法 52 （1）直接选配法）直接选配法 由装配工人在许多待装配的零件中凭经验挑选合适的零件由装配工人在许多待装配的零件中凭经验挑选合适的零件 装配在一起保证装配精度。装配在一起保证装配精度。如活塞环与活塞的装配。如活塞环与活塞的

45、装配。 优点：优点：简单简单 缺点：缺点：选配时间长；选配时间长； 不宜在有节拍的生产中用。不宜在有节拍的生产中用。 7.3.2 分组装配法分组装配法 53 （2）分组选配法）分组选配法 将被加工零件的制造公差放宽几倍将被加工零件的制造公差放宽几倍, 零件加工测量后分零件加工测量后分 组（公差放宽几倍分几组），并按对应组进行装配以保证装组（公差放宽几倍分几组），并按对应组进行装配以保证装 配精度的方法配精度的方法。如活塞销与活塞销孔的装配。如活塞销与活塞销孔的装配。 优点：优点：零件加工精度要求不高，而能获得很高的装配精零件加工精度要求不高，而能获得很高的装配精 度；度； 同组零件可以互换。同

46、组零件可以互换。 缺点：缺点：增加零件的存贮量，增加了零件的测量分组工作，增加零件的存贮量，增加了零件的测量分组工作， 使零件的贮存运输工作复杂化。使零件的贮存运输工作复杂化。 应用：应用：适用于适用于配合精度很高，组件很少配合精度很高，组件很少的情况下。的情况下。 7.3.2 分组装配法分组装配法 54 例例：如图所示，连杆小头孔的直径为如图所示，连杆小头孔的直径为 mm， 活塞销活塞销 的直径为的直径为 mm, 其配合间隙要求为其配合间隙要求为0.0025mm0.0075mm, 因此，生产上采用分组装因此，生产上采用分组装 配法，将活塞销直径公差放大四倍配法，将活塞销直径公差放大四倍 为为

47、 ，连杆小头孔直径公差亦放大四，连杆小头孔直径公差亦放大四倍为倍为 , 再分为四组相应进行装配再分为四组相应进行装配, 就可以保证配合精度和性质，如下表：就可以保证配合精度和性质，如下表： 0025. 0 0 25 0025. 0 0050. 0 25 mm 0025. 0 0125. 0 25 mm 0025. 0 0075. 0 25 1活塞；2连杆 3活塞销；4挡圈 1 2 3 4 -0.0025 -0.0050 -0.0075 -0.0100 -0.0125 +0.0025 0 -0.0075 -0.0050 -0.0025 1 2 3 4 4 1 2 3 7.3.2 分组装配法分组装

48、配法 55 最小间隙最小间隙 (mm) 最大间隙最大间隙 (mm) 红红 4 黄黄 3 绿绿 2 0.0025 0.0075 白白 1 配合性质配合性质连杆小头孔连杆小头孔 直径直径( mm) 活塞直径活塞直径 ( mm)标志颜色标志颜色组别组别 0025. 0 0 25 0 0025. 0 25 0025. 0 0050. 0 25 0050. 0 0075. 0 25 0025. 0 0050. 0 25 0050. 0 0075. 0 25 0075. 0 0100. 0 25 0100. 0 0125. 0 25 7.3.2 分组装配法分组装配法 56 活塞销与活塞的装配关系 1活塞销

49、；2-挡圈；活塞 7.3.2 分组装配法分组装配法 57 （2）分组选配法）分组选配法注意事项如下：注意事项如下： 1) 配合件的公差应相等，公差的增加要同一方向，增大的倍配合件的公差应相等，公差的增加要同一方向，增大的倍 数就是分组数数就是分组数，这样才能在分组后按对应组装配而得到预定的装，这样才能在分组后按对应组装配而得到预定的装 配性质及精度。配性质及精度。 2) 配合件表面粗糙度配合件表面粗糙度、形位公差必须保持原设计要求形位公差必须保持原设计要求，不，不能能 随着公差的放大降低粗糙度要求和放大形位公差随着公差的放大降低粗糙度要求和放大形位公差。 3) 要采取措施要采取措施，保证零件分

50、组装配中都能配套不产生某一组保证零件分组装配中都能配套不产生某一组 零件由于过多或过少零件由于过多或过少,无法配套而造成积压和浪费。无法配套而造成积压和浪费。 4）分组不宜过多。）分组不宜过多。 5）应严格组织对零件的精密测量）应严格组织对零件的精密测量、分组分组、识别识别、保管和运送保管和运送 等工作。等工作。 6）要有效地使用分组选配法，关键是保证分组后各相应组的）要有效地使用分组选配法，关键是保证分组后各相应组的 配合精度和配合性质满足装配精度要求。配合精度和配合性质满足装配精度要求。 7.3.2 分组装配法分组装配法 58 （3）复合选配法）复合选配法(组内选配法组内选配法) 先将零件

51、测量分组，然后在组内再直接选配。配合件组内先将零件测量分组，然后在组内再直接选配。配合件组内 公差可不等，装配精度可达很高。公差可不等，装配精度可达很高。如气缸与活塞的装配。如气缸与活塞的装配。 7.3.2 分组装配法分组装配法 59 在单件小批生产中，装配精度要求高而且组成件多时，在单件小批生产中，装配精度要求高而且组成件多时， 互换法不能采用，此时多采用互换法不能采用，此时多采用修配装配法修配装配法。 对于装配精度要求较高的多环尺寸链对于装配精度要求较高的多环尺寸链，各组成环按经济，各组成环按经济 精度加工，精度加工，选其中某一零件为修配环选其中某一零件为修配环，并预留并预留修配量修配量，

52、在装，在装 配过程中用手工挫、刮、研等方法修去该零件上的多余部分配过程中用手工挫、刮、研等方法修去该零件上的多余部分 材料，使装配精度满足技术要求，这种方法称为为材料，使装配精度满足技术要求，这种方法称为为修配法修配法。 补偿环被去除材料的厚度称为补偿环被去除材料的厚度称为补偿量补偿量或或修配量修配量。 修配法一般采用极值公差公式计算。修配法一般采用极值公差公式计算。 优点：优点：能利用较低的制造精度来获得很高的装配精度。能利用较低的制造精度来获得很高的装配精度。 缺点：缺点：劳动量大，要求工人技术水平高，不易预定工时，劳动量大，要求工人技术水平高，不易预定工时， 不便组织流水线。不便组织流水

53、线。 7.3.3 修配装配法修配装配法 60 修配环一般应满足以下条件修配环一般应满足以下条件： 1)尺量选择结构简单、重量轻、加工面积小、易加工的尺量选择结构简单、重量轻、加工面积小、易加工的 零件；零件； 2)尽量选择容易独立安装和拆卸的零件；尽量选择容易独立安装和拆卸的零件； 3)不应为公共环，即该件只与一项装配精度有关，而与不应为公共环，即该件只与一项装配精度有关，而与 其它项装配精度无关。其它项装配精度无关。 l 修配环的选择修配环的选择 l 修配方法修配方法 独件修配法；合并加工修配法；就地加工修配独件修配法；合并加工修配法；就地加工修配. 7.3.3 修配装配法修配装配法 61

54、l 独件修配法：独件修配法： 选择一个固定零件作修配环；选择一个固定零件作修配环； l 合并加工修配法：合并加工修配法： 将两个或多个零件合并进行加工修配；将两个或多个零件合并进行加工修配； l 就地加工修配法：就地加工修配法： 机器总装时自己加工自己的方法。机器总装时自己加工自己的方法。 7.3.3 修配装配法修配装配法 62 当采用完全互换法装配时，各组成环的公差分别为当采用完全互换法装配时，各组成环的公差分别为T1、 T2、 、Tm，则封闭环公差为，则封闭环公差为T0= T1+ T2+ Tm。 当采用修配装配法时，将各组成环公差在上述基础上放当采用修配装配法时，将各组成环公差在上述基础上

55、放 大为大为T1、T2、Tm，则封闭环公差为，则封闭环公差为T0= T1+ T2+ Tm。 显然，显然，T0T0，此时最大修配量为，此时最大修配量为Z0=T0-T0。 采用修配法装配时，解尺寸链的主要问题是：在保证补采用修配法装配时，解尺寸链的主要问题是：在保证补 偿量足够且最小的原则下，计算补偿环的尺寸。偿量足够且最小的原则下，计算补偿环的尺寸。 7.3.3 修配装配法修配装配法 63 调整装配法在原则上与修配法相似，但具体方法不同。在调整装配法在原则上与修配法相似，但具体方法不同。在 调整法中，各组成环均按经济精度加工，选一调整环加入尺寸调整法中，各组成环均按经济精度加工，选一调整环加入尺

56、寸 链，在装配时通过改变调整件的位置或改变调整环的尺寸来补链，在装配时通过改变调整件的位置或改变调整环的尺寸来补 偿封闭环过大的累积误差以达到装配精度要求。偿封闭环过大的累积误差以达到装配精度要求。 装配可达较高的精度，效率比修整法高。装配可达较高的精度，效率比修整法高。 分可动调整法、固定调整法、误差抵消调整法三种。分可动调整法、固定调整法、误差抵消调整法三种。 7.3.4 调整装配法调整装配法 64 1、可动调整法、可动调整法 改变某一零件的位置改变某一零件的位置(移动、旋转或移动旋转同时进行移动、旋转或移动旋转同时进行)来达来达 到装配精度的方法。到装配精度的方法。 (a)(a)(b)(

57、b)(c)(c) 轴承挡圈 楔块 7.3.4 调整装配法调整装配法 65 1、可动调整法、可动调整法 可动调整法实例 特点：特点：调整过程中不需拆装零件，零件精度不高可达调整过程中不需拆装零件，零件精度不高可达 较高装配精度，调整方便，应用很广。较高装配精度，调整方便，应用很广。 缺点：缺点：需增加一套调整机构，增加了结构复杂程度。需增加一套调整机构，增加了结构复杂程度。 7.3.4 调整装配法调整装配法 66 组成环均按加工经济精度制造，通过更换不同尺寸的调整组成环均按加工经济精度制造，通过更换不同尺寸的调整 件补偿件补偿封闭环的累积误差封闭环的累积误差，来达到装配精度要求，来达到装配精度要

58、求, ,这种装配方这种装配方 法，称为法，称为固定调整装配方法固定调整装配方法。 固定调整装配方法适于在固定调整装配方法适于在大批大量生产中大批大量生产中装配那些装配精装配那些装配精 度要求较高的机器结构。在产量大、装配精度要求较高的场合，度要求较高的机器结构。在产量大、装配精度要求较高的场合， 调整件还可以采用调整件还可以采用多件拼合多件拼合的方式组成。这种调整装配方法比的方式组成。这种调整装配方法比 较灵活，它在汽车、拖拉机生产中广泛应用。较灵活，它在汽车、拖拉机生产中广泛应用。 固定调节法的主要问题是决定作为调节件固定调节法的主要问题是决定作为调节件尺寸间隔尺寸间隔及及分组分组 问题问题

59、。 2、固定调整法、固定调整法 7.3.4 调整装配法调整装配法 67 固定调节法的主要问题是决定作为调节件固定调节法的主要问题是决定作为调节件尺寸间隔尺寸间隔及及分组问题分组问题。 (1)选择一易加工装卸的零件作为调整件。选择一易加工装卸的零件作为调整件。 (2)按加工经济精度确定各组成环公差。除调整件按加工经济精度确定各组成环公差。除调整件(公差公差Tk)外，按入体原外，按入体原 则确定其它零件的尺寸及公差分布。则确定其它零件的尺寸及公差分布。 (3)计算调整量：计算调整量：F=Ti-T0 (4)计算预定调整件尺寸。计算预定调整件尺寸。 (5)确定调整件的各组间的尺寸差确定调整件的各组间的

60、尺寸差S=T0-Tk。 (6)计算调整件组数计算调整件组数Z=1+F/S(圆整圆整)。 (7)确定各组调整件尺寸：当确定各组调整件尺寸：当Z为奇数时，预定调整件尺寸为中间一组尺为奇数时，预定调整件尺寸为中间一组尺 寸，其余各组尺寸通过相应增加或减少寸，其余各组尺寸通过相应增加或减少S获得；当获得；当Z为偶数时，则以预为偶数时，则以预 定调整件尺寸为对称中心，再根据定调整件尺寸为对称中心，再根据S确定尺寸。确定尺寸。 7.3.4 调整装配法调整装配法 68 例：车床主轴大齿轮装配简图如右图例：车床主轴大齿轮装配简图如右图 所示：要求调节垫圈、双联齿轮、隔套及所示：要求调节垫圈、双联齿轮、隔套及