制造技术 第九章 装配工艺

1、第九章第九章 装配工艺装配工艺第一节第一节 概述概述 1、装配的概念、装配的概念按照规定的技术要求，将零件组装成机器，并经过调整、试验，使之按照规定的技术要求，将零件组装成机器，并经过调整、试验，使之成为合格产品的工艺过程称为装配。成为合格产品的工艺过程称为装配。 装配过程一般可分为组件装配、部件装配和总装配。装配过程一般可分为组件装配、部件装配和总装配。 1 1）组件装配）组件装配 将两个以上的零件连接组合成为组件的过程。例如由轴、将两个以上的零件连接组合成为组件的过程。例如由轴、齿轮等零件组成的一根传动轴的装配。齿轮等零件组成的一根传动轴的装配。 2 2）部件装配）部件装配 将组件、零件连

2、接组合成独立机构（部件）的过程。例将组件、零件连接组合成独立机构（部件）的过程。例如车床床头箱、进给箱等的装配。如车床床头箱、进给箱等的装配。 3 3）总装配）总装配 将部件、组件和零件连接组合成为整台机器的过程。将部件、组件和零件连接组合成为整台机器的过程。 2. 2. 装配前的准备工作装配前的准备工作 装配是机器制造的重要阶段。装配质量的好坏对机器的性能装配是机器制造的重要阶段。装配质量的好坏对机器的性能和使用寿命影响很大。装配不良的机器，将会使其性能降低，和使用寿命影响很大。装配不良的机器，将会使其性能降低，消耗的功率增加，使用寿命减短。因此，装配前必须认真做消耗的功率增加，使用寿命减短

3、。因此，装配前必须认真做好几点准备工作好几点准备工作 1 1）研究和熟悉产品的图纸，了解产品的结构以及零件作用）研究和熟悉产品的图纸，了解产品的结构以及零件作用和相互连接关系，掌握其技术要求。和相互连接关系，掌握其技术要求。 2 2）确定装配方法、程序和所需的工具。）确定装配方法、程序和所需的工具。 3 3）备齐零件，并进行清洗、涂防护润滑油。）备齐零件，并进行清洗、涂防护润滑油。 3. 基本元件的装配 1）螺纹联接的装配 装配中，十分广泛地应用螺钉、或螺母与螺栓来连接零部件（见图1）。在固紧成组螺钉、螺母时，为使固紧件的配合面上受力均匀，应按一定的顺序来拧紧，如图2所示，而且每个螺钉或螺母不

4、能一次就完全拧紧，应按顺序分23次才全部拧紧。 图1 螺纹联接类型 图2 拧紧成组螺母顺序为使每个螺钉或螺母的拧紧程度较为均匀一致，可使用测力扳手（图3）。 图图3 3 测力扳手测力扳手 零件与螺母的贴合面应平整光洁，否则螺纹容易松动。为零件与螺母的贴合面应平整光洁，否则螺纹容易松动。为提高贴合面质量，可加垫圈。提高贴合面质量，可加垫圈。在交变载荷和振动条件下工作的螺纹联接，有逐渐自动松开的在交变载荷和振动条件下工作的螺纹联接，有逐渐自动松开的可能，为防止螺纹联接的松动，可用弹簧垫圈、止退垫圈、开可能，为防止螺纹联接的松动，可用弹簧垫圈、止退垫圈、开口销和止动螺钉等防松装置（图口销和止动螺钉等

5、防松装置（图4 4）。）。 图图4 4 各种螺母防松装置各种螺母防松装置 2 2）滚动轴承的装配）滚动轴承的装配 滚动轴承的内圈与轴颈以及外圈与机体孔之间的配合多为较滚动轴承的内圈与轴颈以及外圈与机体孔之间的配合多为较小的过盈配合，常用锤子或压力机压装，为了使轴承圈受到均小的过盈配合，常用锤子或压力机压装，为了使轴承圈受到均匀加压，采用垫套加压。轴承压到轴上时，应通过垫套施力于匀加压，采用垫套加压。轴承压到轴上时，应通过垫套施力于内圈端面（图内圈端面（图5a5a）；轴承压到机体孔中时，应施力于外圈端面）；轴承压到机体孔中时，应施力于外圈端面（图（图5b5b）；若同时压到轴上和机体孔中，则内外圈

6、端面应同时）；若同时压到轴上和机体孔中，则内外圈端面应同时加压（图加压（图5c5c）。）。 若轴承与轴颈是较大的过盈配合，则最好将轴承吊在若轴承与轴颈是较大的过盈配合，则最好将轴承吊在80809090的热油中加热，然后趁热装入。的热油中加热，然后趁热装入。3 3）圆柱齿轮的装配）圆柱齿轮的装配 圆柱齿轮传动装配的主圆柱齿轮传动装配的主要技术要求是保证齿轮传要技术要求是保证齿轮传递运动的准确性，相啮合递运动的准确性，相啮合的轮齿表面接触良好以及的轮齿表面接触良好以及齿侧间隙符合规定等。齿侧间隙符合规定等。 为保证齿轮传递运动的为保证齿轮传递运动的准确性，齿轮装到轴上后，准确性，齿轮装到轴上后，齿

7、圈的径向跳动和端面跳齿圈的径向跳动和端面跳动应控制在公差范围内。动应控制在公差范围内。在单件小批生产时，可把在单件小批生产时，可把装有齿轮的轴放在两顶尖装有齿轮的轴放在两顶尖之间，用百分表进行检查之间，用百分表进行检查（图（图6）。）。相互啮合的接触斑点用涂色法检验，图7为齿轮啮合接触斑点的不同情况：图7a为齿轮传动装配正确时的接触情况；图7b为齿轮传动副装配后的中心距大于加工时的齿轮中心距的情况，这是由于齿轮箱体上两孔的中心距过大，或是由于轮齿切得过薄所致，这时可将齿轮换一对，或将箱体的轴承套压出，换上新的轴承套重新镗孔；图7c所示的接触情况，是由于装配中心距小于齿轮副的加工中心距所引起的，

8、即轮齿切得过厚或箱体孔中心距过小，改进的方法同前述；图7d表明了由于齿轮的齿向误差或箱体孔中心线不平行所引起的齿面接触情况。此时必须提高箱体孔中心线的平行度或齿轮副的齿面精度。 图7 用涂色法检验啮合情况 齿侧间隙的测量方法可用塞尺，对大模数齿轮则用铅丝，即在两齿间沿齿长方向放置34根铅丝，齿轮转动时，铅丝被压扁，测量压扁后的铅丝厚度即可知其侧隙。4 4、装配工作的基本内容、装配工作的基本内容 机械产品的总装配是机械产品制造的最后一个阶段，它主要包括零机械产品的总装配是机械产品制造的最后一个阶段，它主要包括零部件的清洗、接合、调整、试验、检验、油漆和包装等工作。部件的清洗、接合、调整、试验、检

9、验、油漆和包装等工作。1 1）清洗：去除制造、贮藏、运输过程中所粘附的切屑、油脂和灰尘。）清洗：去除制造、贮藏、运输过程中所粘附的切屑、油脂和灰尘。2 2）连接：）连接：可拆卸连接：螺纹、键、销钉连接可拆卸连接：螺纹、键、销钉连接不可拆卸连接：焊接、铆接、过盈连接不可拆卸连接：焊接、铆接、过盈连接3 3）校正、调整与配作）校正、调整与配作校正：指各零件间相互位置的找正、找平及相应的调整工作。有平尺、校正：指各零件间相互位置的找正、找平及相应的调整工作。有平尺、角尺、水平仪校正、拉钢丝校正，光学校正及激光校正。角尺、水平仪校正、拉钢丝校正，光学校正及激光校正。调整：相关零件相互位置的调整、运动副

10、的间隙调整调整：相关零件相互位置的调整、运动副的间隙调整配作：零件之间的配钻、配铰、配刮和配磨。配作：零件之间的配钻、配铰、配刮和配磨。4 4）平衡：用补焊、铆焊、胶结或螺纹连接。）平衡：用补焊、铆焊、胶结或螺纹连接。 用钻、铣等机械加工的方法去除不平衡质量。用钻、铣等机械加工的方法去除不平衡质量。 在预制的平衡槽内改变平衡块的位置和质量。在预制的平衡槽内改变平衡块的位置和质量。5 5）验收试验：）验收试验：4 4、装配精度、装配精度 机械产品的质量是以其工作性能、精度、寿命和机械产品的质量是以其工作性能、精度、寿命和使用效果等综合指标来评价的。这些指标是在保证零使用效果等综合指标来评价的。这

11、些指标是在保证零件质量的前提下，由装配工作最终予以保证的。因此，件质量的前提下，由装配工作最终予以保证的。因此，装配工作对产品质量具有重要影响。装配工作对产品质量具有重要影响。 机械产品质量标准，通常是用技术指标表示的，机械产品质量标准，通常是用技术指标表示的，其中包括几何方面和物理方面的参数。物理方面的有其中包括几何方面和物理方面的参数。物理方面的有转速、质量、平衡、密封、摩擦等；转速、质量、平衡、密封、摩擦等； 几何方面的参数，即装配精度，包括有距离精度、几何方面的参数，即装配精度，包括有距离精度、相互位置精度、相对运动精度，配合表面的配合精度相互位置精度、相对运动精度，配合表面的配合精度

12、和接触精度等。和接触精度等。1 1）装配的距离精度）装配的距离精度距离精度是指为保证一定的间隙，配合质量，尺寸要求等相关零件，距离精度是指为保证一定的间隙，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。部件的距离尺寸的准确程度。图图8-18-1所示为车床装配的尺寸。所示为车床装配的尺寸。A A0 0是装配尺寸的垂直方面精度。是装配尺寸的垂直方面精度。A A1 1主轴箱前项尖的高度尺寸；主轴箱前项尖的高度尺寸；A A2 2尾座底板的高度尺寸；尾座底板的高度尺寸； A3A3尾座后顶尖的高度尺寸。尾座后顶尖的高度尺寸。 3 3）装配的运动精度）装配的运动精度 运动精度有主轴的圆跳动，轴向窜

13、动，转动精度运动精度有主轴的圆跳动，轴向窜动，转动精度以及传动精度等。主要与主轴轴颈处的精度，轴承以及传动精度等。主要与主轴轴颈处的精度，轴承精度，箱体轴孔精度，传动元件自身的精度和它们精度，箱体轴孔精度，传动元件自身的精度和它们之间的配合精度有关。之间的配合精度有关。2 2）装配的相互位置精度）装配的相互位置精度装配相互位置精度反映各零件有关相互置与装配相互位置的装配相互位置精度反映各零件有关相互置与装配相互位置的关系。关系。 4 4）接触精度）接触精度 接触精度是指相互配合表面，接触表面达到规定接触面积的大接触精度是指相互配合表面，接触表面达到规定接触面积的大小与接触点分布情况。它影响接触

14、刚度和配合质量的稳定性。如齿小与接触点分布情况。它影响接触刚度和配合质量的稳定性。如齿轮啮合，锥体与锥孔配合以及导轨副之间均有接触精度要求。轮啮合，锥体与锥孔配合以及导轨副之间均有接触精度要求。 上述各种装配精度之间存在一定的关系。接触精度和配合精度上述各种装配精度之间存在一定的关系。接触精度和配合精度是距离精度和位置精度的基础是距离精度和位置精度的基础, ,而位置精度又是相对运动精度的基而位置精度又是相对运动精度的基础。础。 影响装配精度的主要原因是零件的加工精度。一般来说，零件影响装配精度的主要原因是零件的加工精度。一般来说，零件的精度越高，装配精度就越容易得到保证。但在生产实际中，并不的

15、精度越高，装配精度就越容易得到保证。但在生产实际中，并不是单靠提高零件的加工精度去达到高的装配精度，因为这样会增加是单靠提高零件的加工精度去达到高的装配精度，因为这样会增加加工成本。所以对于零件的加工精度，应根据装配精度的要求，进加工成本。所以对于零件的加工精度，应根据装配精度的要求，进行分析并加以控制。行分析并加以控制。 此外，影响装配精度的因素还有零件的表面接触质量，力、热、此外，影响装配精度的因素还有零件的表面接触质量，力、热、内应力等所引起的零件变形，以及旋转零件的不平衡等，这些也是内应力等所引起的零件变形，以及旋转零件的不平衡等，这些也是在装配过程中要加以重视的问题。在装配过程中要加

16、以重视的问题。第二节第二节 装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立 装配尺寸链的建立，是在装配图上，装配尺寸链的建立，是在装配图上，根据装配精度要求，找出与该项装配精根据装配精度要求，找出与该项装配精度有关的零件及其有关的尺寸，按照封度有关的零件及其有关的尺寸，按照封闭与最短路线原则去组成尺寸链。闭与最短路线原则去组成尺寸链。其步骤是（其步骤是（1 1）确定封闭环，）确定封闭环， （2 2）确定组成环，）确定组成环， （3 3）画出尺寸链图。）画出尺寸链图。（2 2）组成环的确定）组成环的确定组成环的确定就是要找出与装配精度有关的零件及组成环的确定就是要找出与装配精度有关的零件及其相关尺寸。其方法是

17、从封闭环的一端出发，按逆其相关尺寸。其方法是从封闭环的一端出发，按逆时针方向或顺时针方向依次寻找相关零件及其尺寸，时针方向或顺时针方向依次寻找相关零件及其尺寸，直至返回到封闭环的另一端。直至返回到封闭环的另一端。 “尺寸链最短路线尺寸链最短路线”原则是建立装配尺寸链时应遵原则是建立装配尺寸链时应遵循的一个重要原则，它要求装配尺寸链中所包括的循的一个重要原则，它要求装配尺寸链中所包括的组成环数目最少，即每一个有关零件仅以一个组成组成环数目最少，即每一个有关零件仅以一个组成环列入。环列入。1 1、封闭环的确定、封闭环的确定在装配尺寸链中，封闭环定义为装配过程最后形成的在装配尺寸链中，封闭环定义为装

18、配过程最后形成的那个尺寸环。而装配精度是装配后所得的尺寸环，所那个尺寸环。而装配精度是装配后所得的尺寸环，所以装配精度就是封闭环以装配精度就是封闭环三、装配尺寸链的计算三、装配尺寸链的计算 极值法和概率法极值法和概率法极值法，各零件具有完全的互换，简单、可靠。但当组成极值法，各零件具有完全的互换，简单、可靠。但当组成环较多时，各组成环公差值很小。从而导致加工困难。环较多时，各组成环公差值很小。从而导致加工困难。概率法，应用概率论原理进行尺寸链计算，可以放大组成概率法，应用概率论原理进行尺寸链计算，可以放大组成环公差，适合大批量生产。环公差，适合大批量生产。1、各环公差值的计算方法、各环公差值的

19、计算方法装配尺寸链中，各组成环是有关零件上的加工尺寸或位置关系，这些加工装配尺寸链中，各组成环是有关零件上的加工尺寸或位置关系，这些加工数值是彼此独立的随机变量，根据概率论原理，各独立随机变量（组成环）数值是彼此独立的随机变量，根据概率论原理，各独立随机变量（组成环）的标准差的标准差 与这些随机变量之和（装配尺寸链的封闭换）的标准差与这些随机变量之和（装配尺寸链的封闭换）的标准差 之间的关系之间的关系2 2、各环平均尺寸的计算、各环平均尺寸的计算第三节第三节 保证产品装配精度的方法保证产品装配精度的方法产品的装配精度产品的装配精度, , 不但决定于零件的精度不但决定于零件的精度, , 而且决定

20、于装而且决定于装配方法。装配精度反映产品的质量配方法。装配精度反映产品的质量, , 要保证产品质量要保证产品质量, , 必必须合理选择装配方法。须合理选择装配方法。 保证装配精度的工艺方法主要有四类保证装配精度的工艺方法主要有四类: : 完全互换法、完全互换法、选择装配法、选择装配法、修配法修配法调整法。调整法。完全互换法完全互换法: : 装配尺寸链中任一组成环的合格零件装配尺寸链中任一组成环的合格零件, , 装配装配时无须选择、修配和调整时无须选择、修配和调整, , 就可以达到装配精度。大量生就可以达到装配精度。大量生产中产中, , 零件的互换性要求较高零件的互换性要求较高, , 装配时多采

21、用完全互换的装配时多采用完全互换的方法。在汽车、农机、自行车、摩托车及轻工家用产品中方法。在汽车、农机、自行车、摩托车及轻工家用产品中都广泛采用完全互换法装配都广泛采用完全互换法装配, , 例如例如, , 滚动轴承作为一个部滚动轴承作为一个部件而互换。其优点是件而互换。其优点是: : 装配工作简单装配工作简单, , 工人技术要求不高工人技术要求不高, , 生产率高生产率高; ; 装配时间定额稳定装配时间定额稳定, , 有利于组织流水线生产、有利于组织流水线生产、协作生产协作生产, , 同时也有利于维修工作。其缺点是同时也有利于维修工作。其缺点是: : 对组成零对组成零件的技术要求较高件的技术要

22、求较高, , 使零件加工困难。当装配尺寸链的环使零件加工困难。当装配尺寸链的环数多时就更为困难数多时就更为困难, , 有时甚至无法加工。有时甚至无法加工。 选择装配法选择装配法: : 将尺寸链中组成环的公差放大到经济将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度可行的程度, , 然后选择合适的零件进行装配然后选择合适的零件进行装配, , 以达以达到装配精度要求。选择装配法有直接选配法、分组到装配精度要求。选择装配法有直接选配法、分组装配法装配法( (分组互换法分组互换法) ) 及复合选配法三种形式。及复合选配法三种形式。一、直接选配法就是由装配工人从许多待装配的零一、直接选配法就是由装配工人从许多

23、待装配的零件中件中, , 凭经验挑选出合适的零件装配在一起。这种凭经验挑选出合适的零件装配在一起。这种方法的优点是不需将零件分组方法的优点是不需将零件分组, , 但选择时间较长而但选择时间较长而且装配质量在很大程度上取决于工人的技术水平。且装配质量在很大程度上取决于工人的技术水平。二、分组装配法就是将组成环公差增大若干倍二、分组装配法就是将组成环公差增大若干倍( (一一般为般为3 3 6 6 倍倍) , ) , 使组成环零件能按经济公差加工使组成环零件能按经济公差加工, , 然后再将各组成环按原公差大小分组然后再将各组成环按原公差大小分组, , 按相应组进按相应组进行互换装配。此种方法适用于大

24、批、大量生产中对行互换装配。此种方法适用于大批、大量生产中对装配精度要求很高而且组成环又较少的情况装配精度要求很高而且组成环又较少的情况, , 一般一般相关零件只有相关零件只有2 2 3 3 个个, , 如滚动轴承的内圈、外圈如滚动轴承的内圈、外圈和滚动体间的分组装配。和滚动体间的分组装配。 三、复合选配法是直接选配法和分组装配法的复合三、复合选配法是直接选配法和分组装配法的复合, , 即把零即把零件预先测量和分组件预先测量和分组, , 再在各对应组中直接选配再在各对应组中直接选配, , 例如汽车发例如汽车发动机的汽缸与活塞的装配就采用此种方法。动机的汽缸与活塞的装配就采用此种方法。 修配法修

25、配法: : 当封闭环的精度要求较高且环数较多时当封闭环的精度要求较高且环数较多时, , 用互换法来用互换法来装配装配, , 容易造成组成环的公差很小容易造成组成环的公差很小, , 产品加工的难度增加并影产品加工的难度增加并影响经济性响经济性, , 这时可以采用修配法这时可以采用修配法, , 即将各组成环按经济公差制即将各组成环按经济公差制造造, , 选定一个组成环为修配环选定一个组成环为修配环( (补偿环补偿环) , ) , 在装配时进行修配在装配时进行修配该环的尺寸来满足封闭环的精度要求。一般情况下该环的尺寸来满足封闭环的精度要求。一般情况下, , 修配件应修配件应选择装卸方便且容易修配、并

26、对其它尺寸链没有影响的零件。选择装卸方便且容易修配、并对其它尺寸链没有影响的零件。修配的方法有三种修配的方法有三种: : 一、单件修配法。选定一个固定的零件作一、单件修配法。选定一个固定的零件作为修配件为修配件, , 来保证装配精度。例如来保证装配精度。例如, , 键与键槽配合键与键槽配合, , 由于修配由于修配键比较方便键比较方便, , 一般都选键为修配环一般都选键为修配环, , 配合后成对使用配合后成对使用, , 不能互不能互换。换。 二、二、“就地加工就地加工”修配法。在机床制造中修配法。在机床制造中, , 采用采用“自己加工自己自己加工自己”的方法来保证某些装配精度。如牛头刨床工作台面

27、就是用刨床自己的方法来保证某些装配精度。如牛头刨床工作台面就是用刨床自己刨出来的。这种方法加工比较方便刨出来的。这种方法加工比较方便, , 但必须是具有切削能力的产品但必须是具有切削能力的产品才能运用才能运用, , 且多用于成批生产的机床制造业中。且多用于成批生产的机床制造业中。三、三、“合并加工合并加工”修配法。就是将几个零件合在一起进行加工修配修配法。就是将几个零件合在一起进行加工修配, , 并作为一个零件进行总装。如万能铣床的工作台和回转盘并作为一个零件进行总装。如万能铣床的工作台和回转盘, , 装配前装配前合在一起再进行加工合在一起再进行加工, , 以保证工作台面和回转盘底面有较高的平

28、行以保证工作台面和回转盘底面有较高的平行度度, , 然后作为一个整体装配。这样就减少了尺寸链的组成环数然后作为一个整体装配。这样就减少了尺寸链的组成环数, , 即即减少了加工累积误差减少了加工累积误差, , 又减少了修配劳动量。合并加工修配法多用又减少了修配劳动量。合并加工修配法多用于单件、小批量生产中。于单件、小批量生产中。 调整法调整法: : 对装配精度高的产品或部件对装配精度高的产品或部件, , 不能按完全互不能按完全互换法进行装配时换法进行装配时, , 可以用调整法对超差部分进行补偿可以用调整法对超差部分进行补偿来达到装配精度要求。在大批量生产的情况下来达到装配精度要求。在大批量生产的情况下, , 可以可以采用更换不同尺寸大小的某个组成环采用更换不同尺寸大小的某个组成环, , 或调整某个组或调整某个组成环的位置来达到封闭环的精度要求成环的位置来达到封闭环的精度要求( (所选取的组成所选取的组成环称为调整环环称为调整环) )。调整方法可分为四种。调整方法可分为四种: : 一、固定调整法。选定一个或几个零件为调整环一、固定调整法。选定一个或几个零件为调整环( (如如垫圈、垫片及轴套等垫圈、垫片及轴套等) , ) , 根据封闭环的精度要求来确根据封闭环的精度要