机械制造技术基础

1、9.1 概述概述 第第9 9章章 机械的装配工艺机械的装配工艺 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。同时，通过机器的装配，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。也能发现机器设计或零件设计中的问题。验收、试验验收、试验装配过程中常见的联接方式包括可拆卸联装配过程中常见的联接方式包括可拆卸联接和不可拆卸联接两种。接和不可拆卸联接两种。对于机器中转速较高、运转平稳性要求较高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的零、部件，为了防止其内部质量分布

2、不均匀而引起有害振动，必须对其高速回转的零、匀而引起有害振动，必须对其高速回转的零、部件进行平衡。部件进行平衡。在装配过程中为满足相关零部件的相互位置和接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。触精度而进行的找正、找平和相应的调整工作。机器装配完后，应按产品的有关技术标准和规定，对产品进行全面机器装配完后，应按产品的有关技术标准和规定，对产品进行全面的检验和必要的试运转工作。的检验和必要的试运转工作。 清洗清洗连接连接校正、调整与配作校正、调整与配作 平衡平衡用清洗剂清除零件上的油污、灰尘等脏污用清洗剂清除零件上的油污、灰尘等脏污的过程称为清洗。的过

3、程称为清洗。 机器装配基本工作机器装配基本工作9.2装配工艺规程的制定装配工艺规程的制定一一.制订装配工艺规程应遵循的原则制订装配工艺规程应遵循的原则1. 保证产品装配质量保证产品装配质量2. 合理安排装配工序，提高效率合理安排装配工序，提高效率3. 减少占地面积，提高单位面积的生产率减少占地面积，提高单位面积的生产率1.1.产品的总装配图、部件装配图、有关零件图产品的总装配图、部件装配图、有关零件图2.2.产品的验收条件产品的验收条件3.3.产品的生产纲领产品的生产纲领4.4.现有生产条件现有生产条件二二.制订装配工艺规程所需的原始资料制订装配工艺规程所需的原始资料见表见表各种生产类型装配的

4、特点各种生产类型装配的特点生产规模装配方法与组织形式自动化程度特 点单件生产手工（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

5、水线可采用自由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，装备费用昂贵装配组织形式的选择与比较 三三.制定装配工艺规程的步骤制定装配工艺规程的步骤3.3.划分装配单元确定装配顺序划分装配单元确定装配顺序 固定式：固定场固定式：固定场 移动式：装配线移动式：装配线1.1.研究产品总装配图和验收技术条件研究产品总装配图和验收技术条件2.2.确定装配的组织形式

6、确定装配的组织形式组件：组件：是在一个标准零件上，装上若干套件及零件而构成的。是在一个标准零件上，装上若干套件及零件而构成的。（如主轴箱中的主轴，在基准轴件上装配齿轮、套、（如主轴箱中的主轴，在基准轴件上装配齿轮、套、垫片、键及轴承）垫片、键及轴承）组装组装套件（合件）：套件（合件）：是最小的装配单元，将两个或两个以上零件是最小的装配单元，将两个或两个以上零件结合成不可拆的整体。（如结合成不可拆的整体。（如 铆、焊、装配铆、焊、装配式齿轮）式齿轮）套装。套装。零件零件: :是组成机器的最小单元是组成机器的最小单元装配单元：装配单元：为保证有效地进行装配工作，通常将机器划分为保证有效地进行装配工

7、作，通常将机器划分 为若干能进行独立装配的部分，称为为若干能进行独立装配的部分，称为装配单元。装配单元。（分成五级）（分成五级）部件：部件：是在一个标准零件上，装上若干组件、套件及零件而构是在一个标准零件上，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功用（如车床成的。部件在机器中能完成一定的完整功用（如车床的主轴箱装配就是部装）的主轴箱装配就是部装）部装部装产品：产品：是在一个标准零件上，装上若干部件、组件、套件及零是在一个标准零件上，装上若干部件、组件、套件及零件就成为整个机器。（如卧式车床就是以床身为基础件就成为整个机器。（如卧式车床就是以床身为基础零件，装上主轴箱、进

8、给箱、留板箱等部件及其他组零件，装上主轴箱、进给箱、留板箱等部件及其他组件、套件、零件所组成的）件、套件、零件所组成的）总装总装b.b.其余零件或套件、组件、部件按一定顺序装配到基准件上其余零件或套件、组件、部件按一定顺序装配到基准件上c.c.绘制装配系统图绘制装配系统图a.a.选择某一零件作装配基准件选择某一零件作装配基准件装配顺序装配顺序d.d.划分工序、制订工艺卡片、制订产品检验与试验规范划分工序、制订工艺卡片、制订产品检验与试验规范机器装配系统示意图基准零件基准零件编号编号产品产品组件名称组件名称编号编号件数件数零件名称零件名称编号编号件数件数零件名称零件名称编号编号件数件数零件名称零

9、件名称编号编号件数件数部件名称部件名称编号编号件数件数9.3 装配方法与装配尺寸链装配方法与装配尺寸链一一. .装配精度装配精度 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。另一方面要求，是配合表面间的配离精度和相互位置精度。另一方面要求，是配合表面间的配合质量和接触质量。合质量和接触质量。 二二. .装配精度与零件精度的关系装配精度与零件精度的关系三三. .装配尺寸链装配尺寸链是由各有关装配尺寸（零件尺寸及装配精

10、度要求）所组成是由各有关装配尺寸（零件尺寸及装配精度要求）所组成的的1.1.装配尺寸链的概念装配尺寸链的概念2.2.装配尺寸链的分类装配尺寸链的分类 装配尺寸链按各组成环的几何特征和所处空间位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。其中直线尺寸链是最常见的寸链和空间尺寸链。其中直线尺寸链是最常见的 。3.3.装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立 装配尺寸链的简化原则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

11、查找该装配尺寸链时，在保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，证装配精度的前提下，可忽略那些影响较小的因素，使使装配尺寸链适当简化装配尺寸链适当简化。 装配尺寸链组成的最短路线（环数最少）原则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。各组成环误差累积得到的。 装配尺寸链的方向性装配尺寸链的方向性 在同一装配结构中，在不同方向都有装配精度要在同一装配结构中，在不同方向都有装配精度要求时，应按不同方向分别建立装配尺寸链。求时，应按不同方向

12、分别建立装配尺寸链。 4.4.保证装配精度的方法保证装配精度的方法 互换装配法互换装配法选择装配法选择装配法修配装配法修配装配法调整装配法调整装配法 零件按图纸公差加工，装配时不需经过任何零件按图纸公差加工，装配时不需经过任何选择、修配和调节，就能达到规定的装配精度和选择、修配和调节，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，同时也有利于维利于组织流水生产、协作生产，同时也有利于维修工作。修工作。 四、互换装配法四、互

13、换装配法完全互换法完全互换法不完全互换法不完全互换法（大数互换装配法）大数互换装配法）互换装配法互换装配法封闭环公差的分配封闭环公差的分配 （1 1）当组成环是标准尺寸时（如轴承宽度，挡圈的厚度）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。等），其公差大小和分布位置为确定值。 （2 2）某一组成环是不同装配尺寸链公共环时，其公差大）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。小和位置根据对其精度要求最严的那个尺寸链确定。 （3 3）在确定各待定组成环公差大小时，可根据具体情况）在确定各待定组成环公差大小时，可根据

14、具体情况选用不同的公差分配方法，如选用不同的公差分配方法，如等公差法等公差法，等精度法等精度法或或按实际按实际加工可能性分配法加工可能性分配法等。等。 （4 4）各组成环公差带位置按入体原则标注，但要保留一）各组成环公差带位置按入体原则标注，但要保留一环作环作“协调环协调环”，协调环公差带的位置由装配尺寸链确定。，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量的尺寸。协调环通常选易于制造并可用通用量具测量的尺寸。1.1.完全互换装配法（极值法计算装配尺寸链）完全互换装配法（极值法计算装配尺寸链）【解】（1）建立装配尺寸链（2）确定各组成环的公差 按等公差法计算，各组

15、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，进行适当调整（A4公差不变），得到： T4 = 0.05, T1 = 0.06 , T3 = 0.1 , T2 = T5 = 0.02 例1: 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。040.053AA2A3A1A5A4A0齿轮与轴部件装配 （3）确定各组成环的偏差：除协调环以外各组成环公差

16、按入体标注：040.053A 计算协调环偏差：得到：EI5 = - 0.12 , ES5 = - 0.1 最后可确定：0.150.125AA2A3A1A5A4A0齿轮与轴部件装配 006. 0130A002. 025A10. 00343A 取A5为协调环A4为标准尺寸：2.2.大数互换装配法（不完全互换法、概率大数互换装配法（不完全互换法、概率互换互换法）法） 用极值解法时，各零件具有完全的互换性，机器的使用要用极值解法时，各零件具有完全的互换性，机器的使用要求能得到充分的保证。当封闭环精度要求较高。而组成环数求能得到充分的保证。当封闭环精度要求较高。而组成环数目又较多时，从而导致加工困难，制

17、造成本增加。这时，如目又较多时，从而导致加工困难，制造成本增加。这时，如按极值解法求算零件尺寸公差，则显然是不经济的。但如按按极值解法求算零件尺寸公差，则显然是不经济的。但如按概率法来进行计算，就能扩大零件公差。且便于加工。概率法来进行计算，就能扩大零件公差。且便于加工。 mii220ii61iiik61miiiiTkT12220miiiTT122001212120TTTmiimiimiiav00TmmmTTav(1)(1)各环公差值的计算各环公差值的计算 （2 2）对于正态分布直线尺寸链的计算对于正态分布直线尺寸链的计算 但必须指出，在采用概率近似算法时，要求尺寸链中组但必须指出，在采用概率

18、近似算法时，要求尺寸链中组成环的数目不能太少。成环的数目不能太少。 iiAAA0miiTT120mTTav0miii10)(21EIES 00021TES00021TEIiiiTES21iiiTEI21 10K1iK1i封闭环公差分配封闭环公差分配原则原则同完全互换法同完全互换法 例例2: 2: 题意同例题意同例1 1，用大数互换法计算，用大数互换法计算【解】A2A3A1A5A4A0装配尺寸链 图(1)画装配尺寸链图，校验各组成环基本尺寸（3 3）确定各组成环的公差、极限偏差及中间偏差）确定各组成环的公差、极限偏差及中间偏差05353043542130AAAAAA11. 0525. 00mTT

19、avq（2 2）选择协调环）选择协调环平均公差为平均公差为选择选择A A5 5为协调环为协调环确定各环中间偏差确定各环中间偏差确定各环极限偏差确定各环极限偏差确定各环公差确定各环公差05. 018. 006. 014. 025. 043210TTTTT005. 0418. 003006. 02014. 0135. 010. 003435300AAAAA025. 008. 004. 007. 0225. 04321025242322210TTTTTTq（4 4）计算协调环公差、中间偏差及极限偏差）计算协调环公差、中间偏差及极限偏差06. 00044. 00025. 00324. 00036. 0

20、0196. 00625. 005. 018. 006. 014. 025. 02222224232221205TTTTTT 放大组成环的公差到经济可行的程度，选择合适的放大组成环的公差到经济可行的程度，选择合适的零件进行装配，保证装配精度。零件进行装配，保证装配精度。适用于适用于五、选择装配法五、选择装配法装配精度要求高装配精度要求高组成环数目较少组成环数目较少成批或大批量生产成批或大批量生产中中选择装配法有三种不同形式选择装配法有三种不同形式直接选配法直接选配法分组装配法分组装配法复合选配法复合选配法2.2.分组装配法分组装配法 1.1.直接选配法直接选配法优点：能达到很高的装配精度优点：能

21、达到很高的装配精度缺点：缺点：装配质量不稳定装配质量不稳定装配时间不宜准确控制装配时间不宜准确控制最后可能产生最后可能产生“剩余零件剩余零件”在待装配零件中直接选用零件进行装配在待装配零件中直接选用零件进行装配 按完全互换法的要求，放大组成环的公差到经济可按完全互换法的要求，放大组成环的公差到经济可行的程度，按实际测量尺寸将零件分为数组行的程度，按实际测量尺寸将零件分为数组（分组数（分组数与公差放大倍数相等）与公差放大倍数相等） ，按对应组进行装配，保证，按对应组进行装配，保证装配精度要求。装配精度要求。应用实例：应用实例： 例题：例题：活塞与活塞销的装配，如图所示。活塞与活塞销的装配，如图所

22、示。滚动轴承的装配滚动轴承的装配活塞与活塞销的装配活塞与活塞销的装配精密机床中某些精密部件的装配精密机床中某些精密部件的装配活塞与活塞销组件图 活塞与活塞销在冷态装配活塞与活塞销在冷态装配时，要求有时，要求有0.00250.00250.00750.0075的的过盈量。若活塞销孔与活塞销过盈量。若活塞销孔与活塞销直径的基本尺寸为直径的基本尺寸为2828，加工经，加工经济公差为济公差为0.010.01。现采用分组选。现采用分组选配法进行装配，试确定活塞销配法进行装配，试确定活塞销孔与活塞销直径分组数目和分孔与活塞销直径分组数目和分组尺寸。组尺寸。（1 1）由题意得知：）由题意得知：（2 2）依题意

23、画出尺寸链）依题意画出尺寸链0075. 00025. 0maxminmaxminmaxmindDYdDY（3 3）确定各环公差及偏差）确定各环公差及偏差封闭环公差封闭环公差 （配合公差）（配合公差）0050. 0)0075. 0()0025. 0(maxmin0YYT销与销孔的平均公差销与销孔的平均公差0025. 02005. 020TTavl选用基轴制，选用基轴制， 则：则：0050. 00075. 000025. 02828Dd 销轴与销孔的公差在相同方向上扩大销轴与销孔的公差在相同方向上扩大4 4倍，倍， 达到达到经济加工公差经济加工公差0.010.01， 则：则：0050. 00150

24、. 000100. 02828Dd01. 040025. 0esYEIesEIYeiYESeiESYmaxmaxminmin活塞销与活塞孔分组公差带位置图活塞销与活塞孔分组公差带位置图3.3.复合选配法复合选配法 六、修配装配法六、修配装配法 将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造，装配将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造，装配时，通过改变尺寸链中某一预先确定的组成环尺寸的时，通过改变尺寸链中某一预先确定的组成环尺寸的方法来保证装配精度。方法来保证装配精度。补偿环被去除材料的厚度称为补偿量（或修配量）补偿环被去除材料的厚度称为补偿量（或修配量）F F。适用于适用于装配精度要求高装配精度要求高组成

25、环数目较少组成环数目较少成批或单件生产中成批或单件生产中 装配时，进行修配的零件叫修配件。该组成环成装配时，进行修配的零件叫修配件。该组成环成为修配环（补偿环）。为修配环（补偿环）。七、调整装配法七、调整装配法 调整（节）法与修配法相似，尺寸链各组成环调整（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）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。的更换来补偿。常用的调节法有三种常用的调节法有三种固定调节法固定调节法可动调节法可动调节法误差抵消调节法误差抵消调节法1.1.

26、固定调节法固定调节法 这种装配方法，是在尺寸链中选定一个或加入一这种装配方法，是在尺寸链中选定一个或加入一个零件作为调节环。作为调节环的零件是按一定尺个零件作为调节环。作为调节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，选用其中的某一级别的零件来作补偿，从而保要，选用其中的某一级别的零件来作补偿，从而保证所需要的装配精度。证所需要的装配精度。 采用调整法要解决四个问题采用调整法要解决四个问题 选择调整件：易加工、易测量、易装拆选择调整件：易加工、易测量、易装拆选择调整范围选择调整范围确定调整件的分组数确定调整件的分组数确定分组调

27、整件的尺寸确定分组调整件的尺寸 例例: :装配关系如图所示，要求齿轮与挡圈装配关系如图所示，要求齿轮与挡圈的轴向间隙为的轴向间隙为0.050.20mm。已知：已知：5A试求调节环试求调节环的分组数及其尺寸系列。的分组数及其尺寸系列。011. 0195A010. 025 . 8A20. 005. 03115A012. 045 . 2A9A503. 05T调节环调节环mm ,mm。mm，mm，mm，mm，解解: :建立尺寸链建立尺寸链校核各环基本尺寸校核各环基本尺寸A0=A3-A1-A2-A4-A5 =115-95-8.5-2.5-9 =0计算计算调节件调节件 A A5 5的中间偏差的中间偏差计算

28、调节件计算调节件 A A5 5极限偏差极限偏差542130165. 0)125. 0()06. 0()05. 0()055. 0(125. 004213515. 003. 0165. 018. 003. 0165. 021521552152155TEITES计算计算调节件调节件 A A5 5的调整量的调整量确定调整件确定调整件调节件调节件A A5 5的分组数（的分组数（Z Z）调整件调整件A A5各组之间的尺寸差：各组之间的尺寸差：调整件调整件A A5组数（组数（Z Z）51. 003. 012. 015. 010. 011. 0543210TTTTTTl36. 015. 051. 000TFFl调节量调节量F F为：为： 4112. 036. 01SFZ12. 003. 015. 050TTS确定调整件确定调整件A A5 5各各组尺寸组尺寸ZZ奇数：奇数： 预先确定的调整件尺寸是中间一组尺寸。然后，预先确定的调整件尺寸是中间一组尺寸。然后，其余各组尺寸应增加或减少其余各组尺寸应增加或减少S S。ZZ偶数：偶数： 预先确定的调整件尺寸是对称中心。然后，再预先确定的调整件尺寸是对称中心。然后，再根据尺寸差根据尺寸差S S安排各组尺寸。安排各组尺寸。 18.