第8章++装配工艺过程设计56

第八章装配工艺过程设计

内容提要本章介绍机器的装配工艺规程设计及保证装配精度的工艺技术和相关计算第一节装配工艺概述

装配是将已经制造好的零件组合成具有一定功能机器的过程，包括组装、部装、总装、调试、检验等，是保证机器性能的重要环节。装配工艺主要研究零件精度与机器装配精度的关系、零件组装成机器的方法、装配生产率及劳动条件等。

一、装配的基本概念二、装配生产类型及其特点

装配生产也和零件制造类似，分为单件小批、成批及大量三种类型，其特点也和零件制造类似，不再赘述。在装配时容易装入、容易定位、容易保证装配精度、装配时的工作量小。如图8-1～5所示。三、装配结构工艺性

零件是否可以装配及装配的难以程度即装配结构工艺性。另外，还需要考虑机器使用过程中维修时，拆卸的难以程度。所以，为了提高装配效率，从以下三个方面考查机器的结构工艺性。1、模块化将机器分解为多个相对独立的单元，使其可以组织平行装配，互不影响，不仅可提高效率，而且可提高装配质量，易于改型，是机器设计首要考虑的问题。2、易于装配a无排气孔b通孔图8-1定位销的装配a)b)图8-2两零件的同轴度图8-3零件装配相互位置、尺寸对装配的影响图8-4径向向心轴承的间隙调整a)b)图8-5减小修配面积

机器在装配时，往往很难一次装配成功，需要拆卸重装，机器在以后的检修、维护均可能要拆卸，所以结构不仅应考虑易装，还应考虑易拆。如图8-6～8所示。a)b)图8-6滚锥轴承外环的拆卸3、易于拆卸图8-7过渡或过盈配合零件的拆卸）b)图8-8定位销的拆卸

第二节装配工艺规程的制订一、原始资料1、产品图纸及技术性能指标2、生产纲领3、生产条件二、制订装配工艺规程的原则1、保证产品质量2、满足装配周期3、钳工装配工作量尽可能小4、尽量减少装配工作所占成本三、装配工艺规程的内容、制订方法及步骤内容包括：组、部、总装配图；尺寸链分析；装配夹具使用说明；检验及试验方法及说明；装配周期表等。制订步骤：1、产品图纸分析了解产品结构及要求，分解可以独立平行装配的单元。2、确定生产组织形式3、装配工艺过程的确定

1）装配工作的基本内容：连接、校正、平衡、组合、检验、试运转、油漆、包装等。

2）装配方法及其设备：如过盈连接采用压入、热胀、冷缩？及其具体设备。

3）装配顺序的确定：一般规律是，先下后上、先内后外、先重大后轻小、先精密后一般。

4）编制装配工艺文件：过程卡、工序卡、装配工艺流程示意图等。第三节保证装配精度的工艺方法保证装配精度首先要保证装配后的配合精度T0，根据尺寸链原理，它与有关零件的制造精度Ti应满足以下关系：或但往往零件的制造精度受制造条件或成本限制，无法满足上述条件，则需借助于一定的装配工艺措施解决。一、装配工艺方法为了在保证装配精度的条件下得到最佳效益，人们根据具体装配条件创造了多种装配工艺方法，归纳如下：一、装配工艺方法1、互换法适应于满足装配关系要求，且零件制造精度合适的情况，其本质是依赖零件制造精度保证装配精度。2、选配法从所谓的合格零件中选择合适的零件进行装配，满足装配要求。适合于配合件少，一般为两件，配合精度高，生产批量大的生产。具体有直接选配、分组选配、复合选配。3、修配法4、调整法4、调整法其实质与修配法相同，但在实际操作时，是通过调整某一零件在装配时的位置（需要设计相应结构）、或使用适当尺寸的调整件满足装配精度。适用于大批量生产。

3、修配法将所有有关零件的尺寸精度按经济精度制造，装配时对某一零件进行再加工，以获得需要的装配精度。它适用于单件小批生产，要注意修配件应选装拆容易、修配加工量小的零件。二、装配尺寸链

在装配图上把与某项精度指标有关的零件尺寸依次排列，构成一个封闭的尺寸组合，就是装配尺寸链。其封闭环是装配精度，而非某一件上尺寸，且一个组成环代表一个零件，也即一个零件只允许一个尺寸加入尺寸链！三、装配尺寸链的计算方法在建立了装配尺寸链后，根据保证装配精度的工艺方法进行相关计算。装配尺寸链计算是标准求解，只要确定了装配工艺则计算均一个模式。下面全部通过实例求解介绍各种计算方法。（一）、互换法例：如图8-19所示的对开齿轮箱部件，装配后要求轴向窜动为0.1～0.5mm，即mm。其组成零件的有关基本尺寸为A1=100mm，A2=20mm，A3=A5=3mm，A4=114mm。各组成零件的尺寸分布均为正态分布，且分布中心与公差带重合。试用极值法和概率法分别确定各组成零件的尺寸公差大小和分布位置。互换法求解时分两种情况，当组成环较少或平均到每个环的公差不是很小时，用完全互换法，即极值法解算；反之用概率法解算，即部分互换法。图8-19齿轮箱部件轴向装配关系简图1、极值法1)画出装配尺寸链图，校验各环基本尺寸图8-19右所示为总环数n=6的尺寸链图，其中A0为封闭环，A1、A2为增环，A3、A4、A5为减环。基本尺寸计算为：

A0=A1+A2-A3-A4-A5=100+20-3-3-114=0可见各环基本尺寸数据正确。2)确定个组成环的公差大小首先计算平均公差如右：

其次，根据各尺寸的大小及获得的难易程度做适当调整，获得各组成环的公差值，但对于标准件应保持原要求，得T1=0.12mm,T2=0.08mm,T3=T5=0.05mmT4=T0－T1－T2－T3－T5=0.4－0.12－0.08―0.05―0.05＝0.1mm3)确定各组成环公差带的分部位置加工中各尺寸公差带位置一般按“入体”原则标注，但这样就无法保证装配要求，故需要事先选一环做协调，而作为协调环的尺寸应易测量，且该尺寸的基本值变化不会对机器产生任何不良影响，此例选A4为协调环，它的值是根据装配尺寸链求解出的。故先给出其它各环的公差分布：首先求平均公差协调环的求解如右表所示，有下划线的数据为求解结果，还原后为求解结束，即和装配精度相关的所有尺寸的公差及其分布位置确定出来了。基本尺寸ESEIA1100A220-A3-3-A4

-114-A5-3+0.12+0.08+0.05+0.2+0.05000+0.10A00+0.5+0.12、概率法1）画出装配尺寸链图，校验各环基本尺寸2）确定各组成环的公差大小其次，根据各尺寸获得的难易程度、设计要求、是否标准件等具体情况调整各组成环公差，仍选A4为协调环，参考平均值确定各环公差为：T1＝0.3mmT2＝0.15mmT3＝T5＝0.08mm3)确定各组成环公差带的分部位置A1、A2、A3、A5公差带按“入体”原则标注，即协调环的偏差应先求其平均尺寸，然后按对称分布标注。

由解算结果可以看出，条件相同时，按概率法求解的结果，即有关零件的公差比极值法的大，零件易于加工，但零件不是完全互换。例：某机器中有一对配合要求很高的阀心、阀套，其基本尺寸为Ф30mm，装配精度为0.005～0.01mm的间隙，即

mm。设零件制造时的经济精度为0.01mm，用分组选配法进行装配，试确定零件的尺寸及公差位置，分组尺寸。

直接选配法仅需要对相应零件进行公差放大，保证放大方向和放大倍数相等，不需要进行进一步的计算。当采用分组选配法时，要进行分组计算，给出分组表，以便零件的加工、装配时使用，在对应组内，满足完全互换。此为本节重点。

（二）选择装配法A1

A2

A0

图8-20阀心阀套配合尺寸链图

1、画出装配尺寸链图，校验各环基本尺寸如图8-20所示为本装配尺寸链图，其中A0为封闭环，A1为阀套尺寸，A2为阀心尺寸，它们的基本值均为30mm。A0＝A1－A2＝30－30＝0可见各基本尺寸正确。2、确定各组成换的公差及其分布位置这时的公差只能按等公差分配！如果设阀套公差带按“入体”方式标注为，则阀心尺寸为协调环，其值应为3、分组数m及零件的制造精度分组数就是零件公差的放大倍数，所以在放大零件公差至经济精度时，要注意放大的方向一致。故得阀套、阀心制造要求为

4、确定各组成环的分组尺寸零件在加工完成后，进行测量，然后按尺寸大小分为四组，并用不同的颜色区别，以变进行分组装配。具体分组情况及分组后的配合精度见表8-3。表8-3阀套、阀心分组尺寸对应表组别标记颜色阀套尺寸阀芯尺寸配合精度1红2白3黄4黑（三）修配装配法单件小批生产时，装配精度要求高而且组成环较多，采用互换法装配不合适，可以采用修配法装配。此时可将所有组成环的公差按经济精度确定，装配时对造成封闭环累积误差超过装配精度要求，通过对修配环的再加工（即修配）的方法来补偿，以达到配合要求。首先是选择合适的修配环；其次是通过计算确定合理的修配件尺寸，要保证它有足够的，而且是最小的修配余量。下面结合实例分析修配件的计算方法。

例：如图8-21a所示是某车床大拖板与导轨装配简图，其中A1＝30mm，A2＝10mm，A3＝40mm，装配后压板与导轨在垂直方向上要求保证有间隙A0＝0～0.05mm。小批量生产该车床，试选择合适的装配方法，并确定各有关零件的公差大小及其分布位置。根据装配图，查明装配关系，画出装配尺寸链图如图8-21b所示。A0＝A1＋A2－A3＝30＋10－40＝0故封闭环尺寸为mm，其公差为0.05。1、建立装配尺寸链，校验基本尺寸

a）b）图8-21车床大拖板与导轨装配关系简图首先求平均公差2、确定各组成环公差其次，确定修配件（环）这里选压板为修配件，即A2为修配环。装配时通过修配P或M面保证装配精度。将各组成环均按经济精度加工，设T(A1)＝T(A3)＝0.15mm，T(A2)＝0.1mm。3、确定各组成环的公差带分布位置A1、A3按“入体”原则标注，即mm，mm；修配环A2公差带位置需经计算确定。1）修配环修配时，封闭环尺寸变小本例中修配压板P面，A2尺寸变小，由装配尺寸链可知，此时封闭环尺寸变小，也即“越修越小”。图8-22封闭环实际值与规定值的相对位置(越修越小时)由于实际装配间隙的变化范围

T(A0)’＝T(A1)＋T(A2)＋T(A3)＝0.4mm，比装配精度要求0.05大许多，为使装配时能通过修配A2来达到装配精度要求，必须使装配后的封闭环实际最小尺寸在任何情况下都不能小于装配精度规定的最小尺寸。

为了使修配劳动量最小，并且若在任何情况下都不需要留有最小修配量（最小修配量为0）时，应使修配前封闭环的实际最小尺寸等于装配精度规定的最小尺寸。这种情况如图8-22所示，图中箭头表示A2被修配时封闭环实际值的变化方向。根据这种关系，就可看出“越修越小”时，为求修配环尺寸的公差带分布位置，封闭环实际尺寸及实际偏差与组成环之间的关系式：由上式可求出修配环的一个极限尺寸，然后根据修配环的公差，求出修配环的另一个极限尺寸。对于本题：0＝30＋A2min－40A2min＝10mm计算修配环的极限尺寸后，修正修配环的尺寸为如果要求在任何情况下都必须对修配环作一定的修配，即最小修配余量不为0，则修配环需要再加上这必须的最小修配量。比如为提高装配表面的接触刚度，压板P面须经刮研，若最小刮研量为0.05mm，则须修改修配环的值，使增大。即所以mm因为T(A2)＝0.1mm另外，当最小修配量不为0时，设为，可按图8-23所示关系直接求出修配换的一个极限尺寸。即图8-22封闭环实际值与规定值的相对位置(越修越小时)图8-23封闭环实际值与规定值的对应位置(越修越小且最小修配量不为0时)

2）修配环修配时，封闭环尺寸变大本例中修配压板M面，A2尺寸变大，由装配尺寸链可知，此时封闭环尺寸变大，也即“越修越大”。在这种情况下，为使装配时能通过修配A2来满足规定的装配要求，必须使装配后封闭环的实际尺寸在任何情况下都不能大于装配精度规定的最大尺寸。为使修配劳动量最小，应使修配前封闭环的实际最大尺寸等于装配精度规定的最大尺寸。此时如图8-24所示，图中箭头表示A2被修配时封闭环实际值的变化方向。根据上述关系，就可看出“越修越大”时，为求修配环尺寸的公差带分布位置，封闭环实际尺寸及实际偏差与组成环之间的关系式：

由上式可求出修配环A2的一个极限尺寸：

0.05＝30＋0.15＋－40＋0.15

因为T(A2)＝0.1mm，所以同样，假如必须留有必要的最小修配量时，就要改变修配环的值,在前面结果中减去一个最小修配余量.若设最小修配余量仍为0.05mm，则修改后修配环的实际尺寸为：

此时，同样可以直接求出有修配两时的修配环的一个极限尺寸，如图8-25所示。4、计算最大修配量Zkmax计算最大修配量的目的，是为了校核最大修配余量是否过大，如过大则可通过减小各组成环公差来解决。由图8-23可以看出，最大修配余量可按下式计算：或者直接由下式得出：修配环的最大修配余量和最小修配余量的合理值应根据生产经验或参考工艺手册确定。图8-24封闭环实际值与规定值的对应位置(越修越大时)图8-25封闭环实际值与规定值的对应位置(越修越大时)例：如图18-26所示的齿轮箱装配关系简图及其尺寸链图。要求单齿轮、隔套、双联齿轮及调整件（垫圈）装在轴上后，双联齿轮的轴向间隙为0.05～0.2mm，即mm。各零件的轴向尺寸为A1＝100mm，A2＝25mm，A3＝20mm，A4＝50mm，Ak＝5mm。（四）调整法

调整法一般采用极值法的公式进行计算。采用可动调整法时，必须使其在任何情况下都能补偿累积误差，所以，需要计算最大调整量以便设计时使用。最大调整量可按修配法中的最大修配量来计算确定。如果采用固定调整法，需要计算各组调整件的尺寸及其对应的装配尺寸。作为调整件是按一定尺寸间隔制成的一组专门零件，如垫圈、垫片、轴套等。下面举例介绍：

图8-26齿轮传动箱装配关系简图按经济精度确定各零件的公差大小，并按“入体”原则规定其分布位置。各环尺寸为：由于各组成环按经济精度规定公差，在未放入调整件时，装配后的累积尺寸为AS，其变动范围大于规定的累积误差，此时放入调整件来消除，从而保证规定的装配精度要求。在未放入调整件进行装配后的累积误差称为调整件的变动范围TS。1、确定调整件尺寸的变动范围

调整件应按尺寸分成几组，装配时根据实测的累积误差大小TS，选用不同尺寸组的调整件进行补偿，以保证规定的装配精度要求。因此，分组间隔值又称为调整件的补偿能力，它不仅与规定的装配精度要求有关，还与调整件本身的精度有关。如果调整件能做到绝对准确，其分组间隔值就等于装配精度所允许的变动范围T0，但调整件本身具有公差Tk，这一公差会降低补偿效果，故其分组间隔值应为：2、确定调整件的分组间隔值此时就相当于由AS、Ak、A0形成一个三环尺寸链，如图8-27所示。AS的公差就是某一组Ak所能补偿的范围。按将AS分为几组，每一个AS对应一个Ak。为保证连续补偿，两相邻组别的AS、Ak其基本尺寸之差等于分组间隔值。由上式可知，调整件的分组数m与成反比，与成正比，尤其是Tk对m的影响很大。如果分组数太大，将给生产组织工作带来困难，也给装配工作带来麻烦，所以应该全面考虑，以便取得最佳效果，一般分组数取3～4为宜。因此，零件加工精度不应取的太低，尤其是调整件的公差应尽量严格控制为好。图8-27固定调整法中的三环尺寸链3、确定调整件的分组数分组数m应根据下式确定：因为分组数不能为小数，故分组数m＝4