仪器装配完整版

第八章装配工艺第一节概述第二节装配工艺规程的制订及装配组织形式第三节工艺尺寸链第四节装配尺寸链第五节保证装配精度的方法第一节概述装配概念装配单元指机器中能进行独立装配的部分。套件、组件、部件等都可称为装配单元。套件（合件）在一个基准零件上装上一个或若干个零件，就构成一个套件。它是最小装配单元。为套件而进行的装配工作称为套装。组件在一个基准零件上装上若干个套件及零件，就构成一个组件。为组件而进行的装配工作称为组装。部件在一个基准零件上装上若干个组件、套件及零件，就构成一个部件。为形成部件而进行的装配工作称为部装。总装在一个基准零件上装上若干个部件、组件、套件及零件，并最终装配成机器。称为总装。装配概念装配系统图示例名称编号件数装配单元表示为机器的装配精度零件精度与装配精度的关系：装配精度与某一个零件有关装配精度与几个零件有关单件自保装配尺寸链机器的装配精度装配精度内容：机器的装配精度几何精度运动精度尺寸精度相对位置精度回转精度传动链精度影响装配精度的主要因素零件的加工精度自身精度的高低、精度的一致性零件之间的配合精度及接触精度力、热、内应力等引起零件的变形旋转零件的不平衡第二节装配工艺规程的制订及组织形式原则：保证产品质量；满足装配周期的要求；尽量减少手工劳动量；尽量降低装配成本；步骤：产品结构分析划分装配单元确定装配顺序工件的预先处理；清洗、去毛刺等。先基准件、重大件的装配，以保证装配过程的稳定性；先复杂件、精密件和难装配件的装配；先进行易破坏后续装配质量的工作；集中安排使用相同设备及工艺装备的装配；处于基准件同一方位的装配应尽可能集中进行；电线、油气管路的安装应与相应工序同时进行；易燃、易爆、易碎、有毒物质或零部件的装配，尽可能放在最后，以减少安全防护工作量。编制装配文件1.清洗2.连接3.装配加工4.平衡三.一般装配工作：装配的组织形式非流水装配二、流水装配（1）移动式流水装配（2）固定式流水装配1）装配对象的移动2）传送装置的布置3）工序同期化仪器结构工艺性分析实例

第三节工艺尺寸链

在零件加工或机器装配过程中，有时会遇到相关尺寸或公差的计算。这时可以利用尺寸链的原理来解决。

1）定义

零件加工或机器装配时，由相互关联并按一定顺序排列的封闭尺寸组合称为尺寸链。

如图台阶型零件，尺寸A1已在上道工序已加工好，本道工序要保证台阶面P到顶面的尺寸为A0。

孔轴装配示例

孔尺寸为A1，轴尺寸为A2，装配后形成装配间隙A0。

则A1、A2和A0也构成一个尺寸链。

由于这个尺寸链是在装配过程形成的，因此称为装配尺寸链。

2）组成

组成尺寸链的每个尺寸称为尺寸链的环。尺寸链的环又分为封闭环和组成环。组成环又分为增环和减环。

（1）封闭环

（2）组成环

组成环又分为增环和减环。

（3）增环

若尺寸链其它尺寸不变，当该环增大时，封闭环也相应增大的组成环称为增环，如上两图中的A1。

一般在A1上面加一个向右的箭头代表增环。

在工件加工时间接得到的或在装配时最后形成的环。如上两图中的A0尺寸。

在加工中直接得到的环或装配时已有尺寸的环称为组成环。如上两图的A1和A2尺寸。

（4）减环

建立尺寸链时，应首先确定封闭环，封闭环确定后，在封闭环上用一个四方框框住。

为了判断增环和减环，可以先在封闭环上画一个任意方向的箭头，然后沿此箭头方向依次给每一个组成环画上箭头，直到回到封闭环的另一端，形成一个封闭的尺寸链图时为止。

凡组成环箭头与封闭环箭头方向相同为减环，相反为增环。

3）尺寸链的分类

⑴按应用场合分类，有工艺尺寸链和装配尺寸链；⑵按各环所处空间位置分类，有直线尺寸链和平面尺寸链；⑶按各环所处几何特征分，有长度尺寸链和角度尺寸链等。

若尺寸链其它尺寸不变，当该环增大时，封闭环的尺寸反而

减小的组成环称为减环，如上两图中的A2。

一般在A2上面加一个向左的箭头代表减环。4）尺寸链的特性（1）封闭性

尺寸链的各环一定要封闭，不封闭不能构成尺寸链。

（2）关联性尺寸链中每一尺寸发生变动，会引起尺寸链其它尺寸变动。

1.6.2工艺尺寸链的计算方法

零件尺寸和公差一般用基本尺寸、上偏差和下偏差形式给

出（举一例说明）。一个尺寸链由n个环组成，其中只能有一个封闭环。

如果封闭环在尺寸链中的排序是第n个，增环的排序从1排到m个，则减环的排序就从m+1到n-1个。

工艺尺寸链的计算方法有极值解法和概率解法，这里主要介绍极值解法，概率解法在装配尺寸链中介绍。

优点：计算简单、可靠。

缺点：当封闭环公差很小，或组成环的数目很多时，会使组成环的公差过于严格。

极值解法的公式为四个，分别为：

（1）封闭环的基本尺寸所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和；

A0=ΣAi-ΣAj

（2）封闭环上偏差所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和

ESA0=ΣESAi-ΣEIAj

（3）封闭环下偏差所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和

EIA0=ΣEIAi-ΣESAj

（4）封闭环公差所有增环公差之和加上所有减环公差之和

TA0=ΣTAi+ΣTAj

1.6.3工艺尺寸链的应用

1）测量基准与设计基准不重合时,测量尺寸的换算。

如图所示的零件，对尺寸10-0.36进行测量时，测量基准是孔的内侧面，不便量具测量，现改测量内孔的深度尺寸来间接测量尺寸10-0.36。2）定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的换算

如图所示箱体，主轴孔到底面设计基准是箱体底面，如用底面作定位基准，则设计基准和定位基准重合，没有基准不重合误差。

但为了加强镗杆镗孔时的刚度，需要在箱体的开口上方增加吊挂式支承，工件安装不方便，另外吊挂式支承经常拆卸，容易磨损，降低了定位精度。

如果将箱体倒放，开口向下，用顶面作定位基准，中间支承可以直接做在夹具体上。

但由于设计基准和定位基准不重合，采用调整法加工时，直接保证的尺寸是镗孔中心线到顶面的距离A±ΔA。

而原来镗孔中心线到底面的设计尺寸350±0.30由上道工序尺寸600±0.20和本道工序尺寸A±ΔA间接保证的，是工艺尺寸链的封闭环。

画出工艺尺寸链图，600±0.20尺寸为增环，A±ΔA尺寸为减环，按工艺尺寸链的计算公式可得：A±ΔA=250±0.10。

可以看出：

采用顶面作定位基准时定位基准和设计基准不重合工序尺寸的公差比直接采用底面作定位基准时的公差缩小了。

缩小多少？设计基准和定位基准的最大变动量（±0.20）。

因此在可能的情况下应尽可能地用设计基准作为定位基准。

如果由于工艺原因确实不能实现设计基准和定位基准重合，就要作工艺尺寸链的换算。

3）标注工序尺寸的基准是尚待加工的设计基准时工序尺寸的换算

图1-30所示为齿轮内孔的局部简图。

孔的设计尺寸为Ф40+0.05，需要淬硬处理。键槽深度为43.6+0.34。孔和键槽的加工顺序是：①

镗孔Ф39.6+0.10；②插键槽至工序尺寸A；③孔淬火处理；④磨孔至Ф40+0.05，同时保证键槽深度尺寸43.6+0.34。

插键槽的工序基准是以镗孔下母线作为基准测量的，而镗孔下母线是一个待加工尺寸，热处理后还要经过磨孔。这时键槽的设计尺寸是间接保证的，是工艺尺寸链中的封闭环。

现在的问题是：

工序基准是没有加工到尺寸的设计基准，插键槽的工序尺寸A未知，需要经过计算才能得到。

插键槽的工序尺寸A尺寸和20+0.025(磨孔半径)是工艺尺寸链中的增环；镗孔半径19.8+0.05是减环，则：封闭环基本尺寸43.6=A+19.6-20A=43.4封闭环上偏差0.34=ESA+0.025-0ESA=0.315封闭环下偏差0=EIA–0.05EIA=0.05解得工艺尺寸链的尺寸A，也就是插键槽的中间尺寸为43.4+0.315+0.05

以孔中心线作为车孔和磨孔两次加工时的联系尺寸建立工艺尺寸链。

由于车孔和镗孔是两道工序，工件经过两次装夹后会造成车孔和镗孔不同心，造成同轴度误差。

设同轴度误差为0.05，现在考虑在有同轴度误差的情况下，求插键槽的工序尺寸。

同轴度可以看成是以孔中心为基准，直径为同轴度的圆。先将同轴度误差标注为0±0.025，加进工艺尺寸链。

同轴度作为增环或减环加进都可以，现作为增环代入。

封闭环上偏差：

0.34=ESA+0.025+0.025-0ESA=0.29

封闭环的下偏差为：0=EIA-0.025–0.05EIA=0.075

考虑孔同轴度后，插键槽工序尺寸为：43.4+0.295+0.075

这时的插键的公差为：0.29-0.075=0.215

虽然键槽的设计公差是0.34，但加工时由于设计基准和工序基准不重合，使得插键槽的公差为0.265，加工时的公差变小了。

如果再考虑同轴度误差的影响，则插键槽时的工序公差就更小了。

4）表面热处理时工序尺寸的换算

有些工件根据使用要求需要进行一定深度的表面热处理，表面热处理后通常还要进行磨削加工。

两次加工的工序尺寸和磨前表面热处理的深度可直接保证，表面热处理深度由两次加工时的工序尺寸和磨前热处理深度间接决定，因此是工序尺寸链的封闭环。

现在的问题是：

磨前表面热处理深度是多少？这是一个求解表面热处理深度的工艺尺寸链的计算问题。

例如：轴承衬套内孔进行渗氮处理，渗氮层单边深度0.3+0.2。

有关加工的顺序是：①粗磨内孔，保证尺寸Φ144.76+0.04②控制单边渗氮深度为t1；③精磨内孔，保证尺寸Φ145+0.04，同时间接保证渗氮深度。可以孔的中心线作为两次加工时的联系尺寸建立工艺尺寸链。

这时技术要求中的表面热处理深度t0是由粗磨孔尺寸、渗碳深度t1和精磨孔尺寸决定的，是工艺尺寸链的封闭环，粗磨内孔半径尺寸（Φ144.76+0.04）/2和磨前渗碳深度是增环，精磨内孔半径尺寸（Φ145+0.04）/2为减环。解此工艺尺寸链，得：封闭环基本尺寸0.3=144.76/2+t1-145/2t1=0.42封闭环上偏差0.2=0.02+ESt1-0Est1=0.18封闭环下偏差0=0+Eit1-0.02Eit1=0.02即精磨前的渗氮深度应控制在0.42+0.18+0.02控制渗氮深度的参数有:渗氮温度；渗氮浓度；渗氮时间等。

5）孔系坐标尺寸的换算

箱体类零件有很多平行孔，图纸一般标出各孔中心距、公差和相关角度。加工时一般在加工中心或卧式镗床上按各孔的X坐标和Y坐标进行加工，这属于平面尺寸链的解算问题。因此要将各孔中心距换算成加工时的X、Y坐标尺寸及公差。

O1孔坐标x1、y1为已知，现需要计算O2孔和O3孔相对O1孔的坐标位置。这是一个平面尺寸链，需要将平面尺寸链转化成线性尺寸链来求解。现在来计算孔O2相对O1坐标尺寸Lx和Ly。

由尺寸链图可知，L（100）尺寸由移动Lx和Ly的坐标得到,因此Lx和Ly是组成环。

将Lx和Ly尺寸向L投影，得到L、Lxcosα和Lysinα组成的线性尺寸链，其几何关系是：

L=Lxcosα+Lysinα，Lxcos30°=86.6，Lysin30°=50。

TL=TLxcosα+TLysinα

用等公差法分配各环公差

则TLx=Tly=TL/（cosα+sinα）=0.2/（0.866+0.5)=0.146

对于孔中心距来说,镗孔O2的工序尺寸公差为双向正负各半分布,即Lx=86.6±0.073，Ly=50±0.073。

本章小结：

工艺尺寸链是工件加工时工艺基准与设计基准不重合时，求解某些工艺尺寸时产生的，这时，需要进行有关工艺尺寸链的计算。

求解工艺尺寸链，先要确定封闭环。封闭环是间接保证或间接得到的尺寸。然后按照加工顺序把与封闭环有关的、可以通过加工或测量保证的尺寸作为组成环建立起工艺尺寸链。要正确区分组成环中的增环和减环。

区分增环和减环的方法，采用在各环画箭头的方法进行判断。然后利用求封闭环基本尺寸、封闭环上偏差和封闭环下偏差三个基本公式计算出有关尺寸。

求解工艺尺寸链有三种情况：1.是已知各组成环尺寸求封闭环尺寸，称为正计算问题；2.是已知封闭环尺寸求解各组成环尺寸，称为反计算问题；反计算问题主要是如何将封闭环公差分配给各组成环公差问题；3.是已知封闭环尺寸和其余组成环尺寸，求其中一个组成环尺寸，称为中间尺寸计算。第三节装配尺寸链装配尺寸链的含义装配尺寸链是以某项装配精度指标或装配要求作为封闭环，查找所有与该项精度指标有关零件的尺寸（或位置要求）作为组成环而形成的尺寸链。装配尺寸链的分类线性尺寸链角度尺寸链平面尺寸链装配尺寸链的建立基本原则：封闭的原则环数最少的原则形位公差及配合间隙可以合并到尺寸组成环中形位公差及配合间隙也是组成环装配尺寸链的计算概率法：极值法：封闭环的基本尺寸和组成环的基本尺寸的关系AmaxAmin6σ正态分布：非正态分布：kM=1.2~1.7封闭环公差的平方等于各组成环公差的平方和A0=A1+A2-A3=40+20-59.5=0.5ESA0=ESA1+ESA2-EIA3=0.2+0.1-(-0.4)=0.7EIA0=EIA1+EIA2-ESA3=0.1+0-(-0.1)=0.2举例：已知：极值法：概率法：按对称公差计算：反计算问题:等公差法极值法：概率法：m：组成环数等精度法极值法：概率法：经验法极值法：概率法：由国标：T=a·i其中：a：公差等级

i：公差单位

D：基本尺寸举例：已知：计算A1、A2、A3的偏差等公差法：A1A2A3A0取：A3为协调环举例：A1A2A3A0等精度法：求出：T1=0.068，T2=0.058，T3=0.080选A3为协调环，设定A1、A2并靠档标准公差举例：经验法：计算平均公差：考虑A1、A2、A3的加工难度，取：T1=0.1、T2=0.052T3为协调环A1A2A3A0第四节保证装配精度的方法互换法完全互换法合格的零件在进入装配时，不经任何选择、调整和修配，就可以达到装配精度。这种装配方法称完全互换法。特点：装配工作简单，生产率高；装配时间定额稳定，易于组织装配流水线；对零件的技术要求高，零件加工相对困难；多用于精度不是太高的短环装配尺寸链；需用极值法解相应的尺寸链，即：满足举例：按等公差法计算：如图，装配后要求间隙为0.2~0.7mm,即：已知:A1=122mm，A2=28mm，A3=5mm，A4=140mm，A5=5mm,确定各组成环的偏差。按入体原则分配偏差：取A4为协调环，按偏差公式求出：互换法大数互换法（部分互换法、不完全互换法）将组成环的公差适当加大，装配时有少量的组件、部件或零件不合格，留待以后分别处理。这种方法称大数互换法。特点：在保证封闭环精度的前提下，扩大了组成环公差；部分零件需进行返修；多用于生产生产节奏不很严格的大批量生产；多用于精度不是太高的长环装配尺寸链；用概率法解相应的尺寸链，即：满足举例：按经验法计算：取A4为协调环，则：以上例为例：根据加工难易程度取：T1=0.4，T2=0.2，T3=T5=0.08按入体原则分配偏差：按对称公差计算：分组法：分组装配法是将组成环公差按完全互换极值解法所得的数值放大数倍(2~4倍),使其能按经济加工精度制造，然后将零件的有关尺寸进行测量分组，再按对应组分别进行装配，以满足原定的装配精度要求。在装配时保证配合性质和配合精度均不变分组法：轴、孔配合，公差相等。即：Ts=Th=T同方向增大n倍：对于第k组：最大间隙最小间隙配合精度：分组法：轴、孔配合，公差不等。即：同方向增大n倍：对于第k组：最大间隙最小间隙配合精度：分组法：分组装配法的特点：组成环公差相等；零件分组后，应保证装配时能够配套；分组数不宜太多；用于封闭环要求高的短尺寸链，一般组成环数为2~3个分组法：分组法应用实例：修配法：在装配时，根据封闭环的实际测量结果，以去除部分材料的方式改变尺寸链中某一项组成环的尺寸，使封闭环达到规定的精度要求。修配环的选择：便于拆卸；结构简单，重量轻，修配面小，易于加工；选不进行表面处理的零件；不应是并联尺寸链中的公共环；修配法：修配量的计算：修配环是增环已知：A1=160mm，A2=30mm，A3=130mm。选A2为修配环，按极值法等精度计算公差：零件公差过小，难以加工。现对各组成环按经济精度放大，取：按极值法计算封闭环尺寸A