机械制造技术基础第九章：机械装配工艺

机械加工精度机械制造技术基础金属切削过程的基本知识金属切削过程的基本规律及其应用机床夹具设计原理机械装配工艺机械加工工艺规程的制定退出金属切削机床与刀具第三章第五章第二章第九章第七章第六章第一章机械加工表面质量第八章§9-1机械装配基本问题概述

装配是机器制造的最后一部分生产过程，它包括清洗、拼装、调整、检验、试车、油漆和包装等工作，机器产品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件质量的前提下，由装配工作最终加以保证，因此装配工作对产品的质量具有重要意义。一、装配的生产类型及其特点根据装配产品的批量大小，装配生产类型可分为：大批、大量生产、成批生产和单件小批生产。不同的生产类型，在装配工作的组织形式、装配方法、工艺装配等方面均有较大的区别,各种生产类型的装配工作特点见表9-1。退出上一页机械装配工艺第01页章目录节目录共26页下一页二、零件精度与装配精度的关系：装配精度包括尺寸精度、位置精度；但它同时还应有运动精度，如传动精度、回转精度等。零件的精度越高则装配后的机器精度也就越高，同时零件的个数越少，则在零件加工精度相同的情况下，机器装配后的精度也就越高。这是因为一般零件都有一定的加工误差，零件的加工误差在装配时的积累就影响了装配精度。因此，一般装配精度高的，则要求零件的加工精度也高。但零件的加工精度不但在工艺技术上受到加工条件的限制，而且也受到经济性的制约。对于一些组成零件较多，装配精度又高的机器，即使不考虑经济性，即使尽量提高零件的加工精度来降低积累误差，有时还是达不到装配精度的要求，因此要保证装配精度，不能只靠提高零件的加工精度，在一定程度上还必须依赖于装配的工艺技术。退出机械装配工艺第02页共26页上一页章目录节目录下一页三、装配工作的基本内容：机器的装配主要包括装配、调整、检验、试验、油漆和包装等工作，常见的装配工作有以下几项：1、清洗：机器装配过程中，零、部件的清洗对保证产品的装配质量和延长产品的使用寿命均有重要意义，特别是轴承、密封件、......以及其他有特殊要求的工件更为重要。清洗的目的：去除零件表面或部件中的油污及机械杂质。清洗方法：擦洗、浸洗、喷洗、超声波清洗等。清洗液：煤油、汽油、碱液、各种化学清洗剂。2、连接：在装配过程中有大量连接工作。连接方式有：退出机械装配工艺第03页共26页上一页章目录节目录下一页(1)固定连接：保证装配好后的相配零件间相互位置不变；(2)活动连接：能保证装配后的相配零件间有一定的相对运动；在固定连接和活动连接中，又根据能否拆卸的情况又分为：1）可拆卸连接——连接后仍可将零件拆卸开或重装，而不损坏任何零件。如螺纹连接、键连接、销钉连接等；2）不可拆卸连接：零件连接后不能拆卸，否则，会损坏原有零件。如焊接、铆接、过盈配合等。3）校正、调整与配作校正指产品中相关零部件相互位置的找正、找平及相应调整工作。装配中的配作是指配钻、配铰、配刮及配磨等工作。退出机械装配工艺第04页共26页上一页章目录节目录下一页4）平衡：对于高速、平衡性要求高的机器，为防止使用中出现振动，在装配时，对有关旋转的零部件进行平衡工作。平衡方法有：静平衡法和动平衡法。对于直径大且长度短的零件，一般用静平衡。对于长度较大的零件需采用动平衡。5）检验、试验四、装配单元及装配阶段的划分：

机器产品是由若干零件、合件、组件、部件等组成的，这些零件、合件、组件、部件称为机器的装配单元（基本单元）。退出机械装配工艺第05页共26页上一页章目录节目录下一页零件：——是机器中最基本的单元；合件：——可以是若干永久连接（焊、铆），或者是连接在一个“基础件”上装上少数几个零件，称为合件装配。装配后，有的可能还需加工组件：——在一个基础零件上，连接数个零件组合而成的装配单元。例如：减速器内高速轴、中速轴、低速轴都是一个基体零件，上面装有轴承、齿轮、键等构成三个组件。部件：——在一个基体零件上，连接若干组件和零件组合而成的装配单元。例如：减速机、床头箱、进给箱等。为了便于组织生产和分析装配问题，将机器的装配过程划分为四个阶段：退出机械装配工艺第06页共26页上一页章目录节目录下一页（1）、合件装配（2）、组件装配（组装）：在一个基体零件上，连接数个零件和合件，并确定其相对位置而进行的装配过程。减速箱中的高、中、低速轴的装配。（3）部件装配（部装）：在一个基体零件上，连接数个组件和零件，并确定其相对位置而进行的装配程。主轴箱的装配过程。（4）总装配（总装）：将若干部件、组件、零件安装在一个基体上，这个过程称总装。车床的装配。划分装配单元和装配阶段的优点：

1）可以组织平行的装配作业；2）有关部件可以单位进行调试和试车；3）可进行局部结构改进，而不动整台机器；4）有利于维修。退出机械装配工艺第07页共26页上一页章目录节目录下一页§9-2保证装配精度的方法保证装配精度的方法归纳为：互换法、选配法、修配法和调整法。一、互换法：零件按一定公差加工后，装配时不经任何修配和调整或采用少许修配和调整就能达到装配精度要求的装配方法称互换法，按其互换程度，可分阶段为完全互换法和不完全互换法。1、完全互换法：定义：零件按一定公差加工后，装配时不经任何修配和调整就能达到装配精度要求的装配方法称完全互换法，这种方法是通过控制零件的制造精度来保证机器的装配精度，零件加工误差的规定应使有关零件公差之和小于或等于装配公差。退出机械装配工艺第08页共26页上一页章目录节目录下一页其特点（优点）：①装配过程简单，生产率高；②对工人的技术水平要求不高；③便于组织流水装配和自动化装配；④便于实现零部件专业化生产（生产协作）；⑤便于备件供应及机械维修。由于上述优点，无论何种生产类型，只要零件的公差在经济加工精度或接近经济加工精度的要求，都应采用完全互换法进行装配。2、完全互换法的计算：对于完全互换法就是用极值法解装配尺寸链，正计算时其公式与解工艺尺寸链相同。在这里我们只讲设计计算，也就是反计算，即已知封闭环的公差，求各组成环的公差、偏差。（1）按等公差原则分配封闭环公差：即各组成环的公差相等，其大小为：退出机械装配工艺第09页共26页上一页章目录节目录下一页此方法简单，但从工艺上讲，当各组成环加工难易程度、尺寸大小不一样时，规定各组成环公差相等不够合理，当各组成环尺寸和加工难易程度相近时，采用该法较为合适。（2）按等精度的原则分配封闭环的公差，即使各组成环的精度相等。各组成环的公差值根据基本尺寸按公差中尺寸分段及精度等级确定，然后再给予适当调整使各组成环的公差之和小于封闭环的公差。这种方法在工艺上是合理的。（3）利用协调环分配封闭环公差：

退出机械装配工艺第10页共26页上一页章目录节目录下一页如果在尺寸链中有一些难以加工和不宜改变其公差的组成环，利用前面两种方法都有一定的困难，这时可以先将这些组成环的公差确定下来，只将一个或几个比较容易加工，或在生产上受限制较少和利用通用量具测量的组成环定为协调环，用来协调封闭环和组成环之间的关系。协调环又称“相依尺寸”。那么封闭环的公差为：1）封闭环的公差：2）封闭环的基本尺寸：或

退出机械装配工艺第11页共26页上一页章目录节目录下一页3）封闭环上、下偏差：协调环为增环时：

在解决尺寸链设计计算问题时，先按方法1求各组成环的平均公差，再按加工难易、尺寸大小进行分配和协调。

点击看例题：退出机械装配工艺第12页例题1共26页上一页章目录节目录下一页例1：如图9.1为某双联转子泵的轴向装配关系图，已知各基本尺寸A1=41mm、A2=A4=14mm、A3=7mm。根据要求，冷态下的轴向装配间隙为0.05～0.15mm,试确定各组成环的公差及极限偏差？解：1)画尺寸链图，校验各环基本尺寸。依题意，轴向间隙为0.05～0.15mm,是封闭环， 封闭环公差为，A1为增环， A2、A3、A4为减环。装配尺寸链图如下：2）求封闭环基本尺寸：由计算可知，各组成环公差基本尺寸无误。退出机械装配工艺第13页共26页上一页章目录节目录下一页3）确定各组成环的公差及上、下偏差先按等公差法考虑各环所分配的平均公差

此公差值精度不高，是可以加工的，因此用极值法是可行的。但是还应根据各环加工的难易程度和设计要求来调整公差，A5为一垫片，易于加工和测量，故选A5为协调环（相依尺寸）。A4为标准件，,T4=0.05mm,其余各组成环根据其尺寸和加工难易程度选择公差为:T1=0.06mm,T2=0.04mm,T3=0.07mm,各组成环公差等级约为IT9。各组成环按向体原则标注，确定其上、下偏差为：退出机械装配工艺第14页共26页上一页章目录节目录下一页4）确定协调环的公差及极限偏差：封闭环的中间偏差：各组成环的中间偏差：△1=-0.03mm、△2=-0.02mm、△3=0.035mm、△4=-0.025mm协调环公差为：①②协调环中间偏差为：协调环上、下偏差为：退出机械装配工艺第15页共26页上一页章目录节目录下一页所以协调环的尺寸及上、下偏差为：最后可提各组成环尺寸和极限偏差为：退出机械装配工艺第16页共26页上一页章目录节目录下一页2、不完全互换法：用完全互换法的优点：简单可靠，缺点是从极端情况下推导出的计算公式比较保守。当封闭环公差较小，而组成环数又较多时，则各组成环分得的公差值很小，这就使加工困难，制造成本增加。生产实践证明，加工一批工件，实际尺寸处于公差带中间占大多数，而处于极小或极大值的占很小部分（正态分布），而且在一批工件在装配时，其尤是环数较多时，恰好处于极限尺寸装配在一起，那就更少见了。因此，在成批大量生产中，当装配精度较高，而且组成环数目较多时，采用不完全互换法，即采用概率法计算尺寸链就比较合理。

用概率法解尺寸链，由于将各组成环公差放大，各零件的加工制造方便，成本降低，但在装配时有可能出现废品，但总的来算还是合算的。退出机械装配工艺第17页共26页上一页章目录节目录下一页计算公式：用不完全互换法解尺寸链时，尺寸标注全部按对称公差的形式，这样除了封闭环的公差计算公式不同外，其它计算公式与完全互换法解尺寸链是相同的。封闭环的公差：用概率法计算时，先按各组成环公差值相等计算，即二、选配法在成批大量生产中对于组成环多，而装配精度要求很高的尺寸链，若采用完全互换法，则零件公差过严，甚至无法加工，在这种情况下，可采用选择装配法，这种方法是：各组成环按经济精度制造（即制造公差比要求公差放大了），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。退出机械装配工艺第18页共26页上一页章目录节目录下一页1、选配法的种类：

选取配法有三种：直接选配、分组选配和复合选配。

（1）直接选配法：由装配工人从许多待装配的零件中，凭经验挑选合适的零件装在一起。这种方法的优点：方法简单，零件不必事先分组。缺点：选配零件需较长的时间，装配质量很大程度取决于工人技术水平。不宜用于大量生产。（2）分组装配法：将组成环公差，按完全互换的极值法所求得的值放大数倍（一般为2-4倍）,使能按经济精度加工，然后测量出零件的实际尺寸的大小，进行分组，将相应组的零件分别进行装配,以达到规定的装配精度要求。（3）复合选配法：是上述两种方法的复合，即把零件预先测量分组，装配时再在各相应组中直接选配。退出机械装配工艺第19页共26页上一页章目录节目录下一页三、修配法：1、修配法：在单件小批量生产中装配精度要求高而且环数较多时，如果采用完全互换法将会使有关零件的尺寸精度要求过严，加工困难，若采用不完全互换法，由于零件数量少，无法分组，在这种情况下广泛采用修配装配法。

修配法：就是将机器中有关零件按经济精度制造,装配后。装配后所累积起来的总误差必然超过规定的装配精度的要求,装配时选定某一个组成环进行修配,使之达到规定的装配精度。修配法的方法有：一是按件修配法,即选择一个零件作为修配环；二是合并加工修配法，即装配后加工的方法。三是自身加工修配法(略)。退出机械装配工艺第20页共26页上一页章目录节目录下一页2、采用修配法应注意的问题：1）尽量选择结构简单，重量轻，加工面积小和易于加工的零件为修配环。2）尽量选择独立安装和拆卸的零件为修配环。3）选择的修配环，修配后不能影响其他的装配精度。4）修配环的尺寸公差要合理，不能过大也不能过小。即要保证它有足够的修配量，又不要使修配量过大。四、调整法1、为什么要用调整法：在成批大量生产中，当装配精度要求较高，组成环数目又较多时，也可采用调整法来装配，调整法与修配法在补偿原则上是相似的，只是具体做法不同。退出机械装配工艺第21页共26页上一页章目录节目录下一页调整法：也是按经济加工精度确定各有关零件的公差，由于每个组成环的公差扩大，结果会使装配精度超差，为了保证装配精度，可以通过改变某一零件的位置，或在尺寸链中选定或增加一调节环来补偿误差，以保证装配精度。点击看练习题：

2、调整法的种类：1）移动调整法：是改变零件的位置来达到装配精度要求。这种方法优点：调节过