机械装配工艺-机械装配工艺

第九章机械装配工艺9.1机械装配工艺基本问题概述9.2保证装配精度的方法9.3装配工艺规程的制定本章提要本章提要

任何机械设备或产品都是由若干零件和部件组成。根据规定的技术要求将有关的零件接合成部件，或将有关的零件和部件接合成机械设备或产品的过程称为装配，前者称为部件装配，后者称为总装配。本章重点介绍为达到装配精度而采取的四种装配方法、各自优缺点和使用场合以及以装配精度相关的尺寸链求解算法。为了对装配有一个最基本的感性认识，请先看下面的例子。举例汽车多孔闭式喷油器装配过程9.1机械装配基本问题概述1、各种生产类型的装配特点

机械装配的生产类型按生产批量可以分成以下三种。生产类型不同，其装配工作的特点也有所不同。单件小批生产大批和大量生产成批生产装配装配工艺主要是互换装配法，只允许少量简单的调整，工艺过程划分较细，即采用分散工序原则，要求有较高的均衡性和严格的节奏性。其组织形式是在高效工艺装备的物质条件基础上，建立起移动式流水线以至自动装配线。装配方法以修配法及调整法为主，互换件比例较小，工艺上灵活性较大，工艺文件不详细，多用通用装备，工序集中，组织形式以固定式为主，装配工作的效率一般较低。装配工作特点则介于上面两种生产类型之间。2、零件精度与装配精度的关系为了使机器具有正常工作性能，必须保证其装配精度。机器的装配精度通常包括三个方面含义：尺寸精度如一定的尺寸要求、一定的配合相互位置精度如平行度、垂直度、同轴度等运动精度如传动精度、回转精度等

零件的加工误差在装配时，会产生积累误差，如果超出装配精度指标所规定的允许范围，则将产生不合格品。因此一般装配精度要求高的，则要求零件精度也高，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，而且受到经济性的制约。因此要求达到装配精度，就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。在装配精度要求较高、批量较小时，尤其是这样。3、装配中的连接方式连接方式固定连接活动连接能保证装配好后的相配零件间相互位置不变能保证装配好后的相配零件间有一定的相对运动在装配中，零件的连接方式可分为：3、装配中的连接方式

在固定连接和活动连接中，又根据它们能否拆卸的情况不同,分为可拆卸连接和不可拆卸连接两种。所谓可拆卸连接是指这类连接不损坏任何零件，拆卸后还能重新装在一起。这样就有四种不同的连接方式，可以用四种不同的方法实现：固定不可拆卸连接连接方式焊接、镏接、过盈配合、金属镶嵌件铸造、粘接剂粘合、塑性材料的压制等实现方式固定可拆卸连接实现方式各种过渡配合、螺纹连接、圆锥连接等活动可拆卸连接实现方式可由圆柱面、圆锥面、球面和螺纹面等的间隙配合以及其它各种方法来达到活动不可拆卸连接实现方式这种连接用得较少，如滚珠和滚柱轴承、油封等9.2保证装配精度的方法互换法调整法选配法修配法保证装配精度的方法

零件按一定公差加工后，装配时不经任何修配和调整即能达到装配精度要求的装配方法称为互换法。按其互换程度，互换法可分为完全互换法和不完全互换法。

（1）完全互换法零件加工误差的规定应使各有关零件公差之和小于或等于装配公差，可用下式表示：

（1）式中 ——封闭公差(装配公差)； ——各有关零件的制造公差；

n ——包括封闭在内的总环数。1、互换法（1）完全互换法按式（1）制定零件公差，在装配时零件是可以完全互换的，故称“完全互换法”，其优点是：装配过程简单，生产率高对工人技术水平要求不高便于组织流水装配和自动化装配便于实现零部件专业化协作备件供应方便但是，在装配精度要求高，同时组成零件数目又较多时，就难以实现对零件的经济精度要求，有时零件加工非常困难，甚至无法加工。

由此可见，完全互换法只适用于大批、大量生产中装配精度要求高而尺寸链环数很少组合或装配精度要求不高的多环尺寸链的组合。要做到完全互换装配，必须根据装配精度的要求把各装配零件有关尺寸的制造公差规定在一定范围内，这就需要进行装配尺寸分析计算。根据零件加工误差的规定原则，从式（1）可以看出，完全互换法是用极大极小法解尺寸链。“相依尺寸公差法”在装配尺寸链中是经常用到的，而相依尺寸的有关公式可推导如下：

（2）

式中——组成环(相依尺寸除外)的公差；——相依尺寸的公差；——封闭环的公差。（1）完全互换法（1）完全互换法同样理由，可得到计算相依基本尺寸及相依尺寸上、下偏差公式：若相依尺寸Aj为减环时（ξi=1），有：当相依尺寸Ai为增环时（ξi=1），有：若相依尺寸是增环,则上、下偏差分别为：若相依尺寸是减环,则上、下偏差分别为：例题1：解组成环尺寸、公差及偏差。图1为某双联转子（摆线齿轮）泵的轴向装配关系图。已知各基本尺寸为：＝0，＝41mm，==17mm，＝7mm。根据要求，冷态下的轴向装配间隙＝mm，=0.1mm。求各组成环尺寸的公差大小和分布位置。求解步骤和方法如下：

①画出装配尺寸链图，校验各环基本尺寸。

可见各环基本尺寸确定无误。图1双联转子的轴向装配关系图观看动画1－机体；2－外转子；3－隔板；4－内转子；5－壳体

为了满足封闭环公差＝0.1mm的要求，各组成环公差的总和不得超过0.1mm，即：在具体确定各值的过程中，首先可按各环为“等公差”分配，看一下各环所能分配到的平均公差的数值，即：由所得数值可以看出，零件制造加工精度要求是不高的，能加工出来，因此用极值解法的完全互换法装配是可行的。但还需要进一步按加工难易程度和设计要求等方面考虑过各环的公差进行调整。②确定各组成环尺寸公差大小和分布位置③确定相依尺寸的公差和偏差很明显，相依尺寸环的公差值应根据（9.2）求得：（相当于8级精度公差）两相依尺寸的上、下偏差可根据式（4）和式(5)计算。由于的公差已确实为0.049mm，故上下偏差中只要求出一个即可得解。具体计算如下：根据式（5）：

求得（2）不完全互换法不完全互换法又称部分互换法，其实质是将尺寸链中的各组成环公差比用完全互换法时放宽，以使加工容易，成本降低。当各组成环按正态分布时，用概率法求得的组成环平均公差比极值法扩大倍，这仅适用于大批、大量的生产类型。当各组成环和封闭环的尺寸按正态分布时，用概率法求解尺寸链的基本公式有：①装配公差（封闭环公差）与各有关零件公差之间的关系式：（８）②各环算术平均值之间的关系式：（９）（2）不完全互换法③各环中间偏差之间的关系式：（１０）在计算出有关一半的平均尺寸（或）及公差（或）后，各环的公差应对平均尺寸注成双向对称分布，即写成（或）的形式，然后根据需要，可再改注为具有基本尺寸及相应的上、下偏差的形式。用概率法之所以能扩大公差，是因为在正态分布中取，并没有包括工件尺寸出现的全部概率，而是总体的99.73%，这样做，可能能0.27%的部件装配后不合格，其不合格率常常可以忽略，或者进行调配，故称“不完全互换法”或“部分互换法”，此法在生产上则是经济的。（2）不完全互换法用概率法计算时，可先按下式估算公差的平均值：（11）式中n——包括封闭环在内的总环数。若基本上满足经济精度要求，就可按各组成环加工的难易程度合理分配公差。显然，在概率法中试凑各组成环的公差，经在极值法中要麻烦得多，为此更应该利用“相依尺寸公差法”，由式可得到（1２）（2）不完全互换法例题２：在图２所示的尺寸链中，用不完全互换法来估算实际生产的间隙的分布范围，实际上这是一个正计算问题。已知：图２极值法与概率按式（8）可得（2）不完全互换法按式（9）求封闭环平均尺寸和实际分布范围的上、下偏差，得：及这证明，在实际上尺寸的波动范围要比按极值法计算的范围小一些，如图9.3所示。也就是说，若按概率法计算，尺寸、、的、的公差可以放大些。若与极值法相同，预先确定，，，则作为相依尺寸的公差可按式（12）求出：（2）夸不完全家互换法即尺寸握的公差短比按极打值法计唯算扩大室了近一班倍。用前面序的极值科法算出软来的为了验算识结果的正钞确性，可忌将上面的捞结果作正容计算：即说明上医面的计色算是正纯确的。2、选配掌法选配法签的实质糟是将相宽互配合销的零件娇按经济娱精度加见工，即狱把尺寸睁链中组爷成环的晓公差放拐大到经劈燕济可行考的程度齐，然后桐选择合塑适的零遵件进行泛装配，捞以保证糕封闭环觉的精度肉达到规鲁定的技平术要求闻。采用选湿配法，凑能达到切很高的蔽装配精牌度要求市，而又犹不增加颈零件机恨械加工棋费用和财困难，道它适用蓝于成批送或大量中生产时痛组成的顷零件不盯太多而详装配精侧度要求卸很高的胶场合。（1）薄选配法到的种类选配法分掉为三种：选配法直接选配法分组选配法复合选配法2、选粱配法（1）默选配法肠的种类①、直接偏选配法由装配椒工人从敲许多待恢装配零粮件中，投挑选合的适零件盗装在一赠起。可岭以省去望零件分炎组工作坑，但是朝要想选臣择合适怒的零件休往往需秒要花费维较长时严间，并域且装配浆质量在傲很大程荣度上决某定于工疏人的技议术水平尝。②、分组挣选配法将组成环庸的公差按叠完全互换府法求得的脆值，加大因倍数（一帮般为2至敢4倍），世使其能按往经济精度榜加工，然责后将加工悲后零件按愁测量尺寸闪分组，再项按对应组跟分别进行矩装配，以芹满足装配续精度要求盐。（1）召选配法践的种类③、复合挂选配法就是这尖述两种冰方法的线复合使炭用，即跟把加工睁后的零趴件进行鲜测量分碗组，装塞配时再拨在各对跨应组中染直接选咏配。上述三料种方法榜，由于沿直接选势配和复遮合选配夹方法，略在生产陈节拍要饲求严格以的大批悦、大量烂流水线椅装配中慰使用有球困难，味实际生员产中多湾采用分活组选配塑法。下加面着重拖讨论分午组选配脊法。（２）枪分组选企配的一坡般要求要保证分组后各组的配合精度性质与原来的要求相同。为此，要求配合件的公差范围应相等，公差的增加要向同一方向，增大的倍数相同，增大的倍数就是分组数。要保证零件分组后在装配时能够配套。分组数不宜太多。尺寸公差放大到经济加工精度就行，否则由于零件的测量、分组、保管的工作复杂化容易造成生产紊乱。配合件的表面粗糙度、形状和位置误差必须保持原设计要求，决不能随着公差的放大而降低粗糙度要求和放大形状及位置误差。应严格组织对零件的测量、分组、标记、保管和运送工作。（3）退分组选垂配应用摇举例图3活塞与活塞销组件图活塞销活塞销活塞某种发双动机的并活塞销挖与活塞榜销孔的芬装配如夫图3所抱示，采用分组村装配法。假设活弃塞销与椒销孔的尝基本尺乞寸d、本D均为28缺mm，装疤配技术要饮求规定冷森态装配时销宇与销孔胃间应有粉0.0奏025滥～0.洲007粘5mm过盈量润，即：则可求积得若销朝与销孔组采用完鸭全互换法装配，讽其公差按色“等公差压法”分配项，则它们酸的公差为耐：（3）途分组选平配应用重举例按基轴制原则标注偏差，则其尺寸为：

很明显，这样精确的销子是难以加工的，制造很不经济，故生产上常采用分组装配法将它们的公差值均按同向（尺寸减小方向）放大四倍，则活塞销尺寸为，活塞销孔尺寸为。这样，销轴外圆可用无心磨削加工，销孔可用金刚镗加工，然后用精密量具测量，按尺寸大小公成四组，用不同颜色标记，以便进行分组装配。具体分组情况见下表：表9.3单活塞销庙和活塞销饲孔的分组缎尺寸组号标志颜色活塞销直径分组尺寸范围活塞销孔直径分组尺寸范围最大值最小值1234浅蓝红白黑28.0000～27.997527.9975～27.995027.9950～27.992527.9925～27.990027.9950～27.992527.9925～27.990027.9900～27.987527.9875～27.98500.00250.00250.00250.00250.00750.00750.00750.00753、修刺配法在单件搬小批生缝产中，士当装配怖精度要顿求高而姿且组成谅环多时棚，完全书互换法割或不完梳全互换益法、选恒配法均即不能采记用。此每时可将座零件经鉴济精度永加工，洗而在装闷配时通镰过修配响方法改搏变尺寸撇链中某霸一预先核规定的云组成环精尺寸，莲使之能丝式满足装再配精度宴要求。庙这个被苏预先规兴定的组市成环称热为“修配环苹”，这种戏装配方垂法称为修配法。可分为池：按件修配架法、合并页加工修配谢法和自身衣加工修配恢法。采用修配任法时应该欢注意以下擦事项：（１）沃应该正案确选择找修配对梢象，首瓶先应该李选择那暮些只与搁本项装浓配精度电有关而幸与其它匠装配精掩度项目雪无关的崭零件作喝为修配鸽对象（员在尺寸罚链关系忙中不是裕公共环厌）。然或后再考亲虑其中抄易于拆银装，且汗面积不项大的零洪件作为恼修配件茶。（２）应秀该通过装障配尺寸链璃计算，合贷理确定修闯配件的尺醋寸公差，已既保证它嫩具有足够学的修配量堆，又不要行使修配量洪过大。4、调江整法在调整法植中，一种非是用一个白可调整的饮零件来调竞整它在装冻备中的位练置以达到是装配精度伏，另一种伤是增加一潮个定尺寸往零件（如司垫片、垫凑圈、套筒怠）以达到凑装配精度油。前者称巧为移动调整舟法，后者翁称为固定调非整法。两种否零件都济起到补惯偿装配狮累积误够差作用狠，故称喜为补偿件。（１）移动调整鼻法所谓移动返调整法，常就是用改摩变补偿件束的位置（移动笼、旋转纳或移动缴和旋转伐二者兼贤用）以昆达到装配精度访的，调典整过程剩中不需妇拆卸零总件，故笛比较方给便。如图4所筛示的结构宁是靠转动火螺钉来调喉整轴承外环相对况于内环叶的位置泡以取得岭合适的励间隙或红过盈。图4轴向间隙的调整观看动画外环内环（１）移动调搁整法又如图5提，为了保映证装配间炸隙搭,某加工一个节可移动的登套筒（补熔偿件）来裤调整装配修间隙。还令有在机床绣导轨结构具中常用锲饰铁调整来拘得到合适洽的间隙；累自动机械树分配轴上溜的凸轮是肌用调整法慈装配并调脾整到合适忍位置后，鉴再用销钉蔽固定在已若调好的位钱置上的。套筒图5齿轮与轴承间隙的调整（2）固刑定调整法这种装配彻方法，是肯在尺寸链望中选定一弓个或加入语一个零件乳作为调整微环。作调施整环的零型件是按一钳定的尺寸辅间隔级别进制成的一测组专门零亡件，根据弃装配需要取，选用其摆中某一级案别的零件箭来作补偿尤从而保证泽所需要的锐装配精度玩。常用的略补偿有垫毕圈、垫片茅、轴套等昨。采用固茧定调整法榨时，为了讲保证所需倍要的装配生精度，最很重要的问晌题是如何准确定补偿副件的尺寸恼的计算方帮法。9.3准装配称工艺规椒程的制追订1、装配工艺脂规程的内估容：①制定音出经济松合理的筐装配顺锄序，并泰根据所梅设计的干结构特狂点和要脾求，确傍定机械淹各部分佳的装配鸭方法；②选择束和设计批装配中赴需用的衫工艺装漆备，并物根据产填品的生翠产批量榆确定其隙复杂程闲度；③规定娱部分装脱配技术搁要求，壁使之达句到整机耐的技术爬要求和勉使用性伍能；④规定驾产品的咬部件装缠配和总尤装配的欣质量检装验方法耕及使用筛工具；⑤确定装因配中的工傅时定额；⑥其它需颤要提出的冠注意事项肚及要求。2、装配奇工艺规程蔬的制订步骡骤和方法（１）产品分盼析①研究产惹品图纸和凑装配时应叠满足的技评术要求；②对产品睛结构进行简分析，其版中包括装峰配尺寸链食分析、计常算和结构哪装配工艺停分析；③装配会单元的集划分。对复杂的意机械，为蓄了组织装怖配工作的兄平行流水紫作业，在格制订装配饲工艺中，今划分装配缝单元是一矛项重要工季作，装配线单元一般茅分为五种世等级：零件、怨合件、越组件、捉部件和赶机器。装配单元吐系统示意论图合件1组件1部件1机器组件2合件2部件2部件3组件3组件4合件3合件4合件5零件（１）产度品分析零件――组成呢机器的基客本单元。誓一般零件历都是预先鉴装成合件坦、组件或辞部件才进位入总装，雷直接装入矮机器的零策件不太多点。合件――合攻件可以奸是若干母零件永丈久连接菊或者是红连接在既一个“赛基准零薯件”上崇的少数糟零件的退组合。注合件组染合后，祖有可能眠还要加算工。图素６即属蹄于合件传，其中古蜗轮属蓝于“基雹准件”序。组件――组件回是指一个储或几个合演件与几个讽零件的组艇合。图7搅即属于组喷件，其中存蜗轮与齿挡轮的组合痰是事先装面好的一个铁合件，阶播梯轴即为勾“基准件堡”。部件――一个惑或几个组洗件、合件呢和零件的浓组合。机器――也赤称产品勉，它是州由上述柴全部装丧配单元里结合而鹊成的整存体。图6合件图7组件（２）炼装配组黎织形式驶的确定组织形肾式一般慢分为固定式和移动式两种。固昂定式装配幕可直接在龟地面上进跟行和在装胳配台架上泰分工进行下。移动式叠装配又分赔为连续移唐动式和间隙移动洽式。可在小氧车上或输光送带上进扑行。装配朗形式的选圾择，主要惜取决于产吼品结构特拼点（尺寸豆或重量大机小）和生继产批量。（３）英装配工衫艺过程钉的确定<1>夜装配顺色序的确遭定装配顺纹序主要忠根据装春配单元时的划分勉来确定稠，即根辨据单元处系统图酿画出装尤配工艺澡流程示倡意图，剂此项工末作是制昆订装配木工艺过虚程的重订要内容蒸之一。柏图9.杆16(种a)为使一个部葡件装配欲工艺流症程示意途图。检验2零件检验1组件合件基准件部件零件钻孔攻丝合件零件基准件零件基准件基准件图9.16(a)装配工艺流程示意图<1>装龄配顺序的但确定无论哪一燥等级的装丙配单元的治装配，都洋要选定某间一零件或国比它低一制级以下的肌装配单元对作为基准津件，首先告进入装配纵工作；然乳后根据结辈构具体情敞况和装配议技术要求嘴考虑其它董零件或装载配单元装揭入的先后惭次序。总访之，要有浇利于保证校装配精度泰以及使装诉配连接、泰校正等工扎作能顺利弓进行。一疾般次序是臭：先下后战上，先内孔后外，先池难后易，掌先重大后脖轻小，先绒精密后一寸般。装配工艺誉过程举例(1)(2)(3)(4)(5)(6)下面以信汽车多嚼孔闭式宇喷油器凑的装配切过程为既例说明慨：<2>装宏配工作基斩本内容的序确定①清洗。婆进入装配辩的零件必诱须进行清井洗，清洗梳工作对保三证和提高跪机器装配傲质量，延熔长产品使菠用寿命有处