第三篇 过程装备制造工艺-12装配工艺

第Ⅲ篇过程机械制造的质量要求

12装配工艺12装配工艺

12.1概述

12.2装配尺寸链

12.3装配方法及其选择12.1概述—装配的概念机器的装配：按照规定的技术要求，将若干个零件结合成组件，进一步结合成为部件，或将若干个零件和部件结合成产品的过程。组件装配：将若干个零件按照规定的技术要求，装配到一个基础零件上，构成机器的一部分，如机床主轴组件。部件装配：将若干个零件、组件按规定的技术要求装配到一个基础零件上，往往构成机器的独立工作部分，部件可以单独装配、调试。如床头箱。总装配：将若干个零件、组件、部件按规定的技术要求，装配到基础零件上，使之成为一台完整的机器。装配内容1.清洗对轴承，密封件，精密偶件以及有特殊清洗要求的零件，装配前要进行清洗。目的是去除零件表面的油污及机械杂质。清洗的方法有浸洗、擦洗、喷洗和超声波清洗等。清洗液主要有煤油、汽油等石油溶剂、碱液和各种化学清洗液。2.联接

装配工作的完成要依靠大量的联接，联接方式一般有以下两种：（1）可拆卸联接可拆卸联接是指相互联接的零件拆卸时不受任何损坏，而且拆卸后还能重新装在一起，如螺纹联接、键联接和销钉联接等。（2）不可拆卸联接

不可拆卸联接是指相互联接的零件在使用过程中不拆卸，若拆卸将损坏某些零件，如焊接、铆接及过盈联接等。过盈联接大多应用于轴、孔的配合，可使用压入配合法、热胀配合法和冷缩配合法实现过盈联接。3.校正、调整与配作校正是指产品中相关零部件相互位置的找正、找平，并通过各种调整方法以保证达到装配精度。校正与装配一样有基准问题，校正的基准面力求与加工和装配基准面相一致。调整是指相关零部件相互位置的具体调节工作。通过相关零部件位置的调整来保证其位置精度或某些运动副的间隙。配作是指装配过程中附加的一些钳工和机械加工工艺作，有配钻、配铰、配刮及配磨等。4.平衡

防止运转平稳性要求较高的机器在使用中出现振动，对有关旋转零部件进行平衡作业。常用方法：静平衡法：对于直径较大且长度较小的零件(如飞轮和带轮等)一般采用静平衡法消除静力不平衡。动平衡法：而对于长度较大的零件(如电动机转子和机床主轴等)，为消除质量分布不匀所引起的力偶不平衡和可能共存的静力不平衡，则需采用动平衡法。对旋转体内的不平衡可以采用以下方法进行校正：

(1)用补焊、铆接、胶接或螺纹联接等方法加配质量；

(2)用钻、铣、磨或锉等方法去除质量；

(3)在预制的平衡槽内改变平衡块的位置和数量(如砂轮静平衡即常用此方法)。

5．验收试验机械产品装配完成后，应根据有关技术标准的规定，对产品进行较全面的验收和试验工作，合格后才能出厂。各类产品检验和试验工作的内容、项目是不相同的，其验收试验工作的方法也不相同。此外，装配工作的基本内容还包括涂装、包装等工作。装配的地位装配是产品机械制造中的最后一个阶段；装配工艺和装配质量影响机器质量（工作性能、使用效果、可靠性、寿命等）装配过程中可发现设计错误和加工工艺中的错误；装配是产品的最终检验环节。12.1概述—装配精度装配精度：产品装配后实际达到的精度，包括零部件间的尺寸精度；位置精度；相对运动精度和接触精度零部件间的尺寸精度包括：距离精度是指保证一定的间隙、配合质量、尺寸要求等相关零件、部件的距离尺寸的准确程度。配合精度是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求。车床装配的尺寸B3B1B0B2A2A3A1A0活塞连杆缸体曲轴位置精度反映各零件有关相互位置与装配相互位置的关系。装配精度：产品装配后实际达到的精度，包括零部件间的尺寸精度；位置精度；相对运动精度和接触精度装配的运动精度有①主轴圆跳动；②轴向窜动；③转动精度；④传动精度。装配的运动精度主要与主轴轴颈处的精度、轴承精度、箱体轴孔精度及传动元件自身精度有关。

装配精度：产品装配后实际达到的精度，包括距离精度；位置精度；相对运动精度和接触精度接触精度是指配合表面接触达到规定接触面积的大小与接触点分布情况。接触精度主要影响接触刚度和配合质量的稳定性。上述精度之间的关系：

接触精度和配合精度是距离精度的基础。位置精度又是相对运动精度的基础。装配精度与零件精度的关系：一般来说，零件精度越高，装配精度就越容易保证，即零件精度是保证装配精度的基础，但装配精度并不总是完全取决于零件精度。装配精度的合理保证，应从产品结构、机械加工和装配等方面进行综合考虑。12.1概述—装配的组织形式确定装配的组织形式装配组织形式有固定式装配和移动式装配两种（1）固定式装配全部装配工作都在固定工作地进行，这种装配方式称作固定式装配。根据生产规模，固定式装配又可分为集中式固定装配和分散式固定装配。按集中式固定装配形式装配，整台产品所有装配工作都由一个工人或一组工人在一个工作地集中完成；它的工艺特点是：装配周期长，对工人技术水平要求高，工作地面积大。按分散式固定装配形式装配，整台产品的装配分为部装和总装，各部件的部装和产品总装分别由几个或几组工人同时在不同工作地分散完成；它的工艺特点是：产品的装配周期短，装配工作专业化程度较高。

集中式固定装配多用于单件小批生产；在成批生产中装配那些重量大、装配精度要求较高的产品（例如车床、磨床）时，有些工厂采用固定流水装配形式进行装配，装配工作地固定不动，装配工人带着工具沿着装配线上一个个固定式装配台重复完成某一装配工序的装配工作。（2）移动式装配被装配产品（或部件）不断地从一个工作地移动到另一个工作地，每个工作地重复地完成某一固定的装配工作，这种装配方式称作移动式装配。移动式装配又有自由移动式和强制移动式两种，前者适于在大批大量生产中装配那些尺寸和重量都不大的产品或部件；强制移动式装配又可分为连续移动和间歇移动两种方式，连续移动式装配不适于装配那些装配精度要求较高的产品。

装配组织形式的选择主要取决于产品结构特点（包括尺寸、重量和装配精度）和生产类型。

研究装配的一个重要目的就是在满足机器使用要求，尽可能采用经济公差，或在不致使机械加工带来多大困难的条件下，寻求最有效、经济而又方便的装配方法，以达到整个产品制造效率高、费用低、质量好的目的。为此，在机器设计阶段就需要对机器结构进行尺寸分析，分析有关零件的尺寸公差度机器装配精度的影响，根据生产类型和具体情况确定装配方法，然后才能合理地标注零件制造公差及技术条件。在制订产品装配工艺过程、解决生产中的装配质量问题时，也需要进行这种分析。尺寸链原理是进行尺寸分析和计算的工具。机器由零、部件组装而成，机器的装配精度与零、部件制造精度直接有关。可以从查找影响此项装配精度的有关尺寸入手，建立以此项装配要求为封闭环的装配尺寸链。12.2装配尺寸链—基本概念一、装配尺寸链的基本概念装配尺寸链是产品或部件装配过程中，由相关零件的有关尺寸（表面或轴向间距离）或相互位置关系所组成的尺寸链。装配尺寸链是保证装配精度的依据。特征：封闭性、制约性1、概念查找零件对装配精度的影响；指导制订装配工艺，合理安排装配工序；分析产品结构的合理性。确定经济的、至少是可行的零件加工公差。2、作用和目的除有一般尺寸链的特点外，还有：封闭环十分明显，一定是机器产品或部件的某项装配精度；封闭环在装配后才能形成，不具有独立性（装配精度只有装配后才能测量）；各组成环不是仅在一个零件上的尺寸，而是在几个零件或部件间与装配精度有关的尺寸；装配尺寸链形式较多，有线性尺寸链、角度尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链。3、特点按各环的几何特征和所处的空间位置：

线性尺寸链：由彼此平行的直线尺寸所组成的尺寸链。

角度尺寸链：由角度（含平行度与垂直度）尺寸所组成的尺寸链。平面尺寸链：由处于同一平面内的直线尺寸所组成，但只有某些组成环平行于封闭环。4、分类装配尺寸链是由相关零件、组件和部件中的相关尺寸所形成的封闭尺寸组合装配尺寸链与工艺尺寸链共同点：由一个封闭环、若干个组成环构成，组成环又可分为增环和减环；形式也有长度尺寸链、角度尺寸链、直线尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链等；不同点：工艺尺寸链的各环均属于同一个零件；而装配尺寸链的各环属于不同零件，而且一般地一个零件只有一个组成环；12.2装配尺寸链—装配尺寸链的建立1）看图：看清装配关系，找到各零件的装配基准2）明确装配要求→封闭环遵守最短路线原则：组成环数等于相关零件数，即一件一环3）查找组成环：从封闭环起1、确定封闭环，是在装配后形成的，而且这一环是具有装配精度要求；2、确定各组成环，对装配精度有直接影响的零件尺寸或位置关系；3、确定增减环1、方法和步骤12.2装配尺寸链—装配尺寸链的建立1、方法和步骤先确定反映装配后技术要求的封闭环，然后根据封闭环的要求查找各组成环；采用粘连法，按照“最少环数”原则建立尺寸链图粘连法：即取封闭环两端为起点，沿装配精度方向，以基准面为线索，一个挨一个，直至找到同一基准零件，甚至同一基准面为止。1、方法和步骤

最少环数/最短路线原则——要求装配尺寸链中所占据的组成数目最少，即每个有关零件仅以一个组成环列入；简言之，即“一件一环”。符合最短路线原则的尺寸，就是零件图上必须标注的尺寸，即“设计尺寸”。它们都有一定的精度要求，是通过装配尺寸链的解算而规定的。在零件机械加工中，由于工艺原因而需要通过其它尺寸来间接保证设计尺寸时，才需要经过尺寸换算而产生“工艺尺寸”。1、按一定层次分别建立产品与部件的装配尺寸链2、在保证装配精度的前提下，装配尺寸链组成环可以适当简化。3、一项精度要求可能要建立两个以上的尺寸链才能解决（并联尺寸链）。4、当同一装配结构在不同位置方向有装配精度要求时，应按不同方向建立装配尺寸链。5、遵循最短路线原则。2、应注意的问题2、应注意的问题尺寸链简化：只有当A0的精度要求很高时，才有必要考虑各同轴度误差和导轨直线度误差；否则，均忽略不计。2、应注意的问题最短路线原则/最少环数原则：正确的装配尺寸链，其路线最短，换言之，其环数最少。装配尺寸链(Simulation)最短路线原则装配尺寸链应用于两方面：

(1)正计算—用于验算。

(2)反计算—用于设计。

(3)中间计算法/相依尺寸公差法—将一些比较难以加工或不宜改变其公差的组成环的公差先确定下来，只将极少数或比较容易加工或生产上受限制较小的组成环作为试凑对象。此环即为“相依尺寸”。(协调环)计算方法有：(1)极值法(2)概率法12.2装配尺寸链—装配尺寸链的计算

(1)极值法

极值法正计算与工艺尺寸链同。

极值法反计算:选相依尺寸—选择加工容易或生产上受限制较少的组成环。

1)分析建立装配尺寸链

2)确定组成环公差。①按“等公差”原则确定平均极值公差

②确定组成环上下偏差：根据各组成环加工难易程度对其平均公差进行适当调整确定组成环公差，按入体原则标注。当组成环为标准件时，其公差为定值。当为公共环时，应对其有严格公差要求的那个装配尺寸链的计算，在其余尺寸链为定值。尺寸相近，加工方法相同，可取等公差值。难加工组成环，公差值可稍大些。3)确定协调环及其尺寸公差协调环不允许为公共环或标准件。应选择便于制造及可用通用量具测量的零件。①公差

T(Ay)—协调环公差②计算相依尺寸(协调环)上下偏差

例：如图，冷态下的轴向装配间隙为0.05~0.15mm,A1=41mm,A2=A4=17mm，A3=7mm。求各组成环的公差及偏差。12345A2A0A1A4A3双联转子泵轴向关系简图解:(1)分析和建立尺寸链图封闭环尺寸是A

0A4A1A

3A

2（2）确定各组成环公差：选择A1为“相依尺寸”计算相依尺寸偏差故“相依尺寸”为：

基本尺寸

ES

EI

A141A2-17A3-7A4-17

+0.009+0.018+0.015+0.018

+0.05000

A00+0.15

+0.05

(2)概率法极值法优点是简单可靠,缺点是在封闭环公差较小组成环数量较多时，各组成环公差会很小，使零件加工困难，增加零件制造成本。因此，在成批生产或大量生产中，当装配精度要求高，组成环数目又较多时，应用概率法解尺寸链比较合理。装配尺寸链的计算

1)各环公差计算

独立随机变量之和的均方根误差σ0

与这些随机变量相应的值σi有如下关系:

在装配尺寸链中,其组成环是彼此独立的随机变量，因此作为组成环合成封闭环的数值也是一个随机变量。

当尺寸链中各组成环的尺寸误差分布都遵循正态分布规律则其封闭环必将遵循正态分布规律此时尺寸的随机误差即尺寸的分散范围为其均分均误差的6倍。令尺寸的公差为T(Ai)=6σ

，则封闭环公差为:如零件尺寸不属于正态分布时，则引入一个相对分布系数K，则有：

不同分布曲线的相对分布系数值见下表：

1.17

-1.171.4

1.73

1.22

1

k

-0.26

0.260.23

0

0

0

e分布曲线内尺寸外尺寸偏态分布瑞利分布均匀分布三角分布正态分布分布特征

2）各环平均尺寸的计算（对称公差法/平均偏差法）对称公差法：将所有组成环的尺寸变为对称公差，组成环的基本尺寸也发生改变，然后，利用变换后的平均基本尺寸和对称公差进行计算。

2）各环平均尺寸的计算（对称公差法/平均偏差法）平均偏差法：先求出各组成环的中间偏差。当组成环的尺寸分布属于对称分布，且分布中心与公差带中心重合，则平均偏差等于中间偏差。然后利用下列公式求出封闭环的中间偏差Δ0及其上偏差ES0和下偏差EI0。例：如图利用概率法求各组成环公差及上下偏差(设各零件加工符合正态分布)。解：(1)分析和建立装配尺寸链封闭环尺寸为:12345A2A0A1A4A3A

0A4A1A

3A

2(1)确定各组成环公差。相依环公差:确定各环公差:(2)计算相依尺寸的平均尺寸(3)计算相依尺寸及其偏差。12.3装配方法及其选择选择装配方法的实质，就是在满足装配