1、第篇 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
2、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
3、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，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：(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
4、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： 距离精度包括零
5、部件间的轴向间隙、轴向距离、轴线间距。 配合精度是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求，如轴承中轴颈与轴承孔的配合间隙。,车床装配的尺寸,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,装配的运动精度有主轴圆跳动；轴向窜动；转动精度；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
6、响接触刚度和配合质量的稳定性。,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、分散式固定装配和固定流水式装配,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
7、点是：装配周期长，对工人技术水平要求 高，工作地面积大，多用于单件小批量生产。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，可提高装配场地的利用率及装配效率。,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。 工人操作专业化程度更高，装配周期更短，装配质量也比较稳定，是固定式装配的高级形式
8、。,（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。,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对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
9、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。,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封闭尺寸组。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
10、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
11、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、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、遵循最短路线原则，即一环一件原则。,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，
12、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
13、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。按“等公差”原则确定平均极值公差,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。 公差T(Ay)协调环公差,计算相依尺寸(协调环)上下偏差,例：如图，冷态下的轴向装配
14、间隙为0.050.15mm, A1=41mm, A2=A4=17mm，A3=7mm。求各组成环的公差及偏差。,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,（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：,(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0 与这些随机变量相应的值i 有如下关系:
15、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)=6 ，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：,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
16、）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0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:,(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，就是在满足装配精度要求的条件下选择相应的经济合理的解装配尺寸链的方法。 在生产中常用的保证装配精度的方法有：互换装
17、配法、分组装配法、修配装配法与调整装配法。 互换法、选配法、修配法、调整法。,零件互换后仍能达到装配精度的要求，取决于零件的加工精度，实质是通过控制零件的加工误差来保证装配精度。,(1)完全互换装配法(极值法)在全部产品中，装配时各组成环零件不需挑选或改变其大小或位置，装入后即能达到封闭环的公差要求。,条件：各有关零件的公差之和小于或等于装配允许公差。式中 TOL 封闭环极值公差T装配允许公差,一、互换装配法完全互换装配法,一、互换装配法完全互换装配法,优点：装配过程简单，装配生产率高；对工人的技术水平要求不高；便于组织流水线及自动化装配；容易实现零部件专业协作；便于备件供应及维修工作。 缺点
18、：在装配精度高，环数较多时就难以满足零件加工经济精度要求。 适用：在满足零件加工经济精度情况下，首先考虑选用完全互换； 主要用于低精度或高精度但组成环少的装配。,条件：相关零件公差平方之和的平方根小于或等于装配允许公差。式中 TOS封闭环统计公差k 封闭环的相对分布系数k i 第i个组成环的相对分布系数,一、互换装配法统计互换装配法,(2)统计互换装配法/大数互换装配法(概率法)在绝大多数产品中，装配时各组成环零件不需挑选或改变其大小或位置，装入后即能达到封闭环的公差要求。,一、互换装配法统计互换装配法,用极值法计算各组成环的公差结果有时候难于满足零件的经济加工精度要求甚至很难加工，因此，采用
19、统计互换装配法的实质是适当放大零件公差来达到装配精度。 计算方法：概率法 优点：放大了零件制造公差，零件加工容易，成本低。 缺点：有极小部分产品达不到装配精度(正常情况0.27%)。 应用：统计互换装配法常用于大批量生产、装配精度要求较高环数较多(大于4)的情况。,应用于成批大量生产时组成环不多装配精度很高情况下。 实质是将各组成环公差放大按经济精度加工，然后选择合适的零件进行装配，来保证装配精度。 分类：直接选配法、分组选配法和复合选配法。,二、分组装配法/选配法,二、分组装配法/选配法,（1）直接选配法由装配工人在许多待装配的零件中凭经验挑选合适的零件装配在一起保证装配精度。如活塞环与活塞
20、的装配。优点：简单缺点：选配时间长；不宜在有节拍的生产中用。,二、分组装配法/选配法,（2）分组选配法将被加工零件的制造公差放宽几倍, 零件加工测量后分组（公差放宽几倍分几组），并按对应组进行装配以保证装配精度的方法。如活塞销与活塞销孔的装配。优点：零件加工精度要求不高，而能获得很高的装配精度；同组零件可以互换。缺点：增加零件的存贮量，增加了零件的测量分组工作，使零件的贮存运输工作复杂化。 应用：适用于配合精度很高，组件很少的情况下。,二、分组装配法/选配法,（2）分组选配法注意事项如下：1) 配合件的公差应相等，公差的增加要同一方向，增大的倍数就是分组数，这样才能在分组后按对应组装配而得到预
21、定的装配性质及精度。2) 配合件表面粗糙度、形位公差必须保持原设计要求，不能随着公差的放大降低粗糙度要求和放大形位公差。3) 要采取措施,保证零件分组装配中都能配套不产生某一组零件由于过多或过少,无法配套而造成积压和浪费。4）分组不宜过多。5）应严格组织对零件的精密测量、分组、识别、保管和运送等工作。 6）要有效地使用分组选配法，关键是保证分组后各相应组的配合精度和配合性质满足装配精度要求。,例：如图所示，连杆小头孔的直径为 mm， 活塞销的直径为 mm, 其配合间隙要求为0.0025mm0.0075mm,因此，生产上采用分组装 配法，将活塞销直径公差放大四倍为 ，连杆小头孔直径公差亦放大四倍
22、为 ,再分为四组相应进行装配, 就可以保证配合精度和性质，如下表：,二、分组装配法/选配法,二、分组装配法/选配法,二、分组装配法/选配法,活塞销与活塞的装配关系 1活塞销；2-挡圈；活塞,二、分组装配法/选配法,（3）复合选配法(组内选配法)先将零件测量分组，然后在组内再直接选配。配合件组内公差可不等，装配精度可达很高。如气缸与活塞的装配。,三、修配装配法,在单件小批生产中，装配精度要求高而且组成件多时，互换法不能采用，此时多采用修配装配法。 对于装配精度要求较高的多环尺寸链，各组成环按经济精度加工，选其中某一零件为修配环，并预留修配量，在装配过程中用手工挫、刮、研等方法修去该零件上的多余部
23、分材料，使装配精度满足技术要求，这种方法称为为修配法。补偿环被去除材料的厚度称为补偿量或修配量。 修配法一般采用极值公差公式计算。 优点：能利用较低的制造精度来获得很高的装配精度。 缺点：劳动量大，要求工人技术水平高，不易预定工时，不便组织流水线。,修配环一般应满足以下条件： 1)尺量选择结构简单、重量轻、加工面积小、易加工的零件；2)尽量选择容易独立安装和拆卸的零件；3)不应为公共环，即该件只与一项装配精度有关，而与其它项装配精度无关。,三、修配装配法,修配环的选择,修配方法独件修配法；合并加工修配法；就地加工修配,独件修配法：选择一个固定零件作修配环； 合并加工修配法：将两个或多个零件合并
24、进行加工修配； 就地加工修配法：机器总装时自已加工自已的方法。,三、修配装配法,当采用完全互换法装配时，各组成环的公差分别为T1、 T2、 、Tm，则封闭环公差为T0= T1+ T2+ Tm。 当采用修配装配法时，将各组成环公差在上述基础上放大为T1、T2、Tm，则封闭环公差为T0= T1+ T2+ Tm。 显然，T0T0，此时最大修配量为Z0=T0-T0。 采用修配法装配时，解尺寸链的主要问题是：在保证补偿量足够且最小的原则下，计算补偿环的尺寸。,三、修配装配法,调整装配法在原则上与修配法相似，但具体方法不同。在调整法中，各组成环均按经济精度加工，选一调整环加入尺寸链，在装配时通过改变调整件
25、的位置或改变调整环的尺寸来补偿封闭环过大的累积误差以达到装配精度要求。 装配可达较高的精度，效率比修整法高。 分可动调整法、固定调整法、误差抵消调整法三种。,四、调整装配法,1、可动调整法,改变某一零件的位置(移动、旋转或移动旋转同时进行)来达到装配精度的方法。,四、调整装配法,轴承挡圈,楔块,四、调整装配法,1、可动调整法,可动调整法实例,特点：调整过程中不需拆装零件，零件精度 不高可达较高装配精度，调整方便，应用很广。 缺点：需增加一套调整机构，增加了结构复杂 程度。,组成环均按加工经济精度制造，通过更换不同尺寸的调整件补偿封闭环的累积误差，来达到装配精度要求,这种装配方法，称为固定调整装
26、配方法。 固定调整装配方法适于在大批大量生产中装配那些装配精度要求较高的机器结构。在产量大、装配精度要求较高的场合，调整件还可以采用多件拼合的方式组成。这种调整装配方法比较灵活，它在汽车、拖拉机生产中广泛应用。 固定调节法的主要问题是决定作为调节件尺寸间隔及分组问题。,四、调整装配法,2、固定调整法,在装配中通过调整零部件的相对位置，使加工误差相互抵消，达到或提高装配精度的要求。 例如车床主轴装配中调整前后轴承的径向跳动方向来控制主轴的径向跳动。在滚齿机工作台分度蜗轮装配中，调整蜗轮和轴承的偏心方向来抵消误差，提高分度蜗轮工作精度。 适于在小批生产中应用。,四、调整装配法,3、误差抵消调整法,需考虑的主要因素：机器的结构特点及技术要求、生产类型、生产条件装配组织形式等。 优先选择完全互换法，在生产批量较大、组成环又较多时应考虑采用不完全互换性；在封闭环精度较高，组成环数较少时还可考考虑采用选配法，只有在用上述方法使零件加工很困难或不经济时，特别在中小批生产时，才适宜采用修配法或调节法。,五、装配方法的选择,五、装配方法的选择,
