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1、第七章 机器装配工艺 第一节 概述 第二节 装配尺寸链 第三节 保证装配精度的方法 第四节 装配工艺规程制订,第一节 概述 一台机器一般是由若干零件、组件和部件所组成，其中零件是组成机器的基本单元。根据规定的技术要求，将零件先组合成组件，再进一步组合为部件以致整个机器的过程，分别称为组装、部装和总装。对应的成品分别称为组件、部件和机器（或产品）。 一、装配工作的基本内容 机器装配是产品制造的最后阶段，装配过程中不是将合格零件简单地连接起来，而是要根据装配的技术要求，通过调整、修配、校正和反复检验等一系列工艺措施，最终保证产品质量要求。,一、装配工作的基本内容 1.清洗 机械装配过程中，零、部件
2、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的意义。清洗的目的是去除零件表面或部件中的油污及机械杂质。清洗方法有擦洗、浸洗、喷洗和超声波清洗等。常用的清洗液有煤油、汽油、碱液及各种化学清洗液等。 清洗方法和清洗液种类的选择应根据被清洗零件的材料、批量以及油污、杂质的性质等来选用。,2.联接 在装配过程中有大量的联接工作，联接的方式一般有两种：可拆卸联接和不可拆卸联接。 可拆卸联接是指在装配后可以很容易拆卸而不损坏任何零件，且拆卸后仍可重新装配在一起的联接。常见的可拆卸联接有螺纹联接、键联接和销联接等。 不可拆卸联接是指在装配后一般不再拆卸，如要拆卸会损坏其中的某些零件的联接。常见的不
3、可拆卸联接有焊接、铆接和过盈联接等。,3.校正与配作 在产品装配过程中，特别在单件小批量生产时,为了保证装配精度，常需进行一些校正和配作。这是因为完全靠零件精度来保证装配精度往往是不经济的,有时甚至是不可能的。 校正是指产品中相关零、部件间相互位置的找正、找平并通过各种调整方法以保证达到装配精度要求。配作是指配钻、配铰、配刮及配磨等，配作是和校正调整工作结合进行的。,4.平衡 平衡有静平衡和动平衡两种。对于直径较大、长度较小的零件（如带轮和飞轮等），一般只需进行静平衡；对于长度较大的零件（如电机转子和机床主轴等），则需进行动平衡。 对旋转体的不平衡量可采用下述方法校正： 1）用钻、铣、磨、锉、
4、刮等方法去除重量； 2）用补焊、铆接、胶接、喷涂、螺纹联接等方式加配重量； 3）在预设的平衡槽内改变平衡块的位置和数量（如砂轮的静平衡）。 5.验收试验 机械产品装配完后，应根据有关技术标准和规定，对产品进行较全面的检验和试验工作，合格后才准出厂。金属切削机床的验收试验工作通常包括机床几何精度的检验，空运转试验，负荷试验和工作精度试验等。除上述装配工作外，油漆、包装等也属于装配工作。,二、装配的组织形式 1.固定式装配 固定式装配是将产品和部件的全部装配工作安排在一固定的工作地上进行，装配过程中产品位置不变，装配所需的零、部件都汇集在工作地附近。 2.移动式装配 移动式装配是将产品或部件置于装
5、配线上，通过连续或间歇的移动使其顺次经过各装配工作地从而完成全部装配工作。移动式装配有固定节奏和自由节奏两种装配方法。 移动式装配的特点是，较细地划分装配工序，广泛采用专用设备及工装，生产效率高，对工人水平要求较低，质量容易保证，多用于大批量生产。,三、装配精度 1.装配精度的概念 机器的质量是以其工作性能、使用效果、精度和寿命等作为指标进行综合评定的。它主要取决于结构设计、零件质量及其装配精度。 装配精度一般包括零、部件间的相互距离精度、相互位置精度和相对运动精度。 1）相互距离精度 相互距离精度是指相关零、部件间的距离尺寸的精度，包括间隙、配合要求。例如，卧式车床前后两顶尖对床身导轨的等高
6、度。,2）相互位置精度 装配中的相互位置精度是指相关零、部件间的平行度、垂直度、同轴度及各种跳动等。例如，台式钻床主轴轴线对工作台台面的垂直度。 3）相对运动精度 相对运动精度是指产品中有相对运动的零、部件在运动方向和相对速度上的精度，包括回转运动精度、直线运动精度和传动链精度等。例如，滚齿机滚刀与工作台的传动精度。 此外，装配精度还包括接触精度。例如，齿轮啮合、锥体配合以及导轨之间的接触精度等。,2.装配精度与零件精度间的关系 机器和部件是由若干零件装配而成的，这样，零件的精度特别是关键零件的精度直接影响相应的部件和机器的装配精度。 例如，在卧式车床装配中，要满足尾座移动对溜板移动的平行度要
7、求，只要保证床身上溜板移动的导轨A与尾座移动的导轨B相互平行即可，如图7-1所示。这种用一个零件的精度来保证某项装配精度的情况，称为“单件自保”。但是，多数装配精度均与相关的多个零件或部件的加工精度有关，即这些零件的加工误差的累积将影响装配精度。如图7-2所示，卧式车床主轴锥孔中心线和尾座顶尖套筒中心线对床身导轨的等高度要求，则与床身4、主轴箱1、尾座2和底板3等零件的加工精度相关。,图7-1 床身导轨简图,图7-2 主轴箱与尾座套筒中心线等高示意图,第二节 装配尺寸链 一、装配尺寸链的概念及建立 1.装配尺寸链的基本概念 在机器的装配关系中，以装配所要保证的装配精度或技术要求作为封闭环，以相
8、关零件的尺寸或相互位置关系作为组成环所组成的尺寸链，称为装配尺寸链。在装配关系中，对装配精度有直接影响的零、部件的尺寸和位置关系，都是装配尺寸链的组成环，装配尺寸链的组成环也有增环和减环之分，如同工艺尺寸链一样。,例如，图7-3所示为轴与孔配合尺寸链。装配后要求轴和孔间有一定的间隙。则轴和孔间的间隙尺寸A0就是该尺寸链的封闭环，它由孔尺寸A1与轴尺寸A2间接保证。在这里，孔尺寸A1增大，间隙A0（封闭环）亦随之增大，故A1为增环；相反，轴尺寸A2为减环。,图7-3 轴与孔配合尺寸链,装配尺寸链按各环的几何特征和所处空间位置不同可分为如下三种类型： 1）直线尺寸链 由长度尺寸组成，且各尺寸彼此平
9、行 2）角度尺寸链 由角度、平行度、垂直度、同轴度等构成 3）平面尺寸链 由成角度关系的长度尺寸组成环构成，且各环处于同一或彼此平行的平面内 4）空间尺寸链 由位于三维空间的尺寸构成。,2.装配尺寸链的建立 首先根据装配精度要求确定封闭环，再取封闭环两端的两个零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为线索进行查找，分别找出影响装配精度要求的相关零件，直至找到同一个基准零件甚至是同一基准表面为止。 在查找装配尺寸链时，应注意以下原则。 1）装配尺寸链的简化原则 机械产品的结构通常都比较复杂，对某项装配精度有影响的因素很多，查找装配尺寸链时，在保证装配精度的前提下，可略去那些影响较小的因
10、素，使装配尺寸链可适当简化。,2）装配尺寸链组成的最短路线原则 由尺寸链的基本理论可知，在装配精度要求给定的条件下，组成环数目越少，则各组成环所分配到的公差值就越大，零件的加工就越容易和经济。 3）装配尺寸链的方向性 在同一装配结构中，在不同位置方向都有装配精度要求时，应按不同方向分别建立装配尺寸链。,图7-5 车床主轴与尾座套筒中心线等高装配尺寸链,图7-6 装配尺寸链的一件一环原则,装配尺寸链的计算分为正计算和反计算。 装配尺寸链的计算方法有极值法和概率法两种。 极值法：简单可靠，但在已知封闭环的情况下，计算得到的组成环公差过于严格。特别是当封闭环精度要求高时，组成环数目较多时，组成环公差
11、可能无法采用机械加工来保证。 概率法：适用于在成批或大量生产中，当装配精度要求高且组成环数目又较多时。,二、装配尺寸链的计算,1.各环公差值的概率法计算 在装配尺寸链中，各组成环是有关零件上的加工尺寸或位置关系。这些加工数值是一些彼此独立的随机变量，根据概率论原理，作为各组成环合成结果的封闭环也是一个随机变量，而且两者的标准偏差i和o有下列关系：,（7-1）,由概率统计学知识可知，当误差呈正态分布，且分布 中心与公差带中心重合时，可取各组成环的公差值,，封闭环公差值,，代入式(7-1)可得,（7-2）,即当各环呈正态分布时，封闭环公差等于各组成环公差平方和的平方根。,概率法可将组成环的平均公差
12、扩大 倍，m越大，扩大倍数越大。可见，概率法适用于环数较多、精度较高的尺寸链的计算。,2.封闭环上下偏差的确定 用概率法计算尺寸链时，利用封闭环和各组成环的平均尺寸进行计算往往比较方便。在图7-7中，左面为组成环尺寸的正态分布曲线，右面为组成环的公差带。可以看出组成环尺寸分布中心与公差带中心是重合的。此时组成环的平均尺寸按下式计算：,（7-3）,式中，,组成环的基本尺寸；,组成环公差带中心对基本尺寸的坐标值，称为 组成环的中间偏差。,图7-7 尺寸正态分布时尺寸的计算关系,根据尺寸链计算公式,（7-4）,式中，,增环的中间偏差,减环的中间偏差。,由式7-4可以看出，封闭环的中间偏差等于所有增的
13、中间偏差之和减去所有减环的中间偏差之和。 封闭环的上下偏差可按下式求得,（7-5）,（7-6）,常用的保证产品装配精度的方法有四种： 1.互换法 2.选配法 3.修配法 4.调配法,第三节 保证装配精度的方法,一、互换装配法 1.完全互换法 在全部产品中，装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置，装配后即能达到装配精度的要求，这种装配方法称为完全互换法。 主要用于那些高精度、尺寸环数少的尺寸链或低精度、尺寸环数多的尺寸链的机器的大批大量装配生产中。例如，大批大量生产汽车、拖拉机、缝纫机和自行车等产品时，大多采用完全互换装配法。,2.大数互换装配法 在绝大多数产品中，装配时各组成环不需挑选或改变
14、其大小位置，装入后即能达到封闭环的公差要求，但少数产品有出现废品的可能性，这种装配称为大数互换法或部分互换法。 零件所规定的公差比完全互换法所规定的公差大，尤其是在环数较多，组成环又呈正态分布时，扩大的组成环公差最显著，因而有利于零件的经济加工，装配过程与完全互换法一样简单、方便。但在装配时，应采取适当工艺措施，以排除个别产品因超出公差或极限偏差产生废品的可能性。 大数互换装配法常应用于生产节拍不是很严格的成批生产中。例如，机床和仪器、仪表等产品的生产中。,二、选择装配法 选择装配法是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度，然后选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的要求。这种装配方法常用
15、于装配精度要求很高而组成环数又极少的成批或大量生产中。 装配法根据其形式不同有三种类型：直接选配法、分组选配法和复合选配法。,1.直接选配法 在装配时，由工人从许多待装配的零件中，凭经验直接选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的要求。 2.分组选配法 这种方法是将组成环的公差相对于完全互换法所求的值增大若干倍，使其尺寸能按经济精度加工，然后根据测量将各组成环按其实际尺寸大小分为若干组，各对应组进行装配，以达到装配精度要求。由于同组零件具有互换性，所以这种方法又称为分组互换法。,3.复合选配法 复合选配法是分组选配法与直接选配法的复合形式。它是将组成环的公差相对互换法所求的值增大，零件加工后预
16、先测量、分组，装配时工人在各对应组内进行选择装配。因而，这种方法吸取了前两种方法的优点，既能提高装配精度，又不必过多增加分组数。但是，装配精度仍然要依赖工人的技术水平，工时也不稳定。这种方法常用于配合件公差不等时，作为分组选配法的一种补充形式。例如，发动机中的汽缸与活塞的装配多采用此种方法。,三、修配装配法 修配装配法是将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造，直接装配时，封闭环有可能超差。因此，装配时，要根据封闭环的实际结果，通过改变尺寸链中某一预定组成环的尺寸或通过配制这个环的方法来保证装配精度。装配时，需经过修配的零件叫修配件，该组成环称为修配环。由于这一组成环的修配是为补偿其他组成环的累积误差以保证装配精度的，故又称补偿环。 实际生产中，修配的方式较多，常见的有以下三种：,1.单件修配法 在多环装配尺寸链中，选定某一固定的零件做修配件（补偿环），装配时用去除金属层的方法改变其尺寸，以满足装配精度的要求。例如图7-2所示车床尾座与床头箱装配中，选尾座底板为修配件，来保证尾座中心线与主轴中心线的等高性，这种修配方法在生产中应用最广。 2.
