装配工艺2讲解

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1、第四章 装配工艺基础,本课次要解决的问题,一、什么是装配精度？什么是装配尺寸链？ 二、什么是互换装配法？使用此法时，各个零件的公差如何确定？ 三、什么是选配法？使用此法时，各个零件的公差如何确定？ 四、什么是修配法？使用此法时，各个零件的公差如何确定？ 五、什么是调整法？使用此法时，各个零件的公差如何确定？,4 装配尺寸链的分析,4.1 装配精度与零件尺寸精度的关系 任何机器都是由若干相互关联的零件所组成，这些零件的尺寸按照机器的结构特点，形成一定的尺寸联系，并保证了装配后机器的精度要求。这种把相关的零件尺寸和装配后机器精度要求联系起来的封闭尺寸系统，称为装配尺寸链。,图3-3(a)所示为轴和

2、孔的配合。间隙大小及其公差由技术条件决定，轴和孔的尺寸分别为A1和A2，间隙和尺寸A1、A2的关系可用下式表示： 式中A1和A2是参加装配零件的实际尺寸，而 是装配以后决定的，是随着装配工作的完成而存在，它的数值是由A1和A2的大小决定的，是标志装配精度的数量指标。,图3-3 轴和孔配合的尺寸链,压缩比是柴油机的主要性能参数之一。为了保证压缩比的数值，需要控制活塞顶面到缸头平面间的距离A1，如图3-4所示。 由图可知 A1=A+A2 式中 A活塞在上止点位置时，活塞顶面到缸套顶面间的距离； A2调整垫片的厚度。,图3-4 柴油机气缸余隙,4.2 机车柴油机活塞顶面到缸头平面间距离尺寸链的分析,

3、图3-5 机车柴油机活塞顶面到缸头平面间距的组成,由图3-5可知，尺寸A的尺寸链是由以下尺寸组成的： A1主轴承孔直径； A2连杆大头孔直径； A3主轴承孔中心至机体上面的距离； A4连杆小头孔直径； A5气缸套凸肩厚度； A6曲轴主轴颈直径；,图3-5 机车柴油机活塞顶面到缸头平面间距的组成 A7曲轴连杆颈直径； A8曲柄半径； A9连杆大小头孔中心距； A10活塞销直径； A11活塞销孔中心至活塞顶面距离； A12机体气缸孔肩面深度。,由图3-5(b)所示尺寸链图可知： 组成环中尺寸A1/2，A2/2，A3，A4/2和A5为增环，因为这些尺寸的方向与封闭环A的方向相同，其中任何一尺寸的增大

4、都会引起尺寸A的增大； 组成环尺寸A6/2，A7/2，A8，A9，A10/2，A11和A12为减环，因为这些尺寸的方向与封闭环A的方向相反，其中任一尺寸的增大都会引起尺寸A的减少。因此尺寸A的基本尺寸可按公式(1-1)计算：,A基本= A基本= A的最大值为：A最大= A的最小值为：A最小=,式中： 增环基本尺寸之和； 减环基本尺寸之和； 增环最大尺寸之和； 减环最小尺寸之和； 增环最小尺寸之和； 减环最大尺寸之和。,4.3 装配尺寸链的特点,一、装配尺寸链中的组成环都是一个零件(有时也可以是一个部件)上的某一个尺寸，就是拆成零件，各组成环仍然存在。 二、一个零件上只有一个尺寸参加某一装配尺寸

5、链，而不能有二个尺寸参加同一尺寸链。即使零件图纸上没有直接标出，该尺寸也可以用尺寸换算的方法求得。,三、组成环之间的尺寸连接线，就是零件间的装配接合面或其他装配定位基准。 四、装配尺寸链的封闭环是装配以后才出现的，并且是二个零件之间所形成的尺寸，将机器拆开后，封闭环就不再存在。而且封闭环都表现为机器的装配精度要求，如间隙或过盈的大小、部件间或零件间相互位置的要求等。 在建立装配尺寸链时，总是从机器的装配技术条件出发，即从封闭环出发。,5 保证装配精度的方法,保证装配精度的方法与解装配尺寸链的方法是密切相关的。由于解尺寸链的方法不同，目前在机械制造业中有以下四种保证装配精度的装配方法，即互换法、

6、选配法、修配法和调整法。,5.1 互换装配法,互换装配法就是互换为基础，来确定尺寸链中各组成环的公差和偏差。装配时，同样的零件不需经过任何选择和修配都能装上，且能达到规定的装配技术要求。为此，必须预先将各个零件所允许的制造公差和偏差给以规定。,根据尺寸链计算的基本公式(1-6)，尺寸链封闭环的公差即为： 式中 尺寸链中封闭环的公差； 组成环中第i环的公差； n包括封闭环在内的尺寸链总环数。,装配时如何才能达到互换的效果 呢？,在解装配尺寸链时，通常封闭环的公差是已知的。而各组成环的公差和偏差是待定的。 由于上式为不定式，也就是 之值虽已定，而 可以有不同的组合。,所以应在满足 的原则下，使各个

7、零件的尺寸具有最经济的制造精度。一般可以按照等公差法或等精度法进行计算，然后再根据各零件的性能要求、制造的难易和以往生产经验加以调整。,以CB型齿轮油泵为例，来说明按等公差法解互换装配法尺寸链的方法。,图3-6 齿轮油泵装配简图,配后油泵的轴向间隙应保持在0.020.04范围内。 壳体基本厚度为A1；齿轮基本厚度为A2；A1=A2=12mm。,mm,mm,各零件公差数值确定以后，还要按双向对称或单向“向体内”原则，规定组成环的偏差。 由于封闭环的偏差为已知，为了避免各环偏差间的关系不正确，一般是留下一个组成环(可称为协调环)的偏差不予确定，在规定了除协调环以外各组成环的偏差后，再计算出协调环的

8、上、下偏差或极限尺寸。,本例中如果以齿轮厚度A2为协调环，则可先规定壳体厚度的偏差。若按“向体内”原则规定壳体厚度为12+0.01mm，则按尺寸链公式即可求出齿轮厚度的极限尺寸。,故齿轮厚度的基本尺寸及偏差应为：,归纳起来，壳体厚度按12+0.01mm制造，齿轮厚度按 mm 制造，装配时零件不经任何选择或修配，都能保证油泵轴向间隙为0.020.04mm。也就是说装配时能保证互换。,用等精度法解互换尺寸链,同一尺寸链各环的公差，尽可能采取同一精度等级。 一、根据封闭环公差值计算尺寸链的平均精度等级(以公差单位的平均数表示)，计算可按下式进行： (5-3) 式中 a均公差单位的平均数； A均与尺寸

9、链中各环(A1、A2An-1)相应的GB1800-79直径尺寸分段的平均尺寸(mm)； 封闭环公差( )；即装配技术要求。,二、将算出的a均值与IT各精度等级的公差单位数比较，选出相应的精度等级，把此等级公差通用于尺寸链中各个尺寸。 三、根据查出的精度等级，结合现场生产情况，修正尺寸链各组成环的公差并规定其偏差。和等公差法一样，也留下一个协调环的偏差不先规定。当其他各环的偏差按精度等级规定好之后，再计算出协调环的偏差或极限尺寸。,互换装配法的主要优点是：,一、因各零件(或部件)能互换，装配工作简单而经济，生产效率高； 二、装配过程所需的时间容易确定，故能保持一定的生产节奏，对于组织装配流水线特

10、别有利；,三、可以组织各个专业工厂之间的协作，分工制造同一机器的某些部件和零件，有利于新产品的迅速上马； 四、备件问题容易解决，任何已磨损的零件都可迅速更换，而不需选择和修配。 另一方面，互换法也存在着一定的缺点，一般来说，这种方法对零件的加工精度要求较高，当尺寸链环数多时尤为严重。,根据概率原理，分配组成环的公差可能更经济。,由概率原理可知：几个独立随机值之和的平均平方根偏差等于这些随机值的平均平方根偏差的平方相加之后的平方根。设 为封闭环的平均平方根差， ， 为各组成环的平均平方根偏差，则,令各组成环的公差分别等于： ， ， 而封闭环的公差等于：,设， 则 即,将此式 与极值法中的 比较，

11、即可看出，用这种 方法解尺寸链时，各组成环可以获得较大的制造公差，而仍能保持装配精度 。 完全互换装配法与部分互换装配法。,5.2 选配法,选配法是将尺寸链中组成环公差放大到机械加工经济可行的程度，然后选择合适的零件进行装配，以保证规定的技术要求。这种方法能达到很高的装配精度，而并不增加零件机械加工的困难或费用。 选配法有三种不同的形式，即直接选配法、分组选配法和复合选配法。,在客车厂修规程中规定：,同一转向架各摇枕吊上下孔磨耗面间距离之差不得超过3mm； 同一侧摇枕圆弹簧各外圈的自由高差不得超过3mm； 同一转向架车轮直径之差不得超过l0 mm，同一车辆不得超过20 mm。 当需要更换以上配

12、件时，即可按上述要求从备用配件中选配所需的零件。,一、直接选配法 此法系从许多待装配的零件中选择“合适的零件”，是指直接配合后能达到装配精度的一套零件。 此法的最大优点是可以达到相当高的封闭环精度，缺点是装配时需花一定时间来选择零件，有时装配质量在很大程度上决定于工人的技术水平。,二、分组装配法 有时尺寸链环数少而装配精度要求很高，要达到这种装配精度，不但加工成本高，有时甚至在一般现场条件下因公差太小而不可能加工。这时可将组成尺寸链的各零件尺寸按经济可行的公差进行加工，即将各零件的制造公差 放大到原先要求公差 的数倍( )。制成后全部零件用精密量具测量、将零件分成n组。,每组中零件的公差仍可保

13、证要求的公 差范围 。 然后按相应的组分别进行装配，同组零件可以互换，而且仍能获得原来要求的装配精度，这种方法称为分组装配法。,第K组零件装配后的平均间隙可求如下，先求最大和最小间隙： 设 代入上式，得第K组零件装配后的平均间隙为： 即仍能保持原来要求的装配精度。,三、复合选配法 复合选配法是上述两种方法的综合，即把零件预先测量分组，装配时再在各组中直接选配，例如汽车制造中汽缸和活塞的选配就是采用这种方法。 选配法的优缺点： 减少加工成本； 环不能多； 批量大； 增加储存量和管理工作量。,5.3 修配法,在装配时，将尺寸链中某一预定的环去掉一层金属以改变其尺寸，或就地配制此环使达到封闭环的规定

14、精度，这种装配的方法称为修配法。,采用修配法时，尺寸链中各个零件的有关尺寸(包括预定的修配零件尺寸在内)，均按该生产条件下经济可行的公差制造。这样，装配时封闭环上所积累起来的总误差必然超出规定的公差，为了达到规定的装配精度，须用修配尺寸链中某一零件的方法来补偿这种总误差。,补偿值最好在最容易制造的那一个零件上除去，这个零件称为补偿环。 必须注意，在规定补偿环的基本尺寸及公差带时，应保证在补偿环上具有足够的修配余量，以补偿可能的最大补偿值Kmax。,设尺寸链中各组成环的制造公差 为 ， 。则封闭环的公差 为： 必然大于规定的封闭环公差 ，其数值 差 称为补偿值K。 最大补偿值Kmax可由下式计：

15、,普通车床前后顶尖“等高性”,装配精度的要求是：在垂直平面内，前后顶尖对床身导轨的不等距度为0.06mm，只许尾架高。如果不计对此尺寸链影响较小的因素，则可把它简化为四环尺寸链。,图3-10 车床前后顶尖等高性尺寸链简图,式中 装配精度要求 mm； 床头箱主轴孔中心线到床头箱底面的尺寸； 尾架孔中心线到尾架底面的尺寸； A3底板的厚度。,一般在成批生产车床时，床头箱主轴孔安装在镗床夹具上进行加工，考虑到通常是以床头箱顶面为基准，加工时有定位误差，设 的经济加工精度为0.2mm，公差为对称分布。而尾架套筒孔的加工是将尾架体与底板的结合面刮研好，然后叠在一起，以底板面为基准，镗尾架体孔，即尺寸链中 和A3合成一个组成环，设其经济加工精度0.1mm，即 mm。,一、不应选择几个并联的尺寸链中的公共环作为补偿环，否则补偿了这一尺寸链后会给另一尺寸链带来额外的误差； 二、应选择刮研劳动量较小、工作起来较方便的零件。 由各组成环经济精度所组成的尺寸链中的封闭环的公差 为： =0.2+0.1=0.3mm,由图3-10中尺寸链可知，当 时，才能保证在任何情况下装配时，尾 架孔不比主轴孔低，从而达到规定的装 配精度，所以 的极限尺寸为：,(因 =0.1) (因 ) 即镗尾架孔时， 尺寸的偏差 应控制