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1、第七节 机器装配工艺规程设计,一、机器装配生产类型及其特点1.生产类型安装配工作的生产批量大致可分为： 大批大量生产、成批生产及单件小批生产。2.各种生产类型的装配工作的特点见表6-14,表6-14 各种生产类型装配工作的特点,装配精度不仅影响机器或部件的工作性能，而且影响它们的使用寿命。一台机器所能达到的装配精度既与零、部件的加工质量有关，还与所采用的装配方法有关。生产中有四种保证装配精度的装配方法：,二、达到装配精度的工艺方法,互换法选配法修配法调整法,在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法。,实质,用控制零件加工误差来保证装配精度。,1.互换法,根据零件的互换程度不同，互
2、换法又可分为完全互换法和不完全互换法。,合格的零件在进入装配时，不经任何选择、调整和修配就可以使装配对象全部达到装配精度的装配方法，称之为完全互换法。,定义,方法,各有关零件公差之和应小于或等于装配公差。,1）完全互换法,特点,应用,装配工作简单，生产率高。有利于组成流水生产、协作生产，同时也有利于维修和配件制造，生产成本低。 但当装配精度要求较高，组成环较多时，零件难以按经济精度制造。,用于少环尺寸链或精度不高的多环尺寸链中。适用于任何生产类型。,2）不完全互换法,指机器或部件的所有合格零件，在装配时无须选择、修配或改变其大小或位置，装入后即能使绝大多数装配对象达到装配精度的装配方法。,定义
3、,实质,其实质是零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，但会使少数产品装配精度达不到要求，但这是小概率事情，总体经济可行。,特点,应用,扩大了组成环的制造公差，零件制造成本低，装配过程简单，生产效率高。 但会有少数产品达不到规定的装配精度要求，要采取另外的返修措施。,用于大批大量生产中装配精度要求高、组成环较多的尺寸链中。,有关零件公差值平方之和的平方根小于或等于装配公差。,方法,2.选配法,（1）直接选配法,（2）分组装配法,（3）复合选配法,将配合零件按经济精度制造，然后，选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的一种方法。,装配工人从许多待装配的零件中，凭经验挑选合格的零件通过试凑
4、进行装配的方法。优点：简单，不需要将零件分组，但挑选零件时间长，劳动量大，装配质量取决于工人的技术水平，不宜用于节拍要求较严的大批大量生产。这种装配方法没有互换性。,（1）直接选配法,（2）分组装配法,将组成环公差增大若干倍（一般为2倍），使组成环零件可以按经济精度进行加工，然后再将各组成环按实际尺寸大小分为若干组，各对应组进行装配，同组零件具有互换性，并保证全部装配对象达到规定的装配精度，这就是分组法。,定义,实质,零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，按实际尺寸测量分组，对应组完全互换装配，达到装配精度要求。,特点,应用,扩大了组成环的制造公差，零件制造不高，但可获得高的装配精度
5、。 但增加了零件测量、分组、存储、运输的工作量。,大批大量生产中装配精度要求高、组成环数少的装配尺寸链中。例：发动机中活塞销与销孔的配合精度很高。,1)配合件公差应当相等；公差要向同方向增大；增大的倍数要等于分组数。 2）要保证分组后各组的配合精度和配合性质符合原设计要求，原规定的形位公差和表面粗糙度值不能随公差增大而增大。 3)为保证对应组内相配件数量的配套，相配件的尺寸分布应相同。不配套的零件聚集至一定数量时，专门加工一批零件与之配套。 4)分组数不宜太多。 分组法只适用于封闭环精度要求很高的少环尺寸链，一般相关零件只有23个。,应用分组装配法必须注意以下几点:,将上述两种方法的综合，即将
6、零件预先测量分组，装配时再在各对应组内凭工人经验直接选配。特点：配合件公差可以不等，装配质量高，且装配速度较快，能满足一定的生产节拍要求。,（3）复合选配法,3.修配法,各组成环均按经济精度制造，而对其中某一环（称补偿环或修配环）预留一定的修配量，在装配时用钳工或机械加工的方法将修配量去除，使装配对象达到设计所要求的装配精度。,定义,实质,装配时去除补偿环的部分材料以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差要求的装配方法。,特点,组成环可按经济精度制造，但可获得高的装配精度。 但增加了修配工作,生产效率低,对装配工人技术要求高。,应用,用于产品结构比较复杂、尺寸链环数较多、产品精度要求高的
7、单件小批生产的场合。具体应用时应注意以下三点：1)正确选择修配对象：待修配件是与本装配精度有关与其它装配无关的零件；修配件要便于拆装，质量小；修刮的接触面积小，且为简单平面。2)修配件预留的余量要经过计算，达到余量足够且又不过大。3)尽量用机械加工代替手工修配。,4.调整法,用一个可调整的零件，在装配时调整它在机器中的位置或增加一个定尺寸零件（如垫片、垫圈、套筒等）以达到装配精度。,定义,实质,装配时调节补偿件的相对位置，或选用合适的补偿件，补偿装配累积误差。,调整法有三种方法：可动调整法、固定调整法和误差抵消调整法，分述如下： 1）可动调整法 选定某个零件为调整环，根据封闭环的精度要求，采用
8、改变调整环的位置，即移动、旋转或移动旋转同时进行，以达到装配精度的方法。,特点：零件精度不高可达较高装配精度，调整方便，应用 很广。需增加一套调整装置，适于小批生产中。,选择一个组成环作调整环，作为调整环的零件是按一定尺寸间隔制成的一组零件，装配时根据封闭环超差的大小，从中选出某一尺寸等级适当的零件来进行补偿，从而保证规定的装配精度。通常使用的调整环有垫圈、垫片、轴套等。 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。,2）固定调整法,固定调整环,双联齿轮装
9、配后，要求轴向具有间隙。,在机器装配中，通过调整被装零件的相对位置，使误差相互抵消，可以提高装配精度，这种装配方法称为误差抵消法。,3）误差抵消法,调整法的主要优点：组成环均能以加工经济精度制造，但却可获得较高的装配精度；装配效率比修配装配法高。不足之处是要另外增加一套调整装置，增大了机构的体积，装配精度在一定程度上依赖于工人的技术水平。,各种装配方法的适用范围和应用实例,三、装配尺寸链,在根据机器装配精度要求来设计机器零、部件尺寸及其精度时，必须考虑装配方法的影响，装配方法不同，解算装配尺寸链的方法截然不同，所得结果差异甚大。对于某一给定的机器结构，设计师可以根据装配精度要求和所采用的装配方
10、法，通过解算装配尺寸链来确定零、部件有关尺寸的精度等级和极限偏差。,在装配图上把对某项精度指标有关的零件尺寸依次排列，构成一组封闭的链形尺寸，就称为装配尺寸链。 装配尺寸链的每个尺寸都是尺寸链的组成环，它们是进入装配的零件或部件的有关尺寸，而装配精度要求则是封闭环。,1.装配尺寸链的基本概念,1)装配尺寸链分类,大致分为三种:线性尺寸链(图6-35)由长度尺寸组成，各环相互平行且在同一平面内。角度尺寸链(图6-36)由角度、平行度、垂直度等组成，各环互不平行。平面尺寸链(图6-37)由成角度关系布置的长度尺寸构成，处于同一或彼此平行的平面内。,建立装配尺寸链，根据封闭环找出所属的组成环。确定达
11、到装配精度的方法。按装配精度要求对各组成件分配经济可行的加工公差。,2）在应用装配尺寸链分析和解决装配精度问题时，关键步骤如下：,2.装配尺寸链的建立,（1）建立装配尺寸链的基本原理和方法找封闭环这是最关键的一步。一般取相应的装配精度要求。找该链的各组成环 由封闭环的一端线开始，沿着装配精度要求的方向，以相邻零件的装配基准为联系，按顺序逐个地找影响本装配精度有关零件上的相关尺寸，直到封闭环的另一端。 每一有关零件仅能出一个尺寸。当尺寸链上各环不在同一方向时，应将其在空间三个方向上分解，分别，即构成平面或空间尺寸链。,按一定层次，分别建立部件与产品的装配尺寸链 产品是由多个零件和多个部件组装而成
12、的，产品的装配精度要求是产品装配尺寸链的封闭环，有关零件或部件上的有关尺寸是组成环，每一个零件或部件仅找出一个直接影响封闭环的尺寸。 部件装配尺寸链的封闭环只是产品装配尺寸链的组成环，而不是封闭环，这叫封闭环的一次性。分层次建立多个部件与产品的装配尺寸链，就能清楚地表达产品的装配关系。对封闭环影响很小的组成环可忽略不计 建立装配尺寸链时，在保证装配精度的前提下，为简化计算过程，一些对封闭环影响很小的组成环可忽赂不计，精确计算时不可忽略。,在装配精度确定的条件下，装配尺寸链中的组成环数越少，则组成环分配到的公差越大，各零件越容易加工。所以，在结构设计时，应使对封闭环精度有影响的零件数目越少越好，
13、即在满足工作性能的前提下，尽可能使结构简化。（图6-38）符合最短路线原则的那些尺寸，就是零件图上应该标注的尺寸，称为“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。,(2) 最少环数原则（一件一环原则）,3.装配尺寸链的计算方法,装配尺寸链建立后，就要确定该尺寸链封闭环与各个组成环之间量的关系。(1)极大极小法的补充,装配尺寸链计算, 正面计算已知组成环求封闭环。 反面计算已知封闭环求各组成环。,正面计算是极为容易的，它是将一个已经解决的“尺寸链问题”的答案作一次验算，反面计算，才是解尺寸链问题的计算。,反计算法：,等公差法 各组成环的公差就等于按极值法或概率法计算出的
14、。有时也根据具体情况进行一些人为的调整，对于标准件(轴承、垫圈等)取其标准公差。此方法对公差的分配简单，但不合理。适用于组成环数少，精度要求低的单件小批生产。,等精度法,各组成环的公差等级系数相同。 此方法对公差的分配较合理，但未考虑加工条件，适用于小批量生产。具体情况确定法 中间计算法（相依尺寸公差法）将一些比较难以加工和不宜改变其公差的组成环的公差预先肯定下来，只将极少数或一个比较容易加工或在生产上受限制较少的组成环作为试凑对象。这个环称为“相依尺寸”，意思是该环的尺寸相依于封闭环和其他组成环的尺寸及公差。,中间计算法的计算公式：,公差计算式；,基本尺寸：,=,若相依尺寸是增环：,若相依尺
15、寸是减环：,(2)概率计算法,概率解法是建立在概率论原理上，考虑到各环中尺寸出现频率的多少，建立封闭环与各个组成环量的关系的方法。 此方法比较科学，尤其是多环情况，当封闭环公差值一定时，分配给各组成环的公差可以稍大些，给加工带来方便，但会出现一小部分废品且计算复杂。概率解法主要用于大批大量生产中，装配精度要求高，组成环数又多的尺寸链中。,加工尺寸正态分布情况下的概率计算法,例图6-39，一个键装入轴的槽中，根据设计要求，需要保证一定的间隙。,(A0),由概率理论可得：,正态分布时，随机误差即尺寸分散范围与均方根偏差间的关系为 =6，各组成环的（Ai）=6 （Ai）。封闭环的（A0）=6 （A0）。则：,假设各组成环的公差是对称分布的，因而封闭环的上、下偏差为：,假设各组成环的公差不是对称分布的，则可将它们改为对称分布，同时改用平均尺寸作为基本尺寸，再进行计算。为避免换算平均尺寸的麻烦，可采用所谓的“中间偏差”，其要点如下：在直线尺寸链的情形下：,求出各组成环的中间偏差（Ai）：,则封闭环中间偏差（A0）和上、下偏差可如下求出：,用概率法作反向计算时，可按下式先作估计：,用概率法比极大极小法求得的组成环平均公差要大 倍。当取T（A0）=（A0）时，可看作是完全互换法。但当T（A0）（A0）时，就属于不完全互换法。,（3）计算举例,
