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1、第七章 机器装配工艺过程设计 7.1 概述 装配 根据技术要求将若干零件接合成部件 或将若干个零件和部件接合成产品 的劳动过程。 装配内容 零部件的清洗、接合、调整、试 验、检验、油漆和包装。 机械产品质量 (1) 物理参数：转数、质量、平 衡、密封、磨擦等 ; (2)几何参数：距离精度、相互 位置精 度，相对运动精度，配合 精度和接触精度。 装配的距离精度 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。 图 7-1 车床装配的尺寸 B 3B 1B0 B 2A 2A 3A 1A 0返回本章目录 装配的相互位置精度 活塞 连杆 缸体 曲轴 3012装配相
2、互位置精度 - 反映各零件有关相互位置与装配相互位置的关系。 装配的运动精度 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 它们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。 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之间的关系： 一般来说零件精度越高，装配精度就 越容易保证。但装配精度不完全依靠零件精 度来达到，而与装配方法有关 。 7.2 装配尺寸链 装配尺寸链的
3、概念 装配尺寸链 是以某项装配精度指标或装配要求作为封闭环，查找所有与该项精度指标或装配要求有关零件尺寸或位置要求作为组成环而形成的尺寸链。 装配尺寸链是保证装配精度的依据。 返回本章目录 5A4A3A1 2 3 0A0A1A2A3A 4A5A5A2A4A4 5 装配尺寸链的建立 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。 建立装配尺寸步骤： (1) 封闭环确定：装配间隙 0.20.7mm 为装配精度要求 ， 即 (2) 组成环确定 ： 遵守尺寸链最短路线原则。 (3) 画出尺寸链图。 mmA 2.0 7.00 0 装配尺寸链的计算方法 装
4、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。 计算方法有： （ 1）极值法 （ 2）概率法 (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。 求平均公差 1)()( 0 nATATicp 计算相依尺寸公差 “相依尺寸”公差 3) 确定组成环上下偏差 按 入体原则 确定即 ： 包容面 (孔 )下偏差为零； 被包容面 (轴 )上偏差为零。 210)()()( ni iyATATAT)( yAT 计算相依尺寸上下偏差 2n1miim1ii0y2n1miim1
5、ii0y1n1mii1m1ii0y1n1mii1m1ii0y)A(EI)A(ES)A(ES)A(EI)A(ES)A(EI)A(EI)A(ES)A(ES)A(EI)A(EI)A(EI)A(EI)A(ES)A(ES)A(ES例：如图，冷态下的轴向装配间隙为0.050.15mm,A1=41mm, A2=A4=17mm，A3=7mm。求各组成环的公差及偏差。 1 2 3 4 5 A 2 A 0 A 1 A 4 A 3 图 7-4 双联转子泵轴向关系简图 相依尺寸级级A)7IT(mm7A)7IT(mm17AA10015.030018.042解 : (1) 分析和建立尺寸链图 封闭环尺寸是 mm025.0
6、15 1.01n )A(T)A(T 0icp 15.0 05.00 0A A 0 A 4 A 1 A 3 A 2 （ 2）确定各组成环公差： 选择 A1为“相依尺寸 (3)计算相依尺寸偏差 故“相依尺寸”为： mmmmmmmmmmAESAESAESAEIAEImmmmmmmmmmAEIAEIAEIAESAES05.000005.0)()()()()(099.0)018.0()015.0()018.0(15.0)()()()()(4320143201mmA 0 9 9.0 05.01 41 基本尺寸 ES EI A1 41 A2 -17 A3 -7 A4 -17 +0.009 +0.018 +0
7、.015 +0.018 +0.05 0 0 0 A0 0 +0.15 +0.05 表 7-1 (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。 1) 各环公差计算 独立随机变量之和的均方根误差 与这些随机变量相应的值 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。 1120ni i0i 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
8、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 ，则封闭环公差为 6)( iAT 1120 )()(ni iATAT 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表 8-2 1120 )()(ni iAKTAT 1.17 -1.17 1.73 1.22 1 k -0.26 0.26 0.23 1.4 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 2Te2Te2Te表 7-2 一些尺寸分布曲线的 K和 e值 1110nmiimii AAA2）
9、各环平均尺寸的计算 根据概率论原理，各环的基本尺寸是以尺寸分布的集中位置即用 算术平均 来表示，所以装配尺寸链中有 A 当各组成环的尺寸分布曲线属于对称分布，而且分布中心与公差带中心重合时，则其尺寸分布算术平均值 等于该尺寸公差带中心尺寸，此时有 1110nmiiMmiiMM AAAA 例：如上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 mmA 15.005.00 0 (2) 确定各组成环公差。 相依环公差 : mmmmn ATAT icp 05.015 1.01)()( 0 mmAA 0 043.042 17 mmA
10、 0 0 3 7.03 7 mmmmATATATATAT07.0037.0043.0043.01.0)()()()()(2222232422201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 mmAAAAAmmAmmAAmmAMMMMMMMMM0 3 85.419 8 15.62037.0778 7 85.162043.017171.0205.015.0342013420mmmmATAA M 0735.0 0035.0035.0 035.0111 410 3 8 5.412 )( 7.3 保证装配精度的工艺方法 互换法 互换法实质：用控制零件加工误差来保证装配
11、精度的一种方法。根据互换程度，分两种： (1)完全互换法 ：就是机器在装配过程中每个待装配零件不需要挑选、修配和调整装配后就能达到装配精度。 计算方法： 按装配尺寸链中极值法计算。 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： 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。 （ 2） 不完全互换法 （部分互换法） 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，因此可以适当放大零件公差来
12、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%）。 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。 优点： 简单 缺点： 选配时间长； 不宜在有节拍的生产中用。 （ 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 。 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
13、工作，使零件的贮存运输工作复杂化。 例：如图所示，连杆小头孔的直径为 ， 活塞销的直径为 , 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 , 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： mm25 0 0 2 5.00mm25 0 0 2 5.0 0 0 5 0.0mm25 0 0 2 5.0 0 1 2 5.0mm25 0 0 2 5.0 0 0 7 5.01 2 3 4 1 2 3 4 3 4 2 1 -0.0025 -0.0050 -0.0075 -0.0100 -0.0125 +0.0025 0 -0.0075 -0.0050 -0.0025 1活塞 2连杆 3活塞销 4挡圈
