1、第七章第七章 装配工艺基础和装配尺装配工艺基础和装配尺寸链寸链第一节第一节 概述概述第二节第二节 建立装配尺寸链的方法建立装配尺寸链的方法第三节第三节 保证装配精度的方法保证装配精度的方法解装配尺寸链解装配尺寸链第四节第四节 装配工艺规程的制订装配工艺规程的制订第五节第五节 产品的结构工艺性产品的结构工艺性第一节第一节 概述概述一、装配的概念一、装配的概念任何机器都是由若干零件、组件和部件组成的。按规定的技术要求，将零件、组件和部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配。把零件、组件装配成部件的过程称为部件装配，零件、组件和部件装配成为最终产品的过程称为总装配。装配是机械制造过
2、程中的最后一个阶段。为了使产品达到规定的技术要求。装配不仅是零件、组件和部件的配合和连接等过程，还应包括调整、检验、试验、涂饰和包装等工作。二、装配精度二、装配精度装配精度是装配工艺的质量指标，可根据机器的工作性能来确定。正确地规定机器和部件装配精度是产品设计的重要环节之一，不仅关系到产品质量，也影响产品制造的经济性。装配精度是制订装配工艺规程的主要依据，也是选择合理的装配方法和确定零件加工精度的依据。所以，应正确规定机器的装配精度。对于一些标准化、通用化和系列化的产品，如通用机床和减速器等，它们的装配精度可根据国家标准和行业标准来制订。对于没有标准可循的产品，其装配精度可根据用户的使用要求，
3、参照经过实践检验过的类似部件或产品的已有数据，采用类比法确定。归纳起来，装配精度包括零部件间的配合精度和接触精度、位置尺寸精度和位置精度、相对运动精度等。1 1、零件间的配合精度和接触精度、零件间的配合精度和接触精度零件间的配合精度是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求。它影响配合性质和配合质量。零件间的接触精度是指配合表面、接触表面和连接表面达到规定的接触面积大小与接触点分布的情况。它影响接触刚度和配合质量。2 2、零部件间的位置尺寸精度和位置精度、零部件间的位置尺寸精度和位置精度零部件间的位置尺寸精度是指零部件间的距离精度。零部件间的位置精度包括平行度、垂直度、同轴度和各种跳动。3 3、零
4、部件间的相对运动精度、零部件间的相对运动精度相对运动精度是指有相对运动的零部件间在运动方向和运动速度上的精度。三、装配精度与零件精度的关系三、装配精度与零件精度的关系机器和部件是由零件装配而成的。显然，零件的精度特别是关键零件的加工精度对装配精度有很大影响。一般而言，多数的装配精度是和它相关的若干个零部件的加工精度有关的。图7-1当遇到有些要求较高的装配精度，如果完全靠相关零件的制造精度来直接保证，则零件的加工精度将会很高，给加工带来较大困难。四、装配尺寸链的概念四、装配尺寸链的概念图7-2第二节第二节 建立装配尺寸链的方法建立装配尺寸链的方法建立装配尺寸链就是根据封闭环装配精度，查找组成环相
5、关零件的设计尺寸，并画出尺寸链图，判别组成环的性质(判别增减环)。一、长度尺寸链的建立方法一、长度尺寸链的建立方法(一一)建立长度尺寸链的实例和步骤建立长度尺寸链的实例和步骤图7-3图7-4p例例7-17-1：图7-4-a-所示为某减速器的齿轮轴组件装配示意图。齿轮轴1在两个滑动轴承2和5中转动，两轴承又分别压入左箱体3和右箱体4的孔内，装配要求是齿轮轴台肩和轴承端面间的轴向间隙为0.20.7mm，试建立以轴向间隙为装配精度的尺寸链。解：解：一般按下列步骤建立尺寸链。1 1、确定封闭环2 2、查找组成环(1)查找相关零件(2)确定相关零件上的相关尺寸3 3、画尺寸链图并确定组成环的性质p例例7
6、-27-2：图7-5(二二)建立长度尺寸链的实例和步骤建立长度尺寸链的实例和步骤1 1、几何公差环的特点几何公差环的特点几何公差环可看做公称尺寸为零的尺寸环。若几何公差的上、下极限偏差对称分布，如同轴度和对称度等，那么无论把该环定为增环还是减环，它们对封闭环的影响将是相同的。因此，上、下极限偏差对称分布的几何公差环，可以不必判定其是增环还是减环，任意假定都可以。若几何公差的上、下极限偏差虽是对称分布，而实际上是只允许单向极限偏差的环，那么就必须判定其是增环还是减环，并限制其出现另一方向的极限偏差。判定方法见角度尺寸链。2 2、配合间隙环的特点、配合间隙环的特点配合间隙环是指间隙配合时，因轴比孔
7、小，引起轴的轴线和孔的轴线的偏移量。因为轴和孔的公称尺寸相同，所以配合间隙环的公称尺寸也为零。判别配合间隙环性质的方法取决于作用力(如重力)方向，按实际偏移方向画出该环，再按一般长度尺寸环的判别方法确定其性质。实际上，配合间隙环本身就是轴和孔的直径组成的封闭环。该封闭环通过使轴线产生偏移又成为另一装配尺寸链的组成环，这种尺寸链之间通过封闭环的联系形式，在机器的装配尺寸链中常会遇到。图7-6(三三)查找组成环的原则查找组成环的原则建立装配尺寸链的关键是查找组成环。通过上述分析，归纳起来，查找组成环的原则有：u(1)封闭原则u(2)环数最少原则u(3)精确原则u(4)多方向原则图7-7二、角度尺寸
8、链的建立方法二、角度尺寸链的建立方法 (一一)建立角度尺寸链的实例和步骤建立角度尺寸链的实例和步骤建立角度尺寸链的步骤和建立长度尺寸链的步骤一样，也是先确定封闭环，再查找组成环，最后画出尺寸链图。p例例7-37-3：卧式车床精度标准G13项横刀架横向移动对主轴轴线的垂直度，公差为0.02mm/300mm(偏差方向90)，如表7-1所示。试建立该项要求的装配尺寸链。为了讨论方便，现把G13项要求中的改成如图7-8所 示的0(因对顶角相等，所以0=)。图7-8图7-9 (二二)判别角度尺寸链组成环性质的方法判别角度尺寸链组成环性质的方法常见的几何公差环有垂直度、平行度、直线度和平面度等，它们都是角
9、度尺寸环。其中，垂直度相当于角度为90的环，平行度相当于角度为0的环，直线度或平面度相当于角度为0或180的环。下面介绍几种常用的判别角度环性质的方法。u1 1、直观法、直观法直观法直观法：直接在角度尺寸链的平面图中，根据角度环的增加或减少来判别其对封闭环的影响，从而确定其性质的方法称为直观法。直观法判别组成环性质的特点有：u1)直接在装配示意图中的尺寸链图上判别组成环性质。u2)平行度环看成角度很小的环，并约定其角顶的位置，一般角顶的位置取在尺寸链中垂直度环角顶较多的一边，然后再判别其性质。u3)垂直度环按实际所在位置判别其性质。图7-102 2、公共角顶法、公共角顶法公共角顶法公共角顶法：
10、公共角顶法是把角度尺寸链的各环画成具有公共角顶形式的尺寸链图，进而再判别其组成环的性质。由于角度尺寸链一般都具有垂直度环，而垂直度环都有角顶，所以常以垂直度环的角顶作为公共角顶。尺寸链中的平行度环也看成角度很小的环，并约定公共角顶作为平行度环的角顶。图7-11图7-12公共角顶法判别组成环性质的特点有：u1)先在装配示意图上画出各角度环。u2)选定任一垂直度环的角顶作为公共角顶，依次画出全部角度环。平行度环可看成角度很小的环。u3)满足“环数最少”原则。u4)画出具有公共角顶的尺寸链图后，可用类似长度尺寸链的方法判别组成环的性质。3 3、角度转化法、角度转化法直观法和公共角顶法都是把角度尺寸链
11、中的平行度环转化成小角度环，再判别组成环性质。但是，在实际的工艺测量时，常和上述情况相反，是用直角尺把垂直度转化成平行度来测量的。图7-13图7-14角度转化法判别组成环性质的特点有：u1)用直角尺将尺寸链中所有垂直度都转化为平行度。u2)满足“环数最少”原则。为此，应使尺寸链中的两垂直度环在同一象限内。u3)用角度转化法画出全部环为平行度的尺寸链图后，可用类似长度尺寸链的方法判别组成环的性质。(三三)角度尺寸链的线性化角度尺寸链的线性化上述介绍的判别组成环性质的方法都是希望用类似长度尺寸链的方法解决角度尺寸链问题。三、平面尺寸链简介三、平面尺寸链简介图7-15第三节第三节 保证装配精度的方法
12、保证装配精度的方法解装解装配尺寸链配尺寸链在机械制造中，达到装配尺寸链封闭环要求的常用方法有：互换装配法(包括完全互换装配法和大数互换装配法)、分组装配法、修配装配法和调整装配法等，现分述如下。一、互换装配法一、互换装配法按互换程度的不同，互换装配法有完全互换装配法和大数互换装配法两种。(一一)完全互换装配法完全互换装配法1 1、概念概念及及尺寸链的计算方法尺寸链的计算方法完全互换装配法完全互换装配法：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，装入后即能达到封闭环的公差要求，这种装配方法称为完全互换装配法。选择完全互换装配法时，采用极值公差公式计算。为保证装配精度要求，尺寸链中封
13、闭环的极值公差应小于或等于封闭环的公差要求值。当遇到反计算形式时，可按“等公差”原则先求出各组成环的平均极值公差。除采用“等公差”方法外，也有采用“等精度”法的。2 2、完全互换装配法的、完全互换装配法的特点特点及及应用场合应用场合完全互换装配法的特点有：装配质量稳定可靠，对装配工人的技术等级要求较低，装配工作简单、经济、生产率高，便于组织流水装配和自动化装配，又可保证零、部件的互换性，便于组织专业化生产和协作生产，容易解决备件供应。因此，完全互换装配法是比较先进和理想的装配方法。但是，当封闭环要求较严和组成环数目较多时，会提高零件的精度要求，加工比较困难。因此，只要各组成环的加工在技术上有可
14、能，且经济上合理时，应该尽量优先采用完全互换装配法，尤其在成批、大量生产时更应如此。(二二)大数互换装配法大数互换装配法1 1、概念概念及及尺寸链的计算方法尺寸链的计算方法大数互换装配法大数互换装配法：大数互换装配法是指在绝大多数产品中，装配时的各组成环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。大数互换装配法是采用统计公差公式计算。为保证绝大多数产品的装配精度要求，尺寸链中封闭环的统计公差应小于或等于封闭环的公差要求值。当遇到反计算形式时，可按“等公差”原则先求出各组成环的平均统计公差。2 2、大数互换装配法的、大数互换装配法的特点特点及及应用场合应用场合大数互换装配法的特点
15、和完全互换装配法的特点相似，只是互换程度不同。由于大数互换装配法采用统计公差公式计算，因而扩大了组成环的公差，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，因而对组成环的加工更为方便。但是，会有少数产品超差。为了避免超差，采用大数互换装配法时，应具有相应的工艺措施。只有当放大组成环公差所得到的经济效果超过为避免超差所采取的工艺措施化的代价后，才可能采用大数互换装配法。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。二、分组装配法二、分组装配法 (一一)概念概念分组装配法是先将组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大若干倍，使其能较经济地加工；然后，将各组成环按其实际尺寸
16、大小分为若干组，各对应组进行装配，从而达到封闭环公差要求。由于分组装配法中，同组零件具有互换性，所以它又称为分组互换法。分组装配法采用极值公差公式计算。(二二)尺寸链的计算方法尺寸链的计算方法图7-16正确采用分组装配法的关键，是保证分组后各对应组的配合性质和配合公差满足设计要求。同时，对应组内相配件的数量要配套。为此，应满足以下条件：u1)配合件的公差应相等，公差要向同方向增大，增大的倍数应等于分组数。u2)由于装配精度取决于分组公差，故配合件的表面粗糙度和形状公差均需与分组公差相适应，不能随尺寸公差的增大而放大。u3)为保证对应组内相配件的数量要配套，相配件的尺寸分布应相同，如同为正态分布
17、或同方向的偏态分布；否则，将产生剩余零件。图7-17(三三)分组装配法的特点及应用场合分组装配法的特点及应用场合 分组装配法可降低对组成环的加工要求，而不降低装配精度。但是，分组装配法增加了测量、分组和配套工作。当组成环数较多时，这种工作就会变得非常复杂。所以，分组装配法适用于成批、大量生产中封闭环公差要求很严、尺寸链组成环很少的装配尺寸链中。例如，精密偶件的装配、精密机床中精密件的装配和滚动轴承的装配等。(四四)分组装配法的其他类似形式分组装配法的其他类似形式1 1、直接选择装配法、直接选择装配法2 2、选择装配法、选择装配法三、修配装配法三、修配装配法(简称修配法简称修配法)(一一)基本概
18、念基本概念修配装配法是将尺寸链中各组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大，使其能按该生产条件下较经济的公差制造，装配时去除补偿环(预先选定的某一组成环)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。补偿环(或称修配环)是用来补偿其他各组成环由于公差放大后所产生的累积误差。因修配装配法是逐个修配，所以零件不能互换。修配装配法通常采用极值公差公式计算。(二二)选择补偿环和确定其尺寸及极限偏差选择补偿环和确定其尺寸及极限偏差采用修配装配法的关键是正确选择补偿环和确定其尺寸及极限偏差。1 1、选择补偿环、选择补偿环选择补偿环应满足以下要求：u1)要便于装拆，易于修配。一般应选形状比较简
19、单、修配面较小的零件。u2)尽量不选公共组成环。2 2、确定补偿环的尺寸及极限偏差、确定补偿环的尺寸及极限偏差第1种情况是：越修配补偿环，封闭环尺寸越大，简称“越修越大”。第二种情况是：越修配补偿环，封闭环尺寸越小，简称“越修越小”。图7-18(三三)尺寸链的计算步骤和方法尺寸链的计算步骤和方法p例7-4：图7-2a所示为卧式车床床头和尾座两顶尖的等高度要求为00.06mm(只许尾座高)的结构示意图。已知：A1=202mm，A2=46mm，A3=156mm。根据本章第二节所述，建立如图7-2b所示的装配尺寸链。其中，封闭环 ；A1为减环,1=-1；A2、A3为增环，2=3=+1。若按完全互换法
20、用极值公差公式计算，各组成环的平均公差为显然，由于组成环的平均公差太小，加工困难，不宜用完全互换法，现采用修配装配法。mm006.000Amm02.0306.00L，avmTT解：解：具体计算步骤和方法如下：(1)选择补偿环(2)确定各组成环公差(3)计算补偿环A2的最大修配量(4)确定除补偿环以外各组成环的极限偏差(5)计算补偿环A2的尺寸及极限偏差1)判别补偿环A2修配时对封闭环A0的影响。2)计算补偿环尺寸及极限偏差。例例7-57-5：图7-19图7-20 (四四)修配法的特点及应用场合修配法的特点及应用场合修配装配法可降低对组成环的加工要求，利用修配补偿环的方法可获得较高的装配精度，尤
21、其是尺寸链中环数较多时，其优点更为明显。但是，修配工作需要技术熟练的工人，又大多是手工操作，逐个修配，所以生产率低，没有一定的生产节拍，不易组织流水装配，产品没有互换性。因此，在大批大量生产中很少采用修配法，在单件小批生产中则广泛采用修配法。在中批生产中，一些封闭环要求较严的多环装配尺寸链大多采用修配法。(五五)修配法的种类修配法的种类在实际生产中，修配的方式较多，常见的有以下三种:1 1、单件修配法、单件修配法2 2、合并加工修配法、合并加工修配法3 3、自身加工修配法、自身加工修配法图7-21四、调整装配法四、调整装配法(简称调整法简称调整法)(一一)基本概念基本概念调整法是将尺寸链中各组
22、成环的公差相对于互换装配法所求之值增大，使其能按该生产条件下较经济的公差制造，装配时用调整的方法改变补偿环(预先选定的某一组成环)的实际尺寸或位置，使封闭环达到其公差与极限偏差要求。(二二)可动调整法可动调整法采用调整的方法改变补偿环的位置，使封闭环达到其公差与极限偏差要求的方法，称为可动调整法。图7-22图7-23(三三)固定调整法固定调整法1 1、基本概念、基本概念固定调整法：固定调整法：采用调整的方法改变补偿环的实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差要求的方法，称为固定调整法。2 2、确定补偿环的组数和各组的尺寸、确定补偿环的组数和各组的尺寸u(1)确定补偿环的组数u(2)计算各组补偿环
23、的尺寸3 3、尺寸链的计算步骤和方法、尺寸链的计算步骤和方法图7-244 4、固定调整法的特点及应用场合、固定调整法的特点及应用场合固定调整法可降低对组成环的加工要求，利用调整的方法改变补偿环的实际尺寸，从而获得较高的装配精度，尤其是尺寸链中环数较多时，其优点更为明显。固定调整法在装配时不必修配补偿环，没有修配法的一些缺点，所以在大批大量生产中采用较多。固定调整法又没有可动调整法中改变位置的补偿件，因而刚性较好，结构比较紧凑。但是，固定调整法在调整时要拆换补偿环，装拆和调整比较费事，所以设计时要选择装折方便的结构。固定调整法常用于大批大量生产和中批生产，以及封闭环要求较严的多环装配尺寸链中，尤
24、其是在比较精密的机械传动中用调整法还能补偿使用过程中的磨损和误差，恢复原有精度。(四四)误差抵消调整法误差抵消调整法误差抵消调整法是通过调整几个补偿环的相互位置，使其加工误差相互抵消一部分，从而使封闭环达到其公差与极限偏差要求的方法。误差抵消调整法和可动调整法相似，所不同的是补偿环是矢量，且多于一个。常见的补偿环是轴承件的跳动量、偏心量和同轴度等。图7-25五、装配方法的选择五、装配方法的选择选择装配方法的出发点是使产品制造的全过程达到最佳效果。具体考虑的因素有：封闭环公差要求(装配精度)、结构特点(组成环环数等)、生产类型及具体生产条件。一种产品究竟采用何种装配方法来保证装配精度，通常在设计
25、阶段即应确定。第四节第四节 装配工艺规程的制订装配工艺规程的制订装配工艺规程是指导装配生产的主要技术文件，制订装配工艺规程是生产技术准备工作中的一项重要工作。装配工艺规程对保证装配质量、提高装配生产率、缩短装配周期、减轻工人的劳动强度、缩小装配占地面积和降低成本等都有重要的影响。一、制订装配工艺规程的基本要求及主要依据一、制订装配工艺规程的基本要求及主要依据(一一)基本要求基本要求具体要求包括：u1)保证产品装配质量。u2)提高生产率。u3)减少装配成本。(二二)主要依据主要依据(即原始资料即原始资料)1 1、产品的装配图样及验收技术条件、产品的装配图样及验收技术条件2 2、产品的生产纲领、产
26、品的生产纲领3 3、现有生产条件和标准资料、现有生产条件和标准资料二、制订装配工艺规程的步骤、方法和内容二、制订装配工艺规程的步骤、方法和内容1 1、熟悉和分析产品的装配图样及验收技术条件、熟悉和分析产品的装配图样及验收技术条件u1)了解产品及部件的具体结构、装配技术要求和检查验收的内容及方法。u2)审查产品的结构工艺性。u3)研究设计人员所确定的装配方法，进行必要的装配尺寸链分析与计算。2 2、确定装配方法与装配组织形式、确定装配方法与装配组织形式3 3、划分装配单元和确定装配顺序、划分装配单元和确定装配顺序图7-26图7-27图7-28图7-294 4、装配工序的划分与设计、装配工序的划分
27、与设计工序设计的主要内容有：u1)制订工序的操作规范。u2)选择设备与工艺装备。u3)确定工时定额，并协调各工序内容。5 5、填写工艺文件、填写工艺文件6 6、制订产品检测与试验规范、制订产品检测与试验规范它包括：u1)检测和试验的项目及检验质量指标。u2)检测和试验的方法、条件与环境要求。u3)检测和试验所需工艺装备的选择或设计。u4)质量问题的分析方法和处理措施。第五节第五节 产品的结构工艺性产品的结构工艺性一、产品结构工艺性的一、产品结构工艺性的概念概念产品结构工艺性是指所设计的产品在能满足使用要求的前提下，制造、维修的可行性和经济性。它包括产品生产工艺性和产品使用工艺性，前者是指其制造
28、过程中的难易程度与经济性，后者则指其在使用过程中维护保养和修理的难易程度与经济性。产品生产工艺性除零件结构工艺性外，还包括产品结构的装配工艺性。二、产品结构的二、产品结构的装配工艺性装配工艺性装配对产品结构的要求，主要是要容易保证装配质量、装配的生产周期要短、装配劳动量要少。归纳起来，有以下七条具体要求：u(1)结构的继承性好和“三化”程度高u(2)能分解成独立的装配单元图7-30u(3)各装配单元要有正确的装配基准图7-31u(4)要便于装拆和调整图7-32图7-33图7-34图7-35图7-36u(5)减少装配时的修配工作和机械加工图7-37u(6)满足装配尺寸链“环数最少原则”u(7)各种连接的结构形式应便于装配工作的机械化和自动化
