第九章 機(jī)器裝配工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

第八章機(jī)器裝配工藝過(guò)程設(shè)計(jì)第一節(jié)概述一、機(jī)器裝配的基本概念根據(jù)規(guī)定的技術(shù)要求，將零件或部件進(jìn)行配合和連接，使之成為半成品或成品的過(guò)程，稱為裝配。裝配是機(jī)器制造中的最后一個(gè)階段，它包括裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、試驗(yàn)等工作。在一個(gè)基準(zhǔn)零件上，裝上若干部件、組件、套件和零件就成為整個(gè)機(jī)器，把零件和部件裝配成最終產(chǎn)品的過(guò)程，成為總裝。二、裝配精度與零件精度間的關(guān)系

機(jī)器裝配根據(jù)規(guī)定的技術(shù)要求，將零件或部件進(jìn)行配合和連接，使之成為半成品或成品的過(guò)程，稱為裝配。裝配是機(jī)器制造中的后期工作，是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。，它包括裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、試驗(yàn)等工作。

在一個(gè)基準(zhǔn)零件上，裝上若干部件、組件、套件和零件就成為整個(gè)機(jī)器，把零件和部件裝配成最終產(chǎn)品的過(guò)程，成為總裝。

機(jī)器裝配基本作業(yè)

機(jī)器裝配精度清洗連接校正、調(diào)整與配作

平衡驗(yàn)收、試驗(yàn)相互位置精度相互運(yùn)動(dòng)精度相互配合精度

機(jī)器裝配精度分析回轉(zhuǎn)臺(tái)床鞍升降臺(tái)αPα0αTαRαS圖6-1臥式萬(wàn)能銑床工作臺(tái)面對(duì)升降臺(tái)垂直移動(dòng)的垂直度要求千分表直角尺工作臺(tái)移動(dòng)方向影響裝配精度的因素零件的加工精度（與多個(gè)零件精度有關(guān)，圖6-1）裝配方法與裝配技術(shù)零件間的接觸質(zhì)量力、熱、內(nèi)應(yīng)力引起的零件變形旋轉(zhuǎn)零件的不平衡

裝配工藝系統(tǒng)圖為了便于裝配，通常將機(jī)器分成若干個(gè)獨(dú)立的裝配單元。圖裝配單元通?？蓜澐譃槲鍌€(gè)等級(jí)，即零件、套件、組件、部件和機(jī)器基準(zhǔn)零件機(jī)器零件零件零件零件零件部件部件組件套件零件

機(jī)器裝配系統(tǒng)示意圖

套件與組件示例圖6-3套件和組件示例a）套件b）組件生產(chǎn)規(guī)模裝配方法與組織形式自動(dòng)化程度特點(diǎn)單件生產(chǎn)手工（使用簡(jiǎn)單工具）裝配，無(wú)專用和固定工作臺(tái)位手工生產(chǎn)率低，裝配質(zhì)量很大程度上取決于裝配工人的技術(shù)水平和責(zé)任心成批生產(chǎn)裝配工作臺(tái)位固定，備有裝配夾具、模具和各種工具，可分部件裝配和總裝配，也可組成裝配對(duì)象固定而裝配工人流動(dòng)的流水線手工為主，部分使用工具和夾具有一定生產(chǎn)率，能滿足裝配質(zhì)量要求，需用設(shè)備不多；工作臺(tái)位之間一般不用機(jī)械化輸送成批生產(chǎn)輕型產(chǎn)品每個(gè)工人只完成一部分工作，裝配對(duì)象用人工依次移動(dòng)（可帶隨行夾具），裝備按裝配順序布置人工流水線生產(chǎn)率較高，對(duì)工人技術(shù)水平要求相對(duì)較低，裝備費(fèi)用不高；裝配工藝相似的多品種流水線可采用自由節(jié)拍移動(dòng)成批或大批生產(chǎn)一種或幾種相似裝配對(duì)象專用流水線，有周期性間歇移動(dòng)和連續(xù)移動(dòng)兩種方式機(jī)械化傳輸生產(chǎn)率高，節(jié)奏性強(qiáng)，待裝零、部件不能脫節(jié)，裝備費(fèi)用較高大批大量生產(chǎn)半自動(dòng)或全自動(dòng)裝配線，半自動(dòng)裝配線部分上下料和裝配工作采用人工方法半自動(dòng)、全自動(dòng)裝配生產(chǎn)率高，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品變動(dòng)靈活性差，裝備費(fèi)用昂貴表6-1裝配組織形式的選擇與比較

第二節(jié)裝配方法和裝配尺寸鏈一、裝配尺寸鏈的基本概念

裝配尺寸鏈?zhǔn)钱a(chǎn)品或部件在裝配過(guò)程中，由對(duì)某項(xiàng)精度指標(biāo)有關(guān)的相關(guān)零件的尺寸或相互位置關(guān)系所組成的尺寸鏈。裝配精度（封閉環(huán)）是零部件裝配后才最后形成的尺寸或位置關(guān)系。在裝配關(guān)系中，對(duì)裝配精度有直接影響的零部件的尺寸和位置關(guān)系，都是裝配尺寸鏈的組成環(huán)。二、裝配尺寸鏈的計(jì)算方法裝配尺寸鏈的計(jì)算可分為正計(jì)算和反計(jì)算裝配方法工藝特點(diǎn)

適用范圍

常用裝配方法及其適用范圍完全互換法①配合件公差之和小于/等于規(guī)定裝配公差；②裝配操作簡(jiǎn)單；便于組織流水作業(yè)和維修工作大批量生產(chǎn)中零件數(shù)較少、零件可用加工經(jīng)濟(jì)精度制造者，或零件數(shù)較多但裝配精度要求不高者大數(shù)互換法①配合件公差平方和的平方根小于/等于規(guī)定的裝配公差；②裝配操作簡(jiǎn)單，便于流水作業(yè)；③會(huì)出現(xiàn)極少數(shù)超差件大批量生產(chǎn)中零件數(shù)略多、裝配精度有一定要求，零件加工公差較完全互換法可適當(dāng)放寬；完全互換法適用產(chǎn)品的其它一些部件裝配分組選配法①零件按尺寸分組，將對(duì)應(yīng)尺寸組零件裝配在一起；②零件誤差較完全互換法可以大數(shù)倍適用于大批量生產(chǎn)中零件數(shù)少、裝配精度要求較高又不便采用其它調(diào)整裝置的場(chǎng)合修配法預(yù)留修配量的零件，在裝配過(guò)程中通過(guò)手工修配或機(jī)械加工，達(dá)到裝配精度用于單件小批生產(chǎn)中裝配精度要求高的場(chǎng)合調(diào)節(jié)法裝配過(guò)程中調(diào)整零件之間的相互位置，或選用尺寸分級(jí)的調(diào)整件，以保證裝配精度動(dòng)調(diào)整法多用于對(duì)裝配間隙要求較高并可以設(shè)置調(diào)整機(jī)構(gòu)的場(chǎng)合；靜調(diào)整法多用于大批量生產(chǎn)中零件數(shù)較多、裝配精度要求較高的場(chǎng)合裝配尺寸鏈的建立裝配尺寸鏈組成的最短路線（最少環(huán)數(shù)）原則確定封閉環(huán)：通常裝配尺寸鏈封閉環(huán)就是裝配精度要求裝配尺寸鏈查找方法：取封閉環(huán)兩端的零件為起點(diǎn)，沿裝配精度要求的位置方向，以裝配基準(zhǔn)面為聯(lián)系線索，分別查明裝配關(guān)系中影響裝配精度要求的那些有關(guān)零件，直至找到同一基準(zhǔn)零件或同一基準(zhǔn)表面為止。所有零件上連接兩個(gè)裝配基準(zhǔn)面間的位置尺寸和位置關(guān)系，便是裝配尺寸鏈的組成環(huán)組成裝配尺寸鏈時(shí)，應(yīng)使每個(gè)有關(guān)零件只有一個(gè)尺寸列人裝配尺寸鏈。相應(yīng)地，應(yīng)將直接連接兩個(gè)裝配基準(zhǔn)面間的那個(gè)位置尺寸或位置關(guān)系標(biāo)注在零件圖上又稱一件一環(huán)原則

裝配尺寸鏈的完全互換法采用極值算法計(jì)算裝配尺寸鏈封閉環(huán)公差的分配1）當(dāng)組成環(huán)是標(biāo)準(zhǔn)尺寸時(shí)（如軸承寬度，擋圈的厚度等），其公差大小和分布位置為確定值2）某一組成環(huán)是不同裝配尺寸鏈公共環(huán)時(shí)，其公差大小和位置根據(jù)對(duì)其精度要求最嚴(yán)的那個(gè)尺寸鏈確定3）在確定各待定組成環(huán)公差大小時(shí)，可根據(jù)具體情況選用不同的公差分配方法，如等公差法，等精度法或按實(shí)際加工可能性分配法等4）各組成環(huán)公差帶位置按入體原則標(biāo)注，但要保留一環(huán)作“協(xié)調(diào)環(huán)”，協(xié)調(diào)環(huán)公差帶的位置由裝配尺寸鏈確定。協(xié)調(diào)環(huán)通常選易于制造并可用通用量具測(cè)量的尺寸【解】圖示齒輪部件，齒輪空套在軸上，要求齒輪與擋圈的軸向間隙為0.1～0.35。已知各零件有關(guān)的基本尺寸為：A1=30,A2=5,A3=43,（標(biāo)準(zhǔn)件），A5=5。用完全互換法裝配，試確定各組成環(huán)的偏差?！纠?-1】A2A3A1A5A4A0圖6-4齒輪與軸部件裝配

1）建立裝配尺寸鏈（圖6-4）2）確定各組成環(huán)的公差：按等公差法計(jì)算，各組成環(huán)公差為：

T1=T2=T3=T4=T5=（0.35-0.1）/5=0.05

考慮加工難易程度，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整（A4公差不變），得到：T4=0.05,T1=0.06,T3=0.1,T2=T5=0.02，，

3）確定各組成環(huán)的偏差：取A5為協(xié)調(diào)環(huán)。A4為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，公差帶位置確定：，，

除協(xié)調(diào)環(huán)以外各組成環(huán)公差按入體標(biāo)注：計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)偏差：由式（5-23），得到：EI5=-0.12,ES5=-0.1最后可確定：A2A3A1A5A4A0圖6-4齒輪與軸部件裝配

裝配尺寸鏈的大數(shù)互換法采用概率算法計(jì)算裝配尺寸鏈封閉環(huán)公差分配原則同完全互換法同例6-1，用大數(shù)互換法計(jì)算【例6-2】【解】取k=1.4，將T1

、T2

、T4

、T5

及T0

值代入，可求出：T3=0.135于是有：除協(xié)調(diào)環(huán)外各組成環(huán)公差入體標(biāo)注：A2A3A1A5A4A0圖6-5齒輪與軸部件裝配尺寸鏈A4

為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，公差確定：T4=0.05A1、A2、A5公差取經(jīng)濟(jì)公差：T1=0.1,T2=T5=0.025◆確定各組成環(huán)的公差◆確定各組成環(huán)的偏差取A5為協(xié)調(diào)環(huán)。A4為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，公差帶位置確定：計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)的偏差：由式（6-15），得到：A5M=4.93由式（6-12），有：活塞與活塞銷在冷態(tài)裝配時(shí)，要求有0.0025～0.0075的過(guò)盈量。若活塞銷孔與活塞銷直徑的基本尺寸為28，加工經(jīng)濟(jì)公差為0.01。現(xiàn)采用分組選配法進(jìn)行裝配，試確定活塞銷孔與活塞銷直徑分組數(shù)目和分組尺寸。

裝配尺寸鏈的分組選配法將組成環(huán)公差按完全互換法求得后，放大若干倍，使之達(dá)到經(jīng)濟(jì)公差的數(shù)值。然后，按此數(shù)值加工零件，再將加工所得的零件按尺寸大小分成若干組（分組數(shù)與公差放大倍數(shù)相等）。最后，將對(duì)應(yīng)組的零件裝配起來(lái)。

【例6-3】圖6-6活塞與活塞銷組件圖【解】1）建立裝配尺寸鏈如圖6-7所示。3）確定各尺寸：若活塞銷直徑尺寸定為：，將其分為4組，解圖6-46所示尺寸鏈，可求得活塞銷孔與之對(duì)應(yīng)的分組尺寸如下：A1（活塞銷直徑）A2（銷孔直徑）A0圖6-7

活塞銷與活塞銷孔裝配尺寸鏈組號(hào)1234

活塞銷直徑活塞銷孔直徑2）確定分組數(shù)：平均公差為0.0025，經(jīng)濟(jì)公差為0.01，可確定分組數(shù)為4。車床主軸孔軸線與尾座套筒錐孔軸線等高誤差要求為0～0.06，且只允許尾座套筒錐孔軸線高。為簡(jiǎn)化計(jì)算，略去各相關(guān)零件軸線同軸度誤差，得到一個(gè)只有A1、A2、A3三個(gè)組成環(huán)的簡(jiǎn)化尺寸鏈，如圖6-8所示。采用修配法時(shí)，裝配尺寸鏈中各尺寸均按經(jīng)濟(jì)公差制造，但留出一個(gè)尺寸做修配環(huán)。通常選容易修配加工，且對(duì)其它尺寸鏈沒(méi)有影響的尺寸作修配環(huán)?！纠?-4】圖6-8

車床主軸中心線與尾座套筒中心線等高裝配尺寸鏈A1A0A2A3【解】1）選擇修配環(huán)本例中修刮尾座底板最為方便，故選A2作修配環(huán)。若已知A1、A2、A3的基本尺寸分別為202、46和156。用修配法裝配，試確定A1、A2、A3的偏差。

裝配尺寸鏈的修配法用A00表示修配前封閉環(huán)實(shí)際尺寸。本例中，修配環(huán)修配后封閉環(huán)變小，故A00的最小值應(yīng)與A0的最小值相等。按直線尺寸鏈極值算法公式，可導(dǎo)出：2）確定各組成環(huán)公差及除修配環(huán)外的各組成環(huán)公差帶位置3）確定修配環(huán)公差帶的位置將已知數(shù)值代入，可求出：A2min=46.1,于是可得到：若要求尾座底板裝配時(shí)必須刮研，且最小刮研量為0.15。則可最后確定底板厚度為：此時(shí)，可能出現(xiàn)的最大刮研量為：Zmax

=A00max-A0max=0.39為了減小刮研量，可以采用“合并加工”的方法，將尾座和底板配合面配刮后裝配成一個(gè)整體，再精鏜尾座套筒孔。此時(shí)，直接獲得尾座套筒孔軸線至底板底面的距離A23，由此而構(gòu)成的新的裝配尺寸鏈，組成環(huán)數(shù)減少為兩個(gè)，這是裝配尺寸鏈最短路線（最少環(huán)數(shù)）原則的一個(gè)應(yīng)用。A1A0A2A3A1和A3兩尺寸均采用鏜模加工，經(jīng)濟(jì)公差為0.1，按對(duì)稱原則標(biāo)注，有：

A1=202±0.05,A3=156±0.05A2采用精刨加工，經(jīng)濟(jì)公差也為0.1。調(diào)節(jié)法與修配法相似，尺寸鏈各組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)精度加工，由此引起的封閉環(huán)超差，通過(guò)調(diào)節(jié)某一零件的位置或?qū)δ骋唤M成環(huán)（調(diào)節(jié)環(huán)）的更換來(lái)補(bǔ)償。常用的調(diào)節(jié)法有三種：可動(dòng)調(diào)節(jié)法，固定調(diào)節(jié)法和誤差抵消調(diào)節(jié)法圖6-9可動(dòng)調(diào)節(jié)法示例1—調(diào)節(jié)套筒2—調(diào)節(jié)螺釘3—楔條4—調(diào)節(jié)螺釘5—絲杠螺母6—絲杠a）b）c）可動(dòng)調(diào)節(jié)法

裝配尺寸鏈的調(diào)節(jié)法通過(guò)更換不同尺寸的調(diào)節(jié)件來(lái)達(dá)到裝配精度。采用固定調(diào)節(jié)法的關(guān)鍵是確定調(diào)節(jié)件的分級(jí)和各級(jí)調(diào)節(jié)件的尺寸大小。固定調(diào)節(jié)法圖6-10a所示部件中，齒輪軸向間隙要求控制在0.05～0.15范圍內(nèi)。若A1和A2的基本尺寸分別為50和45，按加工經(jīng)濟(jì)精度確定A1和A2的公差分別為0.15和0.1。試確定調(diào)節(jié)墊片AK的厚度?！纠?-12】A0A2A1AKa）圖6-10

固定調(diào)節(jié)法示例圖6-10a所示尺寸鏈中，將“空位”尺寸AS視為中間變量，可將此尺寸鏈分解為兩個(gè)尺寸鏈，如圖b、c所示?！窘狻緼KA0ASASA2A1b）c）在尺寸鏈c中，A0是在裝配中最后保證的，是封閉環(huán)。為使A0獲得規(guī)定的公差，可將空位尺寸分成若干級(jí)，每一級(jí)空位尺寸的公差應(yīng)小于或等于軸向間隙（封閉環(huán)）公差與調(diào)節(jié)墊片厚度（組成環(huán)）公差之差由尺寸鏈b，可求出：級(jí)號(hào)1234

空位尺寸調(diào)節(jié)墊片厚度式中TS、T0、TK

分別為空位尺寸、封閉環(huán)尺寸、調(diào)節(jié)墊片厚度公差本例中：T0=0.1,TS=0.25,并假定TK=0.03，代入上式得到：n≥3.6取n=4，將空位尺寸適當(dāng)分級(jí)后解尺寸鏈，可確定調(diào)節(jié)件各級(jí)尺寸在批量大、精度高的裝配中，調(diào)節(jié)件的分級(jí)級(jí)數(shù)可能很多，不便于管理。此時(shí)，可采用一定厚度的墊片與不同厚度的薄金屬片組合的方法，構(gòu)成不同尺寸，使調(diào)節(jié)工