第8章++裝配工藝過(guò)程設(shè)計(jì)56

第八章裝配工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

內(nèi)容提要本章介紹機(jī)器的裝配工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及保證裝配精度的工藝技術(shù)和相關(guān)計(jì)算第一節(jié)裝配工藝概述

裝配是將已經(jīng)制造好的零件組合成具有一定功能機(jī)器的過(guò)程，包括組裝、部裝、總裝、調(diào)試、檢驗(yàn)等，是保證機(jī)器性能的重要環(huán)節(jié)。裝配工藝主要研究零件精度與機(jī)器裝配精度的關(guān)系、零件組裝成機(jī)器的方法、裝配生產(chǎn)率及勞動(dòng)條件等。

一、裝配的基本概念二、裝配生產(chǎn)類型及其特點(diǎn)

裝配生產(chǎn)也和零件制造類似，分為單件小批、成批及大量三種類型，其特點(diǎn)也和零件制造類似，不再贅述。在裝配時(shí)容易裝入、容易定位、容易保證裝配精度、裝配時(shí)的工作量小。如圖8-1～5所示。三、裝配結(jié)構(gòu)工藝性

零件是否可以裝配及裝配的難以程度即裝配結(jié)構(gòu)工藝性。另外，還需要考慮機(jī)器使用過(guò)程中維修時(shí)，拆卸的難以程度。所以，為了提高裝配效率，從以下三個(gè)方面考查機(jī)器的結(jié)構(gòu)工藝性。1、模塊化將機(jī)器分解為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元，使其可以組織平行裝配，互不影響，不僅可提高效率，而且可提高裝配質(zhì)量，易于改型，是機(jī)器設(shè)計(jì)首要考慮的問(wèn)題。2、易于裝配a無(wú)排氣孔b通孔圖8-1定位銷的裝配a)b)圖8-2兩零件的同軸度圖8-3零件裝配相互位置、尺寸對(duì)裝配的影響圖8-4徑向向心軸承的間隙調(diào)整a)b)圖8-5減小修配面積

機(jī)器在裝配時(shí)，往往很難一次裝配成功，需要拆卸重裝，機(jī)器在以后的檢修、維護(hù)均可能要拆卸，所以結(jié)構(gòu)不僅應(yīng)考慮易裝，還應(yīng)考慮易拆。如圖8-6～8所示。a)b)圖8-6滾錐軸承外環(huán)的拆卸3、易于拆卸圖8-7過(guò)渡或過(guò)盈配合零件的拆卸）b)圖8-8定位銷的拆卸

第二節(jié)裝配工藝規(guī)程的制訂一、原始資料1、產(chǎn)品圖紙及技術(shù)性能指標(biāo)2、生產(chǎn)綱領(lǐng)3、生產(chǎn)條件二、制訂裝配工藝規(guī)程的原則1、保證產(chǎn)品質(zhì)量2、滿足裝配周期3、鉗工裝配工作量盡可能小4、盡量減少裝配工作所占成本三、裝配工藝規(guī)程的內(nèi)容、制訂方法及步驟內(nèi)容包括：組、部、總裝配圖；尺寸鏈分析；裝配夾具使用說(shuō)明；檢驗(yàn)及試驗(yàn)方法及說(shuō)明；裝配周期表等。制訂步驟：1、產(chǎn)品圖紙分析了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及要求，分解可以獨(dú)立平行裝配的單元。2、確定生產(chǎn)組織形式3、裝配工藝過(guò)程的確定

1）裝配工作的基本內(nèi)容：連接、校正、平衡、組合、檢驗(yàn)、試運(yùn)轉(zhuǎn)、油漆、包裝等。

2）裝配方法及其設(shè)備：如過(guò)盈連接采用壓入、熱脹、冷縮？及其具體設(shè)備。

3）裝配順序的確定：一般規(guī)律是，先下后上、先內(nèi)后外、先重大后輕小、先精密后一般。

4）編制裝配工藝文件：過(guò)程卡、工序卡、裝配工藝流程示意圖等。第三節(jié)保證裝配精度的工藝方法保證裝配精度首先要保證裝配后的配合精度T0，根據(jù)尺寸鏈原理，它與有關(guān)零件的制造精度Ti應(yīng)滿足以下關(guān)系：或但往往零件的制造精度受制造條件或成本限制，無(wú)法滿足上述條件，則需借助于一定的裝配工藝措施解決。一、裝配工藝方法為了在保證裝配精度的條件下得到最佳效益，人們根據(jù)具體裝配條件創(chuàng)造了多種裝配工藝方法，歸納如下：一、裝配工藝方法1、互換法適應(yīng)于滿足裝配關(guān)系要求，且零件制造精度合適的情況，其本質(zhì)是依賴零件制造精度保證裝配精度。2、選配法從所謂的合格零件中選擇合適的零件進(jìn)行裝配，滿足裝配要求。適合于配合件少，一般為兩件，配合精度高，生產(chǎn)批量大的生產(chǎn)。具體有直接選配、分組選配、復(fù)合選配。3、修配法4、調(diào)整法4、調(diào)整法其實(shí)質(zhì)與修配法相同，但在實(shí)際操作時(shí)，是通過(guò)調(diào)整某一零件在裝配時(shí)的位置（需要設(shè)計(jì)相應(yīng)結(jié)構(gòu)）、或使用適當(dāng)尺寸的調(diào)整件滿足裝配精度。適用于大批量生產(chǎn)。

3、修配法將所有有關(guān)零件的尺寸精度按經(jīng)濟(jì)精度制造，裝配時(shí)對(duì)某一零件進(jìn)行再加工，以獲得需要的裝配精度。它適用于單件小批生產(chǎn)，要注意修配件應(yīng)選裝拆容易、修配加工量小的零件。二、裝配尺寸鏈

在裝配圖上把與某項(xiàng)精度指標(biāo)有關(guān)的零件尺寸依次排列，構(gòu)成一個(gè)封閉的尺寸組合，就是裝配尺寸鏈。其封閉環(huán)是裝配精度，而非某一件上尺寸，且一個(gè)組成環(huán)代表一個(gè)零件，也即一個(gè)零件只允許一個(gè)尺寸加入尺寸鏈！三、裝配尺寸鏈的計(jì)算方法在建立了裝配尺寸鏈后，根據(jù)保證裝配精度的工藝方法進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。裝配尺寸鏈計(jì)算是標(biāo)準(zhǔn)求解，只要確定了裝配工藝則計(jì)算均一個(gè)模式。下面全部通過(guò)實(shí)例求解介紹各種計(jì)算方法。（一）、互換法例：如圖8-19所示的對(duì)開(kāi)齒輪箱部件，裝配后要求軸向竄動(dòng)為0.1～0.5mm，即mm。其組成零件的有關(guān)基本尺寸為A1=100mm，A2=20mm，A3=A5=3mm，A4=114mm。各組成零件的尺寸分布均為正態(tài)分布，且分布中心與公差帶重合。試用極值法和概率法分別確定各組成零件的尺寸公差大小和分布位置。互換法求解時(shí)分兩種情況，當(dāng)組成環(huán)較少或平均到每個(gè)環(huán)的公差不是很小時(shí)，用完全互換法，即極值法解算；反之用概率法解算，即部分互換法。圖8-19齒輪箱部件軸向裝配關(guān)系簡(jiǎn)圖1、極值法1)畫(huà)出裝配尺寸鏈圖，校驗(yàn)各環(huán)基本尺寸圖8-19右所示為總環(huán)數(shù)n=6的尺寸鏈圖，其中A0為封閉環(huán)，A1、A2為增環(huán)，A3、A4、A5為減環(huán)?；境叽缬?jì)算為：

A0=A1+A2-A3-A4-A5=100+20-3-3-114=0可見(jiàn)各環(huán)基本尺寸數(shù)據(jù)正確。2)確定個(gè)組成環(huán)的公差大小首先計(jì)算平均公差如右：

其次，根據(jù)各尺寸的大小及獲得的難易程度做適當(dāng)調(diào)整，獲得各組成環(huán)的公差值，但對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)保持原要求，得T1=0.12mm,T2=0.08mm,T3=T5=0.05mmT4=T0－T1－T2－T3－T5=0.4－0.12－0.08―0.05―0.05＝0.1mm3)確定各組成環(huán)公差帶的分部位置加工中各尺寸公差帶位置一般按“入體”原則標(biāo)注，但這樣就無(wú)法保證裝配要求，故需要事先選一環(huán)做協(xié)調(diào)，而作為協(xié)調(diào)環(huán)的尺寸應(yīng)易測(cè)量，且該尺寸的基本值變化不會(huì)對(duì)機(jī)器產(chǎn)生任何不良影響，此例選A4為協(xié)調(diào)環(huán)，它的值是根據(jù)裝配尺寸鏈求解出的。故先給出其它各環(huán)的公差分布：首先求平均公差協(xié)調(diào)環(huán)的求解如右表所示，有下劃線的數(shù)據(jù)為求解結(jié)果，還原后為求解結(jié)束，即和裝配精度相關(guān)的所有尺寸的公差及其分布位置確定出來(lái)了?；境叽鏓SEIA1100A220-A3-3-A4

-114-A5-3+0.12+0.08+0.05+0.2+0.05000+0.10A00+0.5+0.12、概率法1）畫(huà)出裝配尺寸鏈圖，校驗(yàn)各環(huán)基本尺寸2）確定各組成環(huán)的公差大小其次，根據(jù)各尺寸獲得的難易程度、設(shè)計(jì)要求、是否標(biāo)準(zhǔn)件等具體情況調(diào)整各組成環(huán)公差，仍選A4為協(xié)調(diào)環(huán)，參考平均值確定各環(huán)公差為：T1＝0.3mmT2＝0.15mmT3＝T5＝0.08mm3)確定各組成環(huán)公差帶的分部位置A1、A2、A3、A5公差帶按“入體”原則標(biāo)注，即協(xié)調(diào)環(huán)的偏差應(yīng)先求其平均尺寸，然后按對(duì)稱分布標(biāo)注。

由解算結(jié)果可以看出，條件相同時(shí)，按概率法求解的結(jié)果，即有關(guān)零件的公差比極值法的大，零件易于加工，但零件不是完全互換。例：某機(jī)器中有一對(duì)配合要求很高的閥心、閥套，其基本尺寸為Ф30mm，裝配精度為0.005～0.01mm的間隙，即

mm。設(shè)零件制造時(shí)的經(jīng)濟(jì)精度為0.01mm，用分組選配法進(jìn)行裝配，試確定零件的尺寸及公差位置，分組尺寸。

直接選配法僅需要對(duì)相應(yīng)零件進(jìn)行公差放大，保證放大方向和放大倍數(shù)相等，不需要進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算。當(dāng)采用分組選配法時(shí)，要進(jìn)行分組計(jì)算，給出分組表，以便零件的加工、裝配時(shí)使用，在對(duì)應(yīng)組內(nèi)，滿足完全互換。此為本節(jié)重點(diǎn)。

（二）選擇裝配法A1

A2

A0

圖8-20閥心閥套配合尺寸鏈圖

1、畫(huà)出裝配尺寸鏈圖，校驗(yàn)各環(huán)基本尺寸如圖8-20所示為本裝配尺寸鏈圖，其中A0為封閉環(huán)，A1為閥套尺寸，A2為閥心尺寸，它們的基本值均為30mm。A0＝A1－A2＝30－30＝0可見(jiàn)各基本尺寸正確。2、確定各組成換的公差及其分布位置這時(shí)的公差只能按等公差分配！如果設(shè)閥套公差帶按“入體”方式標(biāo)注為，則閥心尺寸為協(xié)調(diào)環(huán)，其值應(yīng)為3、分組數(shù)m及零件的制造精度分組數(shù)就是零件公差的放大倍數(shù)，所以在放大零件公差至經(jīng)濟(jì)精度時(shí)，要注意放大的方向一致。故得閥套、閥心制造要求為

4、確定各組成環(huán)的分組尺寸零件在加工完成后，進(jìn)行測(cè)量，然后按尺寸大小分為四組，并用不同的顏色區(qū)別，以變進(jìn)行分組裝配。具體分組情況及分組后的配合精度見(jiàn)表8-3。表8-3閥套、閥心分組尺寸對(duì)應(yīng)表組別標(biāo)記顏色閥套尺寸閥芯尺寸配合精度1紅2白3黃4黑（三）修配裝配法單件小批生產(chǎn)時(shí)，裝配精度要求高而且組成環(huán)較多，采用互換法裝配不合適，可以采用修配法裝配。此時(shí)可將所有組成環(huán)的公差按經(jīng)濟(jì)精度確定，裝配時(shí)對(duì)造成封閉環(huán)累積誤差超過(guò)裝配精度要求，通過(guò)對(duì)修配環(huán)的再加工（即修配）的方法來(lái)補(bǔ)償，以達(dá)到配合要求。首先是選擇合適的修配環(huán)；其次是通過(guò)計(jì)算確定合理的修配件尺寸，要保證它有足夠的，而且是最小的修配余量。下面結(jié)合實(shí)例分析修配件的計(jì)算方法。

例：如圖8-21a所示是某車床大拖板與導(dǎo)軌裝配簡(jiǎn)圖，其中A1＝30mm，A2＝10mm，A3＝40mm，裝配后壓板與導(dǎo)軌在垂直方向上要求保證有間隙A0＝0～0.05mm。小批量生產(chǎn)該車床，試選擇合適的裝配方法，并確定各有關(guān)零件的公差大小及其分布位置。根據(jù)裝配圖，查明裝配關(guān)系，畫(huà)出裝配尺寸鏈圖如圖8-21b所示。A0＝A1＋A2－A3＝30＋10－40＝0故封閉環(huán)尺寸為mm，其公差為0.05。1、建立裝配尺寸鏈，校驗(yàn)基本尺寸

a）b）圖8-21車床大拖板與導(dǎo)軌裝配關(guān)系簡(jiǎn)圖首先求平均公差2、確定各組成環(huán)公差其次，確定修配件（環(huán)）這里選壓板為修配件，即A2為修配環(huán)。裝配時(shí)通過(guò)修配P或M面保證裝配精度。將各組成環(huán)均按經(jīng)濟(jì)精度加工，設(shè)T(A1)＝T(A3)＝0.15mm，T(A2)＝0.1mm。3、確定各組成環(huán)的公差帶分布位置A1、A3按“入體”原則標(biāo)注，即mm，mm；修配環(huán)A2公差帶位置需經(jīng)計(jì)算確定。1）修配環(huán)修配時(shí)，封閉環(huán)尺寸變小本例中修配壓板P面，A2尺寸變小，由裝配尺寸鏈可知，此時(shí)封閉環(huán)尺寸變小，也即“越修越小”。圖8-22封閉環(huán)實(shí)際值與規(guī)定值的相對(duì)位置(越修越小時(shí))由于實(shí)際裝配間隙的變化范圍

T(A0)’＝T(A1)＋T(A2)＋T(A3)＝0.4mm，比裝配精度要求0.05大許多，為使裝配時(shí)能通過(guò)修配A2來(lái)達(dá)到裝配精度要求，必須使裝配后的封閉環(huán)實(shí)際最小尺寸在任何情況下都不能小于裝配精度規(guī)定的最小尺寸。

為了使修配勞動(dòng)量最小，并且若在任何情況下都不需要留有最小修配量（最小修配量為0）時(shí)，應(yīng)使修配前封閉環(huán)的實(shí)際最小尺寸等于裝配精度規(guī)定的最小尺寸。這種情況如圖8-22所示，圖中箭頭表示A2被修配時(shí)封閉環(huán)實(shí)際值的變化方向。根據(jù)這種關(guān)系，就可看出“越修越小”時(shí)，為求修配環(huán)尺寸的公差帶分布位置，封閉環(huán)實(shí)際尺寸及實(shí)際偏差與組成環(huán)之間的關(guān)系式：由上式可求出修配環(huán)的一個(gè)極限尺寸，然后根據(jù)修配環(huán)的公差，求出修配環(huán)的另一個(gè)極限尺寸。對(duì)于本題：0＝30＋A2min－40A2min＝10mm計(jì)算修配環(huán)的極限尺寸后，修正修配環(huán)的尺寸為如果要求在任何情況下都必須對(duì)修配環(huán)作一定的修配，即最小修配余量不為0，則修配環(huán)需要再加上這必須的最小修配量。比如為提高裝配表面的接觸剛度，壓板P面須經(jīng)刮研，若最小刮研量為0.05mm，則須修改修配環(huán)的值，使增大。即所以mm因?yàn)門(A2)＝0.1mm另外，當(dāng)最小修配量不為0時(shí)，設(shè)為，可按圖8-23所示關(guān)系直接求出修配換的一個(gè)極限尺寸。即圖8-22封閉環(huán)實(shí)際值與規(guī)定值的相對(duì)位置(越修越小時(shí))圖8-23封閉環(huán)實(shí)際值與規(guī)定值的對(duì)應(yīng)位置(越修越小且最小修配量不為0時(shí))

2）修配環(huán)修配時(shí)，封閉環(huán)尺寸變大本例中修配壓板M面，A2尺寸變大，由裝配尺寸鏈可知，此時(shí)封閉環(huán)尺寸變大，也即“越修越大”。在這種情況下，為使裝配時(shí)能通過(guò)修配A2來(lái)滿足規(guī)定的裝配要求，必須使裝配后封閉環(huán)的實(shí)際尺寸在任何情況下都不能大于裝配精度規(guī)定的最大尺寸。為使修配勞動(dòng)量最小，應(yīng)使修配前封閉環(huán)的實(shí)際最大尺寸等于裝配精度規(guī)定的最大尺寸。此時(shí)如圖8-24所示，圖中箭頭表示A2被修配時(shí)封閉環(huán)實(shí)際值的變化方向。根據(jù)上述關(guān)系，就可看出“越修越大”時(shí)，為求修配環(huán)尺寸的公差帶分布位置，封閉環(huán)實(shí)際尺寸及實(shí)際偏差與組成環(huán)之間的關(guān)系式：

由上式可求出修配環(huán)A2的一個(gè)極限尺寸：

0.05＝30＋0.15＋－40＋0.15

因?yàn)門(A2)＝0.1mm，所以同樣，假如必須留有必要的最小修配量時(shí)，就要改變修配環(huán)的值,在前面結(jié)果中減去一個(gè)最小修配余量.若設(shè)最小修配余量仍為0.05mm，則修改后修配環(huán)的實(shí)際尺寸為：

此時(shí)，同樣可以直接求出有修配兩時(shí)的修配環(huán)的一個(gè)極限尺寸，如圖8-25所示。4、計(jì)算最大修配量Zkmax計(jì)算最大修配量的目的，是為了校核最大修配余量是否過(guò)大，如過(guò)大則可通過(guò)減小各組成環(huán)公差來(lái)解決。由圖8-23可以看出，最大修配余量可按下式計(jì)算：或者直接由下式得出：修配環(huán)的最大修配余量和最小修配余量的合理值應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)或參考工藝手冊(cè)確定。圖8-24封閉環(huán)實(shí)際值與規(guī)定值的對(duì)應(yīng)位置(越修越大時(shí))圖8-25封閉環(huán)實(shí)際值與規(guī)定值的對(duì)應(yīng)位置(越修越大時(shí))例：如圖18-26所示的齒輪箱裝配關(guān)系簡(jiǎn)圖及其尺寸鏈圖。要求單齒輪、隔套、雙聯(lián)齒輪及調(diào)整件（墊圈）裝在軸上后，雙聯(lián)齒輪的軸向間隙為0.05～0.2mm，即mm。各零件的軸向尺寸為A1＝100mm，A2＝25mm，A3＝20mm，A4＝50mm，Ak＝5mm。（四）調(diào)整法

調(diào)整法一般采用極值法的公式進(jìn)行計(jì)算。采用可動(dòng)調(diào)整法時(shí)，必須使其在任何情況下都能補(bǔ)償累積誤差，所以，需要計(jì)算最大調(diào)整量以便設(shè)計(jì)時(shí)使用。最大調(diào)整量可按修配法中的最大修配量來(lái)計(jì)算確定。如果采用固定調(diào)整法，需要計(jì)算各組調(diào)整件的尺寸及其對(duì)應(yīng)的裝配尺寸。作為調(diào)整件是按一定尺寸間隔制成的一組專門零件，如墊圈、墊片、軸套等。下面舉例介紹：

圖8-26齒輪傳動(dòng)箱裝配關(guān)系簡(jiǎn)圖按經(jīng)濟(jì)精度確定各零件的公差大小，并按“入體”原則規(guī)定其分布位置。各環(huán)尺寸為：由于各組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)精度規(guī)定公差，在未放入調(diào)整件時(shí)，裝配后的累積尺寸為AS，其變動(dòng)范圍大于規(guī)定的累積誤差，此時(shí)放入調(diào)整件來(lái)消除，從而保證規(guī)定的裝配精度要求。在未放入調(diào)整件進(jìn)行裝配后的累積誤差稱為調(diào)整件的變動(dòng)范圍TS。1、確定調(diào)整件尺寸的變動(dòng)范圍

調(diào)整件應(yīng)按尺寸分成幾組，裝配時(shí)根據(jù)實(shí)測(cè)的累積誤差大小TS，選用不同尺寸組的調(diào)整件進(jìn)行補(bǔ)償，以保證規(guī)定的裝配精度要求。因此，分組間隔值又稱為調(diào)整件的補(bǔ)償能力，它不僅與規(guī)定的裝配精度要求有關(guān)，還與調(diào)整件本身的精度有關(guān)。如果調(diào)整件能做到絕對(duì)準(zhǔn)確，其分組間隔值就等于裝配精度所允許的變動(dòng)范圍T0，但調(diào)整件本身具有公差Tk，這一公差會(huì)降低補(bǔ)償效果，故其分組間隔值應(yīng)為：2、確定調(diào)整件的分組間隔值此時(shí)就相當(dāng)于由AS、Ak、A0形成一個(gè)三環(huán)尺寸鏈，如圖8-27所示。AS的公差就是某一組Ak所能補(bǔ)償?shù)姆秶?。按將AS分為幾組，每一個(gè)AS對(duì)應(yīng)一個(gè)Ak。為保證連續(xù)補(bǔ)償，兩相鄰組別的AS、Ak其基本尺寸之差等于分組間隔值。由上式可知，調(diào)整件的分組數(shù)m與成反比，與成正比，尤其是Tk對(duì)m的影響很大。如果分組數(shù)太大，將給生產(chǎn)組織工作帶來(lái)困難，也給裝配工作帶來(lái)麻煩，所以應(yīng)該全面考慮，以便取得最佳效果，一般分組數(shù)取3～4為宜。因此，零件加工精度不應(yīng)取的太低，尤其是調(diào)整件的公差應(yīng)盡量嚴(yán)格控制為好。圖8-27固定調(diào)整法中的三環(huán)尺寸鏈3、確定調(diào)整件的分組數(shù)分組數(shù)m應(yīng)根據(jù)下式確定：因?yàn)榉纸M數(shù)不能為小數(shù)，故分組數(shù)m＝4