機(jī)械裝配工藝二

第九章機(jī)械裝配工藝本章提要9.1機(jī)械裝配工藝基本問題概述9.2保證裝配精度的方法9.3裝配工藝規(guī)程的制定本章提要任何機(jī)械設(shè)備或產(chǎn)品都是由若干零件和部件組成。根據(jù)規(guī)定的技術(shù)要求將有關(guān)的零件接合成部件，或?qū)⒂嘘P(guān)的零件和部件接合成機(jī)械設(shè)備或產(chǎn)品的過程稱為裝配，前者稱為部件裝配，后者稱為總裝配。本章重點(diǎn)介紹為達(dá)到裝配精度而采取的四種裝配方法、各自優(yōu)缺點(diǎn)和使用場合以及以裝配精度相關(guān)的尺寸鏈求解算法。為了對裝配有一個(gè)最基本的感性認(rèn)識，請先看下面的例子。舉例汽車多孔閉式噴油器裝配過程9.1機(jī)械裝配基本問題概述1、各種生產(chǎn)類型的裝配特點(diǎn)機(jī)械裝配的生產(chǎn)類型按生產(chǎn)批量可以分成以下三種。生產(chǎn)類型不同，其裝配工作的特點(diǎn)也有所不同。單件小批生產(chǎn)大批和大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)裝配

裝配工藝主要是互換裝配法，只允許少量簡單的調(diào)整，工藝過程劃分較細(xì)，即采用分散工序原則，要求有較高的均衡性和嚴(yán)格的節(jié)奏性。其組織形式是在高效工藝裝備的物質(zhì)條件基礎(chǔ)上，建立起移動(dòng)式流水線以至自動(dòng)裝配線。

裝配方法以修配法及調(diào)整法為主，互換件比例較小，工藝上靈活性較大，工藝文件不詳細(xì)，多用通用裝備，工序集中，組織形式以固定式為主，裝配工作的效率一般較低。

裝配工作特點(diǎn)則介于上面兩種生產(chǎn)類型之間。2、零件精度與裝配精度的關(guān)系為了使機(jī)器具有正常工作性能，必須保證其裝配精度。機(jī)器的裝配精度通常包括三個(gè)方面含義：尺寸精度如一定的尺寸要求、一定的配合相互位置精度如平行度、垂直度、同軸度等運(yùn)動(dòng)精度如傳動(dòng)精度、回轉(zhuǎn)精度等零件的加工誤差在裝配時(shí)，會產(chǎn)生積累誤差，如果超出裝配精度指標(biāo)所規(guī)定的允許范圍，則將產(chǎn)生不合格品。因此一般裝配精度要求高的，則要求零件精度也高，但零件的加工精度不但在工藝技術(shù)上受到加工條件的限制，而且受到經(jīng)濟(jì)性的制約。因此要求達(dá)到裝配精度，就不能只靠提高零件的加工精度，在一定程度上還必須依賴于裝配的工藝技術(shù)。在裝配精度要求較高、批量較小時(shí)，尤其是這樣。3、裝配中的連接方式在裝配中，零件的連接方式可分為：連接方式固定連接活動(dòng)連接能保證裝配好后的相配零件間相互位置不變能保證裝配好后的相配零件間有一定的相對運(yùn)動(dòng)3、裝配中的連接方式在固定連接和活動(dòng)連接中，又根據(jù)它們能否拆卸的情況不同,分為可拆卸連接和不可拆卸連接兩種。所謂可拆卸連接是指這類連接不損壞任何零件，拆卸后還能重新裝在一起。這樣就有四種不同的連接方式，可以用四種不同的方法實(shí)現(xiàn)：固定不可拆卸連接連接方式焊接、鎦接、過盈配合、金屬鑲嵌件鑄造、粘接劑粘合、塑性材料的壓制等實(shí)現(xiàn)方式固定可拆卸連接實(shí)現(xiàn)方式各種過渡配合、螺紋連接、圓錐連接等活動(dòng)可拆卸連接實(shí)現(xiàn)方式可由圓柱面、圓錐面、球面和螺紋面等的間隙配合以及其它各種方法來達(dá)到活動(dòng)不可拆卸連接實(shí)現(xiàn)方式這種連接用得較少，如滾珠和滾柱軸承、油封等9.2保證裝配精度的方法裝配方法1.優(yōu)先完全互換，成批、環(huán)多不完全互換2.高精度：大量，環(huán)少—分組、環(huán)多—調(diào)整、單件-修配成批，調(diào)整、修配、分組1、互換法

零件按一定公差加工后，裝配時(shí)不經(jīng)任何修配和調(diào)整即能達(dá)到裝配精度要求的裝配方法稱為互換法。按其互換程度，互換法可分為完全互換法和不完全互換法。

（1）完全互換法零件加工誤差的規(guī)定應(yīng)使各有關(guān)零件公差之和小于或等于裝配公差，可用下式表示：

（1）式中 ——封閉公差(裝配公差)；

——各有關(guān)零件的制造公差；

n ——包括封閉在內(nèi)的總環(huán)數(shù)。（1）完全互換法按式（1）制定零件公差，在裝配時(shí)零件是可以完全互換的，故稱“完全互換法”，其優(yōu)點(diǎn)是：裝配過程簡單，生產(chǎn)率高對工人技術(shù)水平要求不高便于組織流水裝配和自動(dòng)化裝配便于實(shí)現(xiàn)零部件專業(yè)化協(xié)作備件供應(yīng)方便但是，在裝配精度要求高，同時(shí)組成零件數(shù)目又較多時(shí)，就難以實(shí)現(xiàn)對零件的經(jīng)濟(jì)精度要求，有時(shí)零件加工非常困難，甚至無法加工。（1）完全互換法由此可見，完全互換法只適用于大批、大量生產(chǎn)中裝配精度要求高而尺寸鏈環(huán)數(shù)很少組合或裝配精度要求不高的多環(huán)尺寸鏈的組合。要做到完全互換裝配，必須根據(jù)裝配精度的要求把各裝配零件有關(guān)尺寸的制造公差規(guī)定在一定范圍內(nèi)，這就需要進(jìn)行裝配尺寸分析計(jì)算。根據(jù)零件加工誤差的規(guī)定原則，從式（1）可以看出，完全互換法是用極大極小法解尺寸鏈。“相依尺寸公差法”在裝配尺寸鏈中是經(jīng)常用到的，而相依尺寸的有關(guān)公式可推導(dǎo)如下：

（2）式中Ti——組成環(huán)(相依尺寸除外)的公差；

Tj——相依尺寸的公差；

T0——封閉環(huán)的公差。當(dāng)相依尺寸Ai為增環(huán)時(shí)（ξi=1），有：若相依尺寸Aj為減環(huán)時(shí)（ξi=1），有：圖1雙聯(lián)轉(zhuǎn)子的軸向裝配關(guān)系圖觀看動(dòng)畫1－機(jī)體；2－外轉(zhuǎn)子；3－隔板；4－內(nèi)轉(zhuǎn)子；5－殼體例題1：解組成環(huán)尺寸、公差及偏差。圖1為某雙聯(lián)轉(zhuǎn)子（擺線齒輪）泵的軸向裝配關(guān)系圖。已知各基本尺寸為AΣ＝0，A1＝41mm，A2=A4=17mm，A3＝7mm。根據(jù)要求，冷態(tài)下的軸向裝配間隙A＝0.05-0.15mm，T0=0.1mm。求各組成環(huán)尺寸的公差大小和分布位置。求解步驟和方法如下：①畫出裝配尺寸鏈圖，校驗(yàn)各環(huán)基本尺寸。AΣ＝0;A1-A2-A3-A4=41-17-17-7=0

可見各環(huán)基本尺寸確定無誤。

②確定各組成環(huán)尺寸公差大小和分布位置為了滿足封閉環(huán)公差T0＝0.1mm的要求，各組成環(huán)公差Ti的總和Tj不得超過0.1mm，即：ΣTi=T1+T2+T3+T4≤0.1(T0)

在具體確定各Ti值的過程中，首先可按各環(huán)為“等公差”分配，看一下各環(huán)所能分配到的平均公差Tav的數(shù)值，即：Tav=T0/(m-1)=0.1/4=0.025

由所得數(shù)值可以看出，零件制造加工精度要求是不高的，能加工出來，因此用極值解法的完全互換法裝配是可行的。但還需要進(jìn)一步按加工難易程度和設(shè)計(jì)要求等方面考慮過各環(huán)的公差進(jìn)行調(diào)整。A2.A3.A4可以磨削,IT取7級,A2=A4=17,A3=7.T2=T3=T4=0.018A2=A4=170-0.018,A3=70-0.018③確定相依尺寸的公差和偏差

很明顯，相依尺寸環(huán)A1的公差值T1應(yīng)根據(jù)（9.2）求得：（相當(dāng)于8級精度公差）

兩相依尺寸的上、下偏差可根據(jù)式（4）和式(5)計(jì)算。由于A1的公差T1已確實(shí)為0.049mm，故上下偏差中只要求出一個(gè)即可得解。具體計(jì)算如下：根據(jù)式（5）：

求得（2）不完全互換法

不完全互換法又稱部分互換法，其實(shí)質(zhì)是將尺寸鏈中的各組成環(huán)公差比用完全互換法時(shí)放寬，以使加工容易，成本降低。當(dāng)各組成環(huán)按正態(tài)分布時(shí)，用概率法求得的組成環(huán)平均公差比極值法擴(kuò)大(n-1)1/2倍，這僅適用于大批、大量的生產(chǎn)類型。當(dāng)各組成環(huán)和封閉環(huán)的尺寸按正態(tài)分布時(shí)，用概率法求解尺寸鏈的基本公式有：

①裝配公差T0(封閉環(huán)公差）與各有關(guān)零件公差Ti之間的關(guān)系式：

（８）

②各環(huán)算術(shù)平均值之間的關(guān)系式：

（９）不完全互換法又稱部分互換法，其實(shí)質(zhì)是將尺寸鏈中的各組成環(huán)公差比用完全互換法時(shí)放寬，以使加工容易，成本降低。當(dāng)各組成環(huán)按正態(tài)分布時(shí)，用概率法求得的組成環(huán)平均公差比極值法擴(kuò)大(n-1)1/2倍，這僅適用于大批、大量的生產(chǎn)類型。當(dāng)各組成環(huán)和封閉環(huán)的尺寸按正態(tài)分布時(shí)，用概率法求解尺寸鏈的基本公式有：

①裝配公差T0(封閉環(huán)公差）與各有關(guān)零件公差Ti之間的關(guān)系式：（８）

②各環(huán)算術(shù)平均值之間的關(guān)系式：

（９）③各環(huán)中間偏差之間的關(guān)系式：（１０）在計(jì)算出有關(guān)一半的平均尺寸Aav(或Aav0）及公差Ti（或T0）后，各環(huán)的公差應(yīng)對平均尺寸注成雙向?qū)ΨQ分布，即寫成Aav±Ti/2（或Aav0±T0/2）的形式，然后根據(jù)需要，可再改注為具有基本尺寸及相應(yīng)的上、下偏差的形式。同樣理由，可得到計(jì)算相依基本尺寸及相依尺寸上、下偏差公式：用概率法之所以能擴(kuò)大公差，是因?yàn)樵谡龖B(tài)分布中取，并沒有包括工件尺寸出現(xiàn)的全部概率，而是總體的99.73%，這樣做，可能能0.27%的部件裝配后不合格，其不合格率常常可以忽略，或者進(jìn)行調(diào)配，故稱“不完全互換法”或“部分互換法”，此法在生產(chǎn)上則是經(jīng)濟(jì)的。

用概率法計(jì)算時(shí)，可先按下式估算公差的平均值：（11）式中n——包括封閉環(huán)在內(nèi)的總環(huán)數(shù)。若基本上滿足經(jīng)濟(jì)精度要求，就可按各組成環(huán)加工的難易程度合理分配公差。顯然，在概率法中試湊各組成環(huán)的公差，經(jīng)在極值法中要麻煩得多，為此更應(yīng)該利用“相依尺寸公差法”，由式可得到（1２）（2）不完全互換法例題２：在圖２所示的尺寸鏈中，用不完全互換法來估算實(shí)際生產(chǎn)的間隙的分布范圍，實(shí)際上這是一個(gè)正計(jì)算問題。已知：按式（8）可得（2）不完全互換法按式（9）求封閉環(huán)平均尺寸和實(shí)際分布范圍的上、下偏差，得：

這證明，在實(shí)際上尺寸的波動(dòng)范圍要比按極值法計(jì)算的范圍小一些，如圖9.3所示。也就是說，若按概率法計(jì)算，尺寸A1、A2、A3、A4的公差可以放大些。若與極值法相同，預(yù)先確定A2、A3、A4，則作為相依尺寸的公差可按式（12）求出：T1=0.096,比之極值法放大1倍.驗(yàn)算:T0,A02、選配法選配法的實(shí)質(zhì)是將相互配合的零件按經(jīng)濟(jì)精度加工，即把尺寸鏈中組成環(huán)的公差放大到經(jīng)濟(jì)可行的程度，然后選擇合適的零件進(jìn)行裝配，以保證封閉環(huán)的精度達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。采用選配法，能達(dá)到很高的裝配精度要求，而又不增加零件機(jī)械加工費(fèi)用和困難，它適用于成批或大量生產(chǎn)時(shí)組成的零件不太多而裝配精度要求很高的場合。

（1）選配法的種類選配法分為三種：（1）選配法的種類

①、直接選配法由裝配工人從許多待裝配零件中，挑選合適零件裝在一起。可以省去零件分組工作，但是要想選擇合適的零件往往需要花費(fèi)較長時(shí)間，并且裝配質(zhì)量在很大程度上決定于工人的技術(shù)水平。

②、分組選配法將組成環(huán)的公差按完全互換法求得的值，加大倍數(shù)（一般為2至4倍），使其能按經(jīng)濟(jì)精度加工，然后將加工后零件按測量尺寸分組，再按對應(yīng)組分別進(jìn)行裝配，以滿足裝配精度要求。（1）選配法的種類

③、復(fù)合選配法就是這述兩種方法的復(fù)合使用，即把加工后的零件進(jìn)行測量分組，裝配時(shí)再在各對應(yīng)組中直接選配。

上述三種方法，由于直接選配和復(fù)合選配方法，在生產(chǎn)節(jié)拍要求嚴(yán)格的大批、大量流水線裝配中使用有困難，實(shí)際生產(chǎn)中多采用分組選配法。下面著重討論分組選配法。（２）分組選配的一般要求要保證分組后各組的配合精度性質(zhì)與原來的要求相同。為此，要求配合件的公差范圍應(yīng)相等，公差的增加要向同一方向，增大的倍數(shù)相同，增大的倍數(shù)就是分組數(shù)。要保證零件分組后在裝配時(shí)能夠配套。分組數(shù)不宜太多。尺寸公差放大到經(jīng)濟(jì)加工精度就行，否則由于零件的測量、分組、保管的工作復(fù)雜化容易造成生產(chǎn)紊亂。配合件的表面粗糙度、形狀和位置誤差必須保持原設(shè)計(jì)要求，決不能隨著公差的放大而降低粗糙度要求和放大形狀及位置誤差。應(yīng)嚴(yán)格組織對零件的測量、分組、標(biāo)記、保管和運(yùn)送工作。（3）分組選配應(yīng)用舉例某種發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞銷與活塞銷孔的裝配如圖3所示，采用分組裝配法。假設(shè)活塞銷與銷孔的基本尺寸d、D均為28mm，裝配技術(shù)要求規(guī)定冷態(tài)裝配時(shí)銷與銷孔間應(yīng)有0.0025～0.0075mm過盈量，即：

則可求得若銷與銷孔采用完全互換法裝配，其公差按“等公差法”分配，則它們的公差為：圖3活塞與活塞銷組件圖活塞銷活塞銷活塞組號標(biāo)志顏色活塞銷直徑分組尺寸范圍活塞銷孔直徑分組尺寸范圍最大值最小值1234淺藍(lán)紅白黑28.0000～27.997527.9975～27.995027.9950～27.992527.9925～27.990027.9950～27.992527.9925～27.990027.9900～27.987527.9875～27.98500.00250.00250.00250.00250.00750.00750.00750.00753、修配法

在單件小批生產(chǎn)中，當(dāng)裝配精度要求高而且組成環(huán)多時(shí)，完全互換法或不完全互換法、選配法均不能采用。此時(shí)可將零件經(jīng)濟(jì)精度加工，而在裝配時(shí)通過修配方法改變尺寸鏈中某一預(yù)先規(guī)定的組成環(huán)尺寸，使之能滿足裝配精度要求。這個(gè)被預(yù)先規(guī)定的組成環(huán)稱為“修配環(huán)”，這種裝配方法稱為修配法。可分為：按件修配法、合并加工修配法和自身加工修配法。

采用修配法時(shí)應(yīng)該注意以下事項(xiàng)：（１）應(yīng)該正確選擇修配對象，首先應(yīng)該選擇那些只與本項(xiàng)裝配精度有關(guān)而與其它裝配精度項(xiàng)目無關(guān)的零件作為修配對象（在尺寸鏈關(guān)系中不是公共環(huán)）。然后再考慮其中易于拆裝，且面積不大的零件作為修配件。（２）應(yīng)該通過裝配尺寸鏈計(jì)算，合理確定修配件的尺寸公差，既保證它具有足夠的修配量，又不要使修配量過大。4、調(diào)整法在調(diào)整法中，一種是用一個(gè)可調(diào)整的零件來調(diào)整它在裝備中的位置以達(dá)到裝配精度，另一種是增加一個(gè)定尺寸零件（如墊片、墊圈、套筒）以達(dá)到裝配精度。前者稱為移動(dòng)調(diào)整法，后者稱為固定調(diào)整法。兩種零件都起到補(bǔ)償裝配累積誤差作用，故稱為補(bǔ)償件。（１）移動(dòng)調(diào)整法

所謂移動(dòng)調(diào)整法，就是用改變補(bǔ)償件的位置（移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)二者兼用）以達(dá)到裝配精度的，調(diào)整過程中不需拆卸零件，故比較方便。如圖4所示的結(jié)構(gòu)是靠轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘來調(diào)整軸承外環(huán)相對于內(nèi)環(huán)的位置以取得合適的間隙或過盈。圖4軸向間隙的調(diào)整

觀看動(dòng)畫外環(huán)內(nèi)環(huán)2）固定調(diào)整法這種裝配方法，是在尺寸鏈中選定一個(gè)或加入一個(gè)零件作為調(diào)整環(huán)。作調(diào)整環(huán)的零件是按一定的尺寸間隔級別制成的一組專門零件，根據(jù)裝配需要，選用其中某一級別的零件來作補(bǔ)償從而保證所需要的裝配精度。常用的補(bǔ)償有墊圈、墊片、軸套等。采用固定調(diào)整法時(shí)，為了保證所需要的裝配精度，最重要的問題是如何確定補(bǔ)償件的尺寸的計(jì)算方法。又如圖5，為了保證裝配間隙,加工一個(gè)可移動(dòng)的套筒（補(bǔ)償件）來調(diào)整裝配間隙。還有在機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)中常用鍥鐵調(diào)整來得到合適的間隙；自動(dòng)機(jī)械分配軸上的凸輪是用調(diào)整法裝配并調(diào)整到合適位置后，再用銷釘固定在已調(diào)好的位置上的。套筒圖5齒輪與軸承間隙的調(diào)整9.3裝配工藝規(guī)程的制訂1、裝配工藝規(guī)程的內(nèi)容：

①制定出經(jīng)濟(jì)合理的裝配順序，并根據(jù)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求，確定機(jī)械各部分的裝配方法；

②選擇和設(shè)計(jì)裝配中需用的工藝裝備，并根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)批量確定其復(fù)雜程度；

③規(guī)定部分裝配技術(shù)要求，使之達(dá)到整機(jī)的技術(shù)要求和使用性能；

④規(guī)定產(chǎn)品的部件裝配和總裝配的質(zhì)量檢驗(yàn)方法及使用工具；

⑤確定裝配中的工時(shí)定額；

⑥其它需要提出的注意事項(xiàng)及要求。2、裝配工藝規(guī)程的制訂步驟和方法（１）產(chǎn)品分析

①研究產(chǎn)品圖紙和裝配時(shí)應(yīng)滿足的技術(shù)要求；

②對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其中包括裝配尺寸鏈分析、計(jì)算和結(jié)構(gòu)裝配工藝分析；

③裝配單元的劃分。對復(fù)雜的機(jī)械，為了組織裝配工作的平行流水作業(yè)，在制訂裝配工藝中，劃分裝配單元是一項(xiàng)重要工作，裝配單元一般分為五種等級：零件、合件、組件、部件和機(jī)器。裝配單元系統(tǒng)示意圖合件1組件1部件1機(jī)器組件2合件2部件2部件3組件3組件4合件3合件4合件5零

件（１）產(chǎn)品分析

零件――組成機(jī)器的基本單元。一般零件都是預(yù)先裝成合件、組件或部件才進(jìn)入總裝，直接裝入機(jī)器的零件不太多。

合件――合件可以是若干零件永久連接或者是連接在一個(gè)“基準(zhǔn)零件”上的少數(shù)零件的組合。合件組合后，有可能還要加工。圖６即屬于合件，其中蝸輪屬于“基準(zhǔn)件”。

組件――組件是指一個(gè)或幾個(gè)合件與幾個(gè)零件的組合。圖7即屬于組件，其中蝸輪與齒輪的組合是事先裝好的一個(gè)合件，階梯軸即為“基準(zhǔn)件”。

部件――一個(gè)或幾個(gè)組件、合件和零件的組合。

機(jī)器――也稱產(chǎn)品，它是由上述全部裝配單元結(jié)合而成的整體。（２）裝配組織形式的確定組織形式一般分為固定式和移動(dòng)式兩種。固定式裝配可直接在地面上進(jìn)行和在裝配臺架上分工進(jìn)行。移動(dòng)式裝配又