第九章 機器裝配工藝過程設(shè)計

第八章機器裝配工藝過程設(shè)計第一節(jié)概述一、機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程，稱為裝配。裝配是機器制造中的最后一個階段，它包括裝配、調(diào)整、檢驗、試驗等工作。在一個基準(zhǔn)零件上，裝上若干部件、組件、套件和零件就成為整個機器，把零件和部件裝配成最終產(chǎn)品的過程，成為總裝。二、裝配精度與零件精度間的關(guān)系

機器裝配根據(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程，稱為裝配。裝配是機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、試驗等工作。

在一個基準(zhǔn)零件上，裝上若干部件、組件、套件和零件就成為整個機器，把零件和部件裝配成最終產(chǎn)品的過程，成為總裝。

機器裝配基本作業(yè)

機器裝配精度清洗連接校正、調(diào)整與配作

平衡驗收、試驗相互位置精度相互運動精度相互配合精度

機器裝配精度分析回轉(zhuǎn)臺床鞍升降臺αPα0αTαRαS圖6-1臥式萬能銑床工作臺面對升降臺垂直移動的垂直度要求千分表直角尺工作臺移動方向影響裝配精度的因素零件的加工精度（與多個零件精度有關(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，通常將機器分成若干個獨立的裝配單元。圖裝配單元通?？蓜澐譃槲鍌€等級，即零件、套件、組件、部件和機器基準(zhǔn)零件機器零件零件零件零件零件部件部件組件套件零件

機器裝配系統(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化程度特點單件生產(chǎn)手工（使用簡單工具）裝配，無專用和固定工作臺位手工生產(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，也可組成裝配對象固定而裝配工人流動的流水線手工為主，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；工作臺位之間一般不用機械化輸送成批生產(chǎn)輕型產(chǎn)品每個工人只完成一部分工作，裝配對象用人工依次移動（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，對工人技術(shù)水平要求相對較低，裝備費用不高；裝配工藝相似的多品種流水線可采用自由節(jié)拍移動成批或大批生產(chǎn)一種或幾種相似裝配對象專用流水線，有周期性間歇移動和連續(xù)移動兩種方式機械化傳輸生產(chǎn)率高，節(jié)奏性強，待裝零、部件不能脫節(jié)，裝備費用較高大批大量生產(chǎn)半自動或全自動裝配線，半自動裝配線部分上下料和裝配工作采用人工方法半自動、全自動裝配生產(chǎn)率高，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品變動靈活性差，裝備費用昂貴表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)品或部件在裝配過程中，由對某項精度指標(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、裝配尺寸鏈的計算方法裝配尺寸鏈的計算可分為正計算和反計算裝配方法工藝特點

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裝配操作簡單，便于流水作業(yè)；③會出現(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)整裝置的場合修配法預(yù)留修配量的零件，在裝配過程中通過手工修配或機械加工，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合調(diào)節(jié)法裝配過程中調(diào)整零件之間的相互位置，或選用尺寸分級的調(diào)整件，以保證裝配精度動調(diào)整法多用于對裝配間隙要求較高并可以設(shè)置調(diào)整機構(gòu)的場合；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，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，應(yīng)使每個有關(guān)零件只有一個尺寸列人裝配尺寸鏈。相應(yīng)地，應(yīng)將直接連接兩個裝配基準(zhǔn)面間的那個位置尺寸或位置關(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（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，其公差大小和位置根據(jù)對其精度要求最嚴(yán)的那個尺寸鏈確定3）在確定各待定組成環(huán)公差大小時，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，要求有0.0025～0.0075的過盈量。若活塞銷孔與活塞銷直徑的基本尺寸為28，加工經(jīng)濟公差為0.01?，F(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，將對應(yīng)組的零件裝配起來。

【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。為簡化計算，略去各相關(guān)零件軸線同軸度誤差，得到一個只有A1、A2、A3三個組成環(huán)的簡化尺寸鏈，如圖6-8所示。采用修配法時，裝配尺寸鏈中各尺寸均按經(jīng)濟公差制造，但留出一個尺寸做修配環(huán)。通常選容易修配加工，且對其它尺寸鏈沒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，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整體，再精鏜尾座套筒孔。此時，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，這是裝配尺寸鏈最短路線（最少環(huán)數(shù)）原則的一個應(yīng)用。A1A0A2A3A1和A3兩尺寸均采用鏜模加工，經(jīng)濟公差為0.1，按對稱原則標(biāo)注，有：

A1=202±0.05,A3=156±0.05A2采用精刨加工，經(jīng)濟公差也為0.1。調(diào)節(jié)法與修配法相似，尺寸鏈各組成環(huán)按經(jīng)濟精度加工，由此引起的封閉環(huán)超差，通過調(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)）的更換來補償。常用的調(diào)節(jié)法有三種：可動調(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）可動調(diào)節(jié)法

裝配尺寸鏈的調(diào)節(jié)法通過更換不同尺寸的調(diào)節(jié)件來達(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)件的分級和各級調(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，每一級空位尺寸的公差應(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：級號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)分級后解尺寸鏈，可確定調(diào)節(jié)件各級尺寸在批量大、精度高的裝配中，調(diào)節(jié)件的分級級數(shù)可能很多，不便于管理。此時，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