第6章机械装配工艺基础课件

6.1 概述概述第第6 6章章 机械装配工艺基础机械装配工艺基础装配：装配：按照规定的技术要求，按照规定的技术要求，将零件进行配合和连接使之将零件进行配合和连接使之 成为机器或部件的过程。成为机器或部件的过程。总装：总装：组成整台机器的过程称为总装配组成整台机器的过程称为总装配部装：部装：组成部件的过程称为部件装配组成部件的过程称为部件装配 6.1.1 装配的基本概念装配的基本概念装配装配是机械制造中最后决定产品质量的重要工艺过程。是机械制造中最后决定产品质量的重要工艺过程。为了有效地进行装配，常将机器划分为若干能独立装配的为了有效地进行装配，常将机器划分为若干能独立装配的装配单元：装配单元：零件、零件、套件、套件、组件、组件、部件部件（1 1）零件：）零件：是组成产品的最小单元，是产品制造的基本是组成产品的最小单元，是产品制造的基本 单元，只有少数零件直接进入总装。单元，只有少数零件直接进入总装。（2 2）套件：）套件：在一个基准件上装上若干个零件就构成套件。在一个基准件上装上若干个零件就构成套件。基准件基准件套件套件零零件件零零件件（3 3）组件：）组件：在一个基准件上装上若干个零件、套件就在一个基准件上装上若干个零件、套件就 构成了组件。构成了组件。组件组件基准件基准件套套件件零零件件零零件件（3 3）组件：）组件：在一个基准件上装上若干个零件、套件就在一个基准件上装上若干个零件、套件就 构成了组件。构成了组件。不合理不合理（4 4）部件：）部件：在一个基准件上装上若干个零件、套件、在一个基准件上装上若干个零件、套件、组件就构成了部件，如主轴箱、进给箱。组件就构成了部件，如主轴箱、进给箱。（5 5）机器：）机器：在一个基准件上装上若干个零件、套件、在一个基准件上装上若干个零件、套件、组件、部件就构成了机器，如车床。组件、部件就构成了机器，如车床。机器机器套套件件部部件件组组件件零零件件零零件件零零件件基准件基准件6.1.2 6.1.2 装配工作的基本内容装配工作的基本内容 1 1）清洗）清洗 目的、方法、清洗液目的、方法、清洗液 2 2）连接）连接 连接方式分为可拆卸与不可拆卸连接方式分为可拆卸与不可拆卸 3 3）校正）校正 找正、找平找正、找平 4 4）调整）调整 调节相关零件位置、间隙调节相关零件位置、间隙 5 5）配作）配作 组合加工组合加工，配钻、配铰，配钻、配铰 6 6）平衡）平衡 动、静平衡动、静平衡 7 7）验收与试验、涂漆、包装等）验收与试验、涂漆、包装等 产品的装配精度包括：产品的装配精度包括：零件间的距离精度零件间的距离精度 相互配合精度相互配合精度 相对位置精度相对位置精度 相对运动精度相对运动精度 接触精度接触精度 6.1.3.装配精度与装配尺寸链装配精度与装配尺寸链1.1.装配精度：装配精度：是指产品装配后实际达到的精度。是指产品装配后实际达到的精度。为保证产品可靠性和精度稳定性，为保证产品可靠性和精度稳定性，装配精度稍高于标准装配精度稍高于标准通用产品有国标、部标，无标准根据用户使用要求通用产品有国标、部标，无标准根据用户使用要求 零件的加工精度是保证产品装配精度的基础，但装配零件的加工精度是保证产品装配精度的基础，但装配 精度并不完全取决于零件的加工精度精度并不完全取决于零件的加工精度 装配精度的保证应从产品结构、机械加工和装配工艺装配精度的保证应从产品结构、机械加工和装配工艺 方法等几方面综合考虑。方法等几方面综合考虑。零部件的尺寸精度和偏差，根据装配精度要求和装配零部件的尺寸精度和偏差，根据装配精度要求和装配 方法通过解算装配尺寸链来确定。方法通过解算装配尺寸链来确定。装配方法不同，解算尺寸链的方法及结果也不同。装配方法不同，解算尺寸链的方法及结果也不同。装配精度与零件精度的关系装配精度与零件精度的关系2.2.装配尺寸链装配尺寸链在产品或部件装配中在产品或部件装配中，由相关零件的装配尺寸所组成的，由相关零件的装配尺寸所组成的尺寸链称为装配尺寸链，由组成环和封闭环组成。尺寸链称为装配尺寸链，由组成环和封闭环组成。装配尺寸链的建立方法：装配尺寸链的建立方法：1 1）确定封闭环，通常是产品或部件的装配精度要求；）确定封闭环，通常是产品或部件的装配精度要求；2 2）确定各组成环，对装配精度有直接影响的零件尺寸或）确定各组成环，对装配精度有直接影响的零件尺寸或 位置关系；位置关系；3 3）按层次分别建立部件和产品装配尺寸链；）按层次分别建立部件和产品装配尺寸链；封闭环一次性封闭环一次性4 4）影响小的组成环忽略，遵守组成环最少原则即）影响小的组成环忽略，遵守组成环最少原则即一件一环一件一环 6.2 机械产品的装配工艺方法机械产品的装配工艺方法6.2.1 6.2.1 互换装配法互换装配法实质是通过控制零件的加工误差来保证产品装配精度。实质是通过控制零件的加工误差来保证产品装配精度。1.1.完全互换装配法完全互换装配法 条件：条件：各有关零件的公差之和小于或等于装配允许公差。各有关零件的公差之和小于或等于装配允许公差。式中式中 TOL 封闭环极值公差封闭环极值公差 T装配允许公差装配允许公差特点：特点：零件无需选择修整，即达装配要求。装配过程简单，零件无需选择修整，即达装配要求。装配过程简单，生产率高，对工人要求不高，便于组织自动化装配；生产率高，对工人要求不高，便于组织自动化装配；在各在各种生产类型中都应优先采用。种生产类型中都应优先采用。但精度要求高组成环多时，但精度要求高组成环多时，组成环公差小制造困难。组成环公差小制造困难。用于低精度或较高精度少环装配。用于低精度或较高精度少环装配。解：解：（1）建立装配尺寸链）建立装配尺寸链 A0为封闭环，为封闭环，A3为增环，为增环，A1、A2、A4、A5为减环。为减环。A0=A3-(A1+A2+A4+A5)=43-43=0 例例6-3 齿轮组件中要求齿轮与挡圈的轴向间隙齿轮组件中要求齿轮与挡圈的轴向间隙 A0=0+0.35 。有关零件基本尺寸是：有关零件基本尺寸是：A1=30mm，A2=5，A3=43，A4=3 0 ，A5=5。试用完全互换装配法确定各组成环的上下偏差。试用完全互换装配法确定各组成环的上下偏差。+0.1-0.05（2 2）确定各组成环公差）确定各组成环公差 T1+T2+T3+T4+T5T0=0.25 Tm=T0/5=0.25/5=0.05考虑加工难易调整公差考虑加工难易调整公差T1=0.06,T2=0.04,T3=0.07,T4=0.05,选选A5为协调环为协调环，T5=T0(T1+T2+T3+T4)=0.03（3 3）确定组成环的极限偏差）确定组成环的极限偏差 除协调环除协调环A5外各组成环公差按入体原则标注：外各组成环公差按入体原则标注：A1=30-0.06，A2=5-0.04，A3=43+0.07，A4=3-0.05（标准件）（标准件）0000（4 4）计算协调环）计算协调环A5的上下偏差的上下偏差 EIA0=EIA3ESA1ESA2ESA4ESA5ESA0=ESA3EIA1EIA2EIA4EIA5 ESA5=0.1 EIA5=0.13 A5=5-0.10-0.132.2.不完全互换装配法不完全互换装配法（统计互换装配法）（统计互换装配法）条件：条件：相关相关零件公差平方之和的平方根小于或等于装配零件公差平方之和的平方根小于或等于装配 允许公差。允许公差。式中式中 T0S封闭环统计公差封闭环统计公差 k 封闭环的相对分布系数封闭环的相对分布系数 k i 第第i个组成环的相对分布系数个组成环的相对分布系数实质是将组成环公差适当放大，零件容易加工。实质是将组成环公差适当放大，零件容易加工。但有极少但有极少数产品精度超差。只有大批量生产时，加工误差才符合概数产品精度超差。只有大批量生产时，加工误差才符合概率规律。率规律。故统计互换装配法常用于大批量生产、装配精度故统计互换装配法常用于大批量生产、装配精度要求较高环数较多（大于要求较高环数较多（大于4）的情况。）的情况。例例6-4 上例齿轮组件装配，用上例齿轮组件装配，用统计互换法统计互换法确定各组成环偏差。确定各组成环偏差。设各环尺寸正态分布，尺寸分布中心与公差带中心重合。设各环尺寸正态分布，尺寸分布中心与公差带中心重合。（1）确定各组成环的公差）确定各组成环的公差 各组成环平均公差各组成环平均公差：按加工难易，调整各组成环公差按加工难易，调整各组成环公差：T1=0.14,T2=0.08,T3=0.16,A4为标准件为标准件T4=0.05,A5为协调环为协调环 0.252=0.142+0.082+0.162+0.052+T52 T50.09（3 3）确定协调环的极限偏差）确定协调环的极限偏差 中间偏差中间偏差0=3-(1+2+4+5)i=(ESi+EIi)/2 5=3-(1+2+4+0)=0.08-(-0.07-0.04-0.025+0.225)=-0.01 ESA5=5+T5/2=-0.01+0.045=+0.035 EIA5=5T5/2=-0.01-0.045=-0.055 协调环协调环 A5=5-0.055+0.035（2 2）确定组成环的极限偏差）确定组成环的极限偏差 除协调环除协调环A5外各组成环公差按入体原则标注：外各组成环公差按入体原则标注：A1=30-0.14，A2=5-0.08，A3=43+0.16，A4=3-0.05（标准件）（标准件）0000 由以上两种方法的解算结果看出由以上两种方法的解算结果看出:1 1）统计法算得的各组成环公差比极值法扩大了）统计法算得的各组成环公差比极值法扩大了1 1倍多；倍多；2 2）若按极值法算得的公差值也符合经济加工精度要求，）若按极值法算得的公差值也符合经济加工精度要求，采用完全互换法与统计互换法均可。采用完全互换法与统计互换法均可。6.2.2 6.2.2 选择装配法选择装配法 用于成批大量生产时组成环不多装配精度很高的情况。用于成批大量生产时组成环不多装配精度很高的情况。实质是实质是将各组成环公差放大按经济精度加工，然后选择将各组成环公差放大按经济精度加工，然后选择 合适的零件进行装配。合适的零件进行装配。1.直接选配法直接选配法 工人凭经验挑选合适零件试凑的装配方法。工人凭经验挑选合适零件试凑的装配方法。2.分组装配法（分组互换法）分组装配法（分组互换法）先将互配零件测量和分组，然后按对应组零件装配先将互配零件测量和分组，然后按对应组零件装配 3.复合选配法（组内选配法）复合选配法（组内选配法）先将零件测量分组，然后在组内再选配。配合件组先将零件测量分组，然后在组内再选配。配合件组 内公差可不等，装配精度可达很高。内公差可不等，装配精度可达很高。例例6-5：发动机中活塞销与销孔的配合精度要求很高发动机中活塞销与销孔的配合精度要求很高 图图 6.8 分组选配法的特点：分组选配法的特点：（1）零件制造精度不高，却可获得很高的装配精度；）零件制造精度不高，却可获得很高的装配精度；（2）组内零件可以互换，装配效率高；）组内零件可以互换，装配效率高；（3）增加零件测量、分组、存贮、运输工作量，组不宜多。）增加零件测量、分组、存贮、运输工作量，组不宜多。必须满足的几个条件：必须满足的几个条件：（1 1）相配件的公差应相等；）相配件的公差应相等；（2 2）相配件公差应同向扩大，分组数与扩大的倍数相等；）相配件公差应同向扩大，分组数与扩大的倍数相等；（3 3）相配件具有完全相同的对称尺寸分布曲线；）相配件具有完全相同的对称尺寸分布曲线；（4 4）相配件形位公差表面粗糙度等，仍按图纸要求加工。）相配件形位公差表面粗糙度等，仍按图纸要求加工。适于大批量生产中组成环少而装配精度特别高的情况适于大批量生产中组成环少而装配精度特别高的情况6.2.6.2.修配装配法修配装配法 单件小批生产中，组成环较多装配精度很高的产品，常单件小批生产中，组成环较多装配精度很高的产品，常用修配法装配。用修配法装配。此时各组成环先按经济精度加工，装配时此时各组成环先按经济精度加工，装配时根据实测结果对某一组成环进行修配，达到很高的装配精根据实测结果对某一组成环进行修配，达到很高的装配精度要求。度要求。增加了修配量，装配效率低，装配质量受工人技增加了修配量，装配效率低，装配质量受工人技术水平限制。术水平限制。注意以下三点：注意以下三点：（1 1）正确选择修配对象，）正确选择修配对象，应选便于装拆、修配与测量的，应选便于装拆、修配与测量的，不需热处理、非公共环做修配环。不需热处理、非公共环做修配环。（2 2）修配件余量要经过计算）修配件余量要经过计算（3 3）尽量利用机械加工代替手工修配）尽量利用机械加工代替手工修配 解解:（1）建立装配尺寸链）建立装配尺寸链 A0是封闭环，是封闭环，A1是减环，是减环，A2、A3是增环是增环 （2）选择修配环选择修配环 按完全互换法求组成环平均公差按完全互换法求组成环平均公差 Tm=T0/m=0.06/3=0.02 公差小不经济用修配法公差小不经济用修配法 尾座底板刮修方便，选尾座底板刮修方便，选A2为修配环为修配环例例6-6车床装配前后轴线等高，车床装配前后轴线等高，A0=0+0.06，A1=202，A2=46，A3=156，试确定修配环及尺寸偏差。试确定修配环及尺寸偏差。0（3）确定其它组成环公差及偏差）确定其它组成环公差及偏差 A1、A3用用镗模加工，镗模加工，按经济精度取按经济精度取T1=T3=0.1，A1=202 0.05，A3=156 0.05 （4）计算修配环偏差）计算修配环偏差 修配环修配环 A2为增环，刮修为增环，刮修A2 A0减小减小 A0 min A0min A0min=A2min+A3min-A1max=0 A2min=A1max-A3min=202.05-155.95=46.10 EIA2=0.10 ESA2=EIA2+T2=0.10+0.14=0.24 A2=46+0.24+0.10 （5）确定实际修配环偏差）确定实际修配环偏差 考虑到底板导轨面必须配刮，取考虑到底板导轨面必须配刮，取最小刮修量为最小刮修量为0.10，A2=46+0.24 0.10=46+0.34 最大刮量最大刮量 Zmax=A0 max-A0max=A2max+A3max-A1min-A0max =46.34+156.05-201.95-0.06=0.38 实际上正好刮到最大尺寸的很少，修刮量会稍大于实际上正好刮到最大尺寸的很少，修刮量会稍大于0.38+0.10+0.20A1A2A0当当修配环为减环时，随着修刮使封闭修配环为减环时，随着修刮使封闭环实际尺寸变大，应使环实际尺寸变大，应使 A0 max A0max 6.2.4.6.2.4.调整装配法调整装配法 原理与修配法基本相同原理与修配法基本相同，除调整环外各组成环均，除调整环外各组成环均 按经济精度加工，造成封闭环过大的累积误差通按经济精度加工，造成封闭环过大的累积误差通 过调节调整件的尺寸或位置，达到装配精度要求。过调节调整件的尺寸或位置，达到装配精度要求。装配可达较高的精度，效率比修配法高。装配可达较高的精度，效率比修配法高。分可动调整法、固定调整法、误差抵消调整法。分可动调整法、固定调整法、误差抵消调整法。1.可动调整法可动调整法特点：特点：零件精度不高可达较高装配精度，调整方便，应用零件精度不高可达较高装配精度，调整方便，应用 很广。很广。需增加一套调整装置，需增加一套调整装置，适于小批生产中。适于小批生产中。2.固定调整法固定调整法通过更换不同尺寸的固定调整环来补偿封闭环的累积通过更换不同尺寸的固定调整环来补偿封闭环的累积误差，达到装配精度要求。误差，达到装配精度要求。例例:A0=0+0.20，A1=115，A2=8.5，A3=95，A4=2.5，A5=9，以固定以固定调整法解各组成环偏差，求调整调整法解各组成环偏差，求调整环的分组数和调整环尺寸系列。环的分组数和调整环尺寸系列。+0.05解：解：1）建立装配尺寸链；）建立装配尺寸链；2）选择）选择A5为调整环；为调整环；3）确定）确定各组成环公差及偏差；各组成环公差及偏差；T2=T3=0.10，T4=0.12，T5=0.03 按按入体原则分公差，入体原则分公差，A1为协调环为协调环 4）确定调整范围）确定调整范围；实测空隙实测空隙A，包含包含A5和和A0，A为尺寸链中的封闭环为尺寸链中的封闭环 Amax=A1max-A2min-A3min-A4min=115.2-(8.5-0.1)-(95-0.1)-(2.5-0.12)=9.52Amin=A1min-A2max-A3max-A4max=115.05-8.5-95-2.5=9.05=Amax-Amin=9.52-9.05=0.47A1A2A3A4A A1偏差按尺寸链计算确定偏差按尺寸链计算确定 取取T1=0.15 EIA0=EIA1-ESA2-ESA3-ESA4-ESA5 0.05=EIA1-0-0-0-0 ESA1=0.20 5）确定调整环的分组数）确定调整环的分组数 i 因因 T0，应将调整环分组应将调整环分组 在对应组尺寸链中，实测间隙在对应组尺寸链中，实测间隙A、调整环调整环A5为组成环，为组成环，A0为封闭环为封闭环 T0=T 5为为分组间隔，即一组中分组间隔，即一组中A变化范围变化范围 则则 i=/=/(T0-T 5)=0.47/(0.15-0.03)3.9 取取 i=4，分组数不宜过多分组数不宜过多6）确定调整环）确定调整环A5的尺寸系列的尺寸系列 A0min=Amin-A5max=9.05-A5 A5=9.05-0.05=9，9.12，9.24，9.36A0Amin=9.05A5 Amax=9.52A5A5 固定调整装配法适于大批量生产中装配精度要求较高的固定调整装配法适于大批量生产中装配精度要求较高的产品，调整环可采用多件拼合的方式。产品，调整环可采用多件拼合的方式。适于在小批生产中应用。适于在小批生产中应用。3.误差抵消调整法误差抵消调整法 在装配中通过调整零部件的相对位置，使加工误差相互在装配中通过调整零部件的相对位置，使加工误差相互 抵消，达到或提高装配精度的要求。抵消，达到或提高装配精度的要求。例如车床主轴装配中调整前后轴承的径跳方向来控制主例如车床主轴装配中调整前后轴承的径跳方向来控制主 轴的径向跳动。在滚齿机工作台分度蜗轮装配中，调整蜗轴的径向跳动。在滚齿机工作台分度蜗轮装配中，调整蜗 轮和轴承的偏心方向来抵消误差，提高分度蜗轮工作精度。轮和轴承的偏心方向来抵消误差，提高分度蜗轮工作精度。常用装配方法的选择常用装配方法的选择互换法互换法完全互换法完全互换法优先选用优先选用，用于精度不高或较高精度少环装配，用于精度不高或较高精度少环装配统计互换法统计互换法大大批量生产批量生产装配精度要求较高环数较多的情况装配精度要求较高环数较多的情况选配法选配法直接选配法直接选配法成批生产中精度要求很高环数少的情况成批生产中精度要求很高环数少的情况分组选配法分组选配法大批量生产大批量生产精度要求很高环数少的情况精度要求很高环数少的情况复合选配法复合选配法大批量生产精度要求特别高环数少的情况大批量生产精度要求特别高环数少的情况 修配法修配法单件小批生产单件小批生产装配精度要求很高环数较多的情装配精度要求很高环数较多的情况，组成环按经济精度加工，生产率低况，组成环按经济精度加工，生产率低调整法调整法可动可动调整法调整法 小批生产小批生产装配精度要求较高环数较多的情况装配精度要求较高环数较多的情况固定调整法固定调整法大批量生产大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况装配精度要求较高环数较多的情况误差抵消法误差抵消法 小批生产小批生产装配精度要求较高环数较多的情况装配精度要求较高环数较多的情况 6.3 装配工艺规程设计基础装配工艺规程设计基础6.3.1 装配工艺规程概念装配工艺规程概念u 是组织和指导是组织和指导生产的重要工艺文生产的重要工艺文件件u 用文件、图表用文件、图表等形式，把等形式，把装配内装配内容顺序、操作方法、容顺序、操作方法、所需设备和工具、所需设备和工具、检验项目、试验内检验项目、试验内容等规定下来，指容等规定下来，指导装配工作。导装配工作。6.3.2 制订工艺规程的基本原则和原始资料制订工艺规程的基本原则和原始资料1.制订工艺规程的基本原则制订工艺规程的基本原则（1）保证产品装配质量）保证产品装配质量（2）提高）提高装配效率，合理安排工序，减少手工装配装配效率，合理安排工序，减少手工装配（3）力求降低装配成本）力求降低装配成本2.制订工艺规程的原始资料制订工艺规程的原始资料（1）产品图纸）产品图纸 总装图、部装图、主要零件图总装图、部装图、主要零件图（2）产品的技术性能产品的技术性能（3）生产纲领）生产纲领（4）现有生产条件）现有生产条件 6.3.3 装配工艺规程的内容及制订步骤装配工艺规程的内容及制订步骤1.研究产品装配图和技术要求研究产品装配图和技术要求 2.确定装配的生产组织形式确定装配的生产组织形式 1）固定式装配）固定式装配 全部装配工序都在固定工作地进行，产品位置不变。全部装配工序都在固定工作地进行，产品位置不变。对工人技术要求高，效率不高，用于单件小批生产。对工人技术要求高，效率不高，用于单件小批生产。2）移动式装配）移动式装配 产品或部件不断地从一个工作地移到另一个工作地，产品或部件不断地从一个工作地移到另一个工作地，每个工作地重复地完成某一固定的装配工作。每个工作地重复地完成某一固定的装配工作。对工人技术要求低，效率高，多用于大批量生产。对工人技术要求低，效率高，多用于大批量生产。3.划分装配单元划分装配单元,确定装配顺序确定装配顺序 1）划分装配单元）划分装配单元 将产品划分为部件、组件、套件等可以独立装配的单将产品划分为部件、组件、套件等可以独立装配的单元元，选定装配基准件选定装配基准件，便于组织生产。，便于组织生产。2）选择装配基准件）选择装配基准件 基准件通常是产品的基体或主干零部件基准件通常是产品的基体或主干零部件 3）确定装配顺序）确定装配顺序 确定装配顺序的一般原则是：确定装配顺序的一般原则是：先下后上，先里后外，先难后易，先精密后一般先下后上，先里后外，先难后易，先精密后一般 为了清晰表示装配顺序，常用装配系统图来表示。为了清晰表示装配顺序，常用装配系统图来表示。4 4.划分装配工序划分装配工序,进行工序设计进行工序设计 主要工作如下：主要工作如下：（1）划分装配工序，确定工序内容；）划分装配工序，确定工序内容；（2）确定各工序所需设备及工装；）确定各工序所需设备及工装；（3）制订各工序装配操作规范；）制订各工序装配操作规范；（4）制订各工序装配质量要求及检测方法；）制订各工序装配质量要求及检测方法；（5）确定各工序时间定额，平衡各工序的装配节拍；）确定各工序时间定额，平衡各工序的装配节拍；5.编制装配工艺文件编制装配工艺文件 单件小批生产时，通常只绘制装配系统图。单件小批生产时，通常只绘制装配系统图。成批生产时还编制部装、总装工艺卡。成批生产时还编制部装、总装工艺卡。大批量生产中，编制装配工艺卡及大批量生产中，编制装配工艺卡及装配工序卡装配工序卡。