第八章裝配工藝過程設計

內容提要本章介紹機器的裝配工藝規程設計及保證裝配精度的工藝技術和相關計算第一節裝配工藝概述

裝配是將已經制造好的零件組合成具有一定功能機器的過程，包括組裝、部裝、總裝、調試、檢驗等，是保證機器性能的重要環節。裝配工藝主要研究零件精度與機器裝配精度的關系、零件組裝成機器的方法、裝配生產率及勞動條件等。

一、裝配的基本概念二、裝配生產類型及其特點

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

零件是否可以裝配及裝配的難以程度即裝配結構工藝性。另外，還需要考慮機器使用過程中維修時，拆卸的難以程度。所以，為了提高裝配效率，從以下三個方面考查機器的結構工藝性。1、模塊化將機器分解為多個相對獨立的單元，使其可以組織平行裝配，互不影響，不僅可提高效率，而且可提高裝配質量，易于改型，是機器設計首要考慮的問題。2、易于裝配a無排氣孔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、尺寸對裝配的影響圖8-4徑向向心軸承的間隙調整a)b)圖8-5減小修配面積

機器在裝配時，往往很難一次裝配成功，需要拆卸重裝，機器在以后的檢修、維護均可能要拆卸，所以結構不僅應考慮易裝，還應考慮易拆。如圖8-6～8所示。a)b)圖8-6滾錐軸承外環的拆卸3、易于拆卸圖8-7過渡或過盈配合零件的拆卸）b)圖8-8定位銷的拆卸

第二節裝配工藝規程的制訂一、原始資料1、產品圖紙及技術性能指標2、生產綱領3、生產條件二、制訂裝配工藝規程的原則1、保證產品質量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、裝配工藝規程的內容、制訂方法及步驟內容包括：組、部、總裝配圖；尺寸鏈分析；裝配夾具使用說明；檢驗及試驗方法及說明；裝配周期表等。制訂步驟：1、產品圖紙分析了解產品結構及要求，分解可以獨立平行裝配的單元。2、確定生產組織形式3、裝配工藝過程的確定

1）裝配工作的基本內容：連接、校正、平衡、組合、檢驗、試運轉、油漆、包裝等。

2）裝配方法及其設備：如過盈連接采用壓入、熱脹、冷縮？及其具體設備。

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

4）編制裝配工藝文件：過程卡、工序卡、裝配工藝流程示意圖等。第三節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，根據尺寸鏈原理，它與有關零件的制造精度Ti應滿足以下關系：或但往往零件的制造精度受制造條件或成本限制，無法滿足上述條件，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，人們根據具體裝配條件創造了多種裝配工藝方法，歸納如下：一、裝配工藝方法1、互換法適應于滿足裝配關系要求，且零件制造精度合適的情況，其本質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，生產批量大的生產。具體有直接選配、分組選配、復合選配。3、修配法4、調整法4、調整法其實質與修配法相同，但在實際操作時，是通過調整某一零件在裝配時的位置（需要設計相應結構）、或使用適當尺寸的調整件滿足裝配精度。適用于大批量生產。

3、修配法將所有有關零件的尺寸精度按經濟精度制造，裝配時對某一零件進行再加工，以獲得需要的裝配精度。它適用于單件小批生產，要注意修配件應選裝拆容易、修配加工量小的零件。二、裝配尺寸鏈

在裝配圖上把與某項精度指標有關的零件尺寸依次排列，構成一個封閉的尺寸組合，就是裝配尺寸鏈。其封閉環是裝配精度，而非某一件上尺寸，且一個組成環代表一個零件，也即一個零件只允許一個尺寸加入尺寸鏈！三、裝配尺寸鏈的計算方法在建立了裝配尺寸鏈后，根據保證裝配精度的工藝方法進行相關計算。裝配尺寸鏈計算是標準求解，只要確定了裝配工藝則計算均一個模式。下面全部通過實例求解介紹各種計算方法。（一）、互換法例：如圖8-19所示的對開齒輪箱部件，裝配后要求軸向竄動為0.1～0.5mm，即mm。其組成零件的有關基本尺寸為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。互換法求解時分兩種情況，當組成環較少或平均到每個環的公差不是很小時，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系簡圖1、極值法1)畫出裝配尺寸鏈圖，校驗各環基本尺寸圖8-19右所示為總環數n=6的尺寸鏈圖，其中A0為封閉環，A1、A2為增環，A3、A4、A5為減環。基本尺寸計算為：

A0=A1+A2-A3-A4-A5=100+20-3-3-114=0可見各環基本尺寸數據正確。2)確定個組成環的公差大小首先計算平均公差如右：

其次，根據各尺寸的大小及獲得的難易程度做適當調整，獲得各組成環的公差值，但對于標準件應保持原要求，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”原則標注，但這樣就無法保證裝配要求，故需要事先選一環做協調，而作為協調環的尺寸應易測量，且該尺寸的基本值變化不會對機器產生任何不良影響，此例選A4為協調環，它的值是根據裝配尺寸鏈求解出的。故先給出其它各環的公差分布：首先求平均公差協調環的求解如右表所示，有下劃線的數據為求解結果，還原后為求解結束，即和裝配精度相關的所有尺寸的公差及其分布位置確定出來了。基本尺寸ESEIA1100A220-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）畫出裝配尺寸鏈圖，校驗各環基本尺寸2）確定各組成環的公差大小其次，根據各尺寸獲得的難易程度、設計要求、是否標準件等具體情況調整各組成環公差，仍選A4為協調環，參考平均值確定各環公差為：T1＝0.3mmT2＝0.15mmT3＝T5＝0.08mm3)確定各組成環公差帶的分部位置A1、A2、A3、A5公差帶按“入體”原則標注，即協調環的偏差應先求其平均尺寸，然后按對稱分布標注。

由解算結果可以看出，條件相同時，按概率法求解的結果，即有關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：某機器中有一對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。設零件制造時的經濟精度為0.01mm，用分組選配法進行裝配，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相應零件進行公差放大，保證放大方向和放大倍數相等，不需要進行進一步的計算。當采用分組選配法時，要進行分組計算，給出分組表，以便零件的加工、裝配時使用，在對應組內，滿足完全互換。此為本節重點。

（二）選擇裝配法A1

A2

A0

圖8-20閥心閥套配合尺寸鏈圖

1、畫出裝配尺寸鏈圖，校驗各環基本尺寸如圖8-20所示為本裝配尺寸鏈圖，其中A0為封閉環，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的公差只能按等公差分配！如果設閥套公差帶按“入體”方式標注為，則閥心尺寸為協調環，其值應為3、分組數m及零件的制造精度分組數就是零件公差的放大倍數，所以在放大零件公差至經濟精度時，要注意放大的方向一致。故得閥套、閥心制造要求為

4、確定各組成環的分組尺寸零件在加工完成后，進行測量，然后按尺寸大小分為四組，并用不同的顏色區別，以變進行分組裝配。具體分組情況及分組后的配合精度見表8-3。表8-3閥套、閥心分組尺寸對應表組別標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時，裝配精度要求高而且組成環較多，采用互換法裝配不合適，可以采用修配法裝配。此時可將所有組成環的公差按經濟精度確定，裝配時對造成封閉環累積誤差超過裝配精度要求，通過對修配環的再加工（即修配）的方法來補償，以達到配合要求。首先是選擇合適的修配環；其次是通過計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。下面結合實例分析修配件的計算方法。

例：如圖8-21a所示是某車床大拖板與導軌裝配簡圖，其中A1＝30mm，A2＝10mm，A3＝40mm，裝配后壓板與導軌在垂直方向上要求保證有間隙A0＝0～0.05mm。小批量生產該車床，試選擇合適的裝配方法，并確定各有關零件的公差大小及其分布位置。根據裝配圖，查明裝配關系，畫出裝配尺寸鏈圖如圖8-21b所示。A0＝A1＋A2－A3＝30＋10－40＝0故封閉環尺寸為mm，其公差為0.05。1、建立裝配尺寸鏈，校驗基本尺寸

a）b）圖8-21車床大拖板與導軌裝配關系簡圖首先求平均公差2、確定各組成環公差其次，確定修配件（環）這里選壓板為修配件，即A2為修配環。裝配時通過修配P或M面保證裝配精度。將各組成環均按經濟精度加工，設T(A1)＝T(A3)＝0.15mm，T(A2)＝0.1mm。3、確定各組成環的公差帶分布位置A1、A3按“入體”原則標注，即mm，mm；修配環A2公差帶位置需經計算確定。1）修配環修配時，封閉環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，此時封閉環尺寸變小，也即“越修越小”。圖8-22封閉環實際值與規定值的相對位置(越修越小時)由于實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，為使裝配時能通過修配A2來達到裝配精度要求，必須使裝配后的封閉環實際最小尺寸在任何情況下都不能小于裝配精度規定的最小尺寸。

為了使修配勞動量最小，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，應使修配前封閉環的實際最小尺寸等于裝配精度規定的最小尺寸。這種情況如圖8-22所示，圖中箭頭表示A2被修配時封閉環實際值的變化方向。根據這種關系，就可看出“越修越小”時，為求修配環尺寸的公差帶分布位置，封閉環實際尺寸及實際偏差與組成環之間的關系式：由上式可求出修配環的一個極限尺寸，然后根據修配環的公差，求出修配環的另一個極限尺寸。對于本題：0＝30＋A2min－40A2min＝10mm計算修配環的極限尺寸后，修正修配環的尺寸為如果要求在任何情況下都必須對修配環作一定的修配，即最小修配余量不為0，則修配環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面須經刮研，若最小刮研量為0.05mm，則須修改修配環的值，使增大。即所以mm因為T(A2)＝0.1mm另外，當最小修配量不為0時，設為，可按圖8-23所示關系直接求出修配換的一個極限尺寸。即圖8-22封閉環實際值與規定值的相對位置(越修越小時)圖8-23封閉環實際值與規定值的對應位置(越修越小且最小修配量不為0時)

2）修配環修配時，封閉環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，此時封閉環尺寸變大，也即“越修越大”。在這種情況下，為使裝配時能通過修配A2來滿足規定的裝配要求，必須使裝配后封閉環的實際尺寸在任何情況下都不能大于裝配精度規定的最大尺寸。為使修配勞動量最小，應使修配前封閉環的實際最大尺寸等于裝配精度規定的最大尺寸。此時如圖8-24所示，圖中箭頭表示A2被修配時封閉環實際值的變化方向。根據上述關系，就可看出“越修越大”時，為求修配環尺寸的公差帶分布位置，封閉環實際尺寸及實際偏差與組成環之間的關系式：

由上式可求出修配環A2的一個極限尺寸：

0.05＝30＋0.15＋－40＋0.15

因為T(A2)＝0.1mm，所以同樣，假如必須留有必要的最小修配量時，就要改變修配環的值,在前面結果中減去一個最小修配余量.若設最小修配余量仍為0.05mm，則修改后修配環的實際尺寸為：

此時，同樣可以直接求出有修配兩時的修配環的一個極限尺寸，如圖8-25所示。4、計算最大修配量Zkmax計算最大修配量的目的，是為了校核最大修配余量是否過大，如過大則可通過減小各組成環公差來解決。由圖8-23可以看出，最大修配余量可按下式計算：或者直接由下式得出：修配環的最大修配余量和最小修配余量的合理值應根據生產經驗或參考工藝手冊確定。圖8-24封閉環實際值與規定值的對應位置(越修越大時)圖8-25封閉環實際值與規定值的對應位置(越修越大時)例：如圖18-26所示的齒輪箱裝配關系簡圖及其尺寸鏈圖。要求單齒輪、隔套、雙聯齒輪及調整件（墊圈）裝在軸上后，雙聯齒輪的軸向間隙為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）調整法

調整法一般采用極值法的公式進行計算。采用可動調整法時，必須使其在任何情況下都能補償累積誤差，所以，需要計算最大調整量以便設計時使用。最大調整量可按修配法中的最大修配量來計算確定。如果采用固定調整法，需要計算各組調整件的尺寸及其對應的裝配尺寸。作為調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齒輪傳動箱裝配關系簡圖按經濟精度確定各零件的公差大小，并按“入體”原則規定其分布位置。各環尺寸為：由于各組成環按經濟精度規定公差，在未放入調整件時，裝配后的累積尺寸為AS，其變動范圍大于規定的累積誤差，此時放入調整件來消除，從而保證規定的裝配精度要求。在未放入調整件進行裝配后的累積誤差稱為調整件的變動范圍TS。1、確定調整件尺寸的變動范圍

調整件應按尺寸分成幾組，裝配時根據實測的累積誤差大小TS，選用不同尺寸組的調整件進行補償，以保證規定的裝配精度要求。因此，分組間隔值又稱為調整件的補償能力，它不僅與規定的裝配精度要求有關，還與調整件本身的精度有關。如果調整件能做到絕對準確，其分組間隔值就等于裝配精度所允許的變動范圍T0，但調整件本身具有公差Tk，這一公差會降低補償效果，故其分組間隔值應為：2、確定調整件的分組間隔值此時就相當于由AS、Ak、A0形成一個三環尺寸鏈，如圖8-27所示。AS的公差就是某一組Ak所能補償的范圍。按將AS分為幾組，每一個AS對應一個Ak。為保證連續補償，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，調整件的分組數m與成反比，與成正比，尤其是Tk對m的影響很大。如果分組數太大，將給生產組織工作帶來困難，也給裝配工作帶來麻煩，所以應該全面考慮，以便取得最佳效果，一般分組數取3～4為宜。因此，零件加工精度不應取的太低，尤其是調整件的公差應盡量嚴格控制為好。圖8-27固定調整法中的三環尺寸鏈3、確定調整件的分組數分組數m應根據下式確定：因為分組數不能為小數，故分組數m＝4