第八章裝配工藝第一節概述第二節裝配工藝規程的制訂及裝配組織形式第三節工藝尺寸鏈第四節裝配尺寸鏈第五節保證裝配精度的方法第一節概述裝配概念裝配單元指機器中能進行獨立裝配的部分。套件、組件、部件等都可稱為裝配單元。套件（合件）在一個基準零件上裝上一個或若干個零件，就構成一個套件。它是最小裝配單元。為套件而進行的裝配工作稱為套裝。組件在一個基準零件上裝上若干個套件及零件，就構成一個組件。為組件而進行的裝配工作稱為組裝。部件在一個基準零件上裝上若干個組件、套件及零件，就構成一個部件。為形成部件而進行的裝配工作稱為部裝。總裝在一個基準零件上裝上若干個部件、組件、套件及零件，并最終裝配成機器。稱為總裝。裝配概念裝配系統圖示例名稱編號件數裝配單元表示為機器的裝配精度零件精度與裝配精度的關系：裝配精度與某一個零件有關裝配精度與幾個零件有關單件自保裝配尺寸鏈機器的裝配精度裝配精度內容：機器的裝配精度幾何精度運動精度尺寸精度相對位置精度回轉精度傳動鏈精度影響裝配精度的主要因素零件的加工精度自身精度的高低、精度的一致性零件之間的配合精度及接觸精度力、熱、內應力等引起零件的變形旋轉零件的不平衡第二節裝配工藝規程的制訂及組織形式原則：保證產品質量；滿足裝配周期的要求；盡量減少手工勞動量；盡量降低裝配成本；步驟：產品結構分析劃分裝配單元確定裝配順序工件的預先處理；清洗、去毛刺等。先基準件、重大件的裝配，以保證裝配過程的穩定性；先復雜件、精密件和難裝配件的裝配；先進行易破壞后續裝配質量的工作；集中安排使用相同設備及工藝裝備的裝配；處于基準件同一方位的裝配應盡可能集中進行；電線、油氣管路的安裝應與相應工序同時進行；易燃、易爆、易碎、有毒物質或零部件的裝配，盡可能放在最后，以減少安全防護工作量。編制裝配文件1.清洗2.連接3.裝配加工4.平衡三.一般裝配工作：裝配的組織形式非流水裝配二、流水裝配（1）移動式流水裝配（2）固定式流水裝配1）裝配對象的移動2）傳送裝置的布置3）工序同期化儀器結構工藝性分析實例

第三節工藝尺寸鏈

在零件加工或機器裝配過程中，有時會遇到相關尺寸或公差的計算。這時可以利用尺寸鏈的原理來解決。

1）定義

零件加工或機器裝配時，由相互關聯并按一定順序排列的封閉尺寸組合稱為尺寸鏈。

如圖臺階型零件，尺寸A1已在上道工序已加工好，本道工序要保證臺階面P到頂面的尺寸為A0。

孔軸裝配示例

孔尺寸為A1，軸尺寸為A2，裝配后形成裝配間隙A0。

則A1、A2和A0也構成一個尺寸鏈。

由于這個尺寸鏈是在裝配過程形成的，因此稱為裝配尺寸鏈。

2）組成

組成尺寸鏈的每個尺寸稱為尺寸鏈的環。尺寸鏈的環又分為封閉環和組成環。組成環又分為增環和減環。

（1）封閉環

（2）組成環

組成環又分為增環和減環。

（3）增環

若尺寸鏈其它尺寸不變，當該環增大時，封閉環也相應增大的組成環稱為增環，如上兩圖中的A1。

一般在A1上面加一個向右的箭頭代表增環。

在工件加工時間接得到的或在裝配時最后形成的環。如上兩圖中的A0尺寸。

在加工中直接得到的環或裝配時已有尺寸的環稱為組成環。如上兩圖的A1和A2尺寸。

（4）減環

建立尺寸鏈時，應首先確定封閉環，封閉環確定后，在封閉環上用一個四方框框住。

為了判斷增環和減環，可以先在封閉環上畫一個任意方向的箭頭，然后沿此箭頭方向依次給每一個組成環畫上箭頭，直到回到封閉環的另一端，形成一個封閉的尺寸鏈圖時為止。

凡組成環箭頭與封閉環箭頭方向相同為減環，相反為增環。

3）尺寸鏈的分類

⑴按應用場合分類，有工藝尺寸鏈和裝配尺寸鏈；⑵按各環所處空間位置分類，有直線尺寸鏈和平面尺寸鏈；⑶按各環所處幾何特征分，有長度尺寸鏈和角度尺寸鏈等。

若尺寸鏈其它尺寸不變，當該環增大時，封閉環的尺寸反而

減小的組成環稱為減環，如上兩圖中的A2。

一般在A2上面加一個向左的箭頭代表減環。4）尺寸鏈的特性（1）封閉性

尺寸鏈的各環一定要封閉，不封閉不能構成尺寸鏈。

（2）關聯性尺寸鏈中每一尺寸發生變動，會引起尺寸鏈其它尺寸變動。

1.6.2工藝尺寸鏈的計算方法

零件尺寸和公差一般用基本尺寸、上偏差和下偏差形式給

出（舉一例說明）。一個尺寸鏈由n個環組成，其中只能有一個封閉環。

如果封閉環在尺寸鏈中的排序是第n個，增環的排序從1排到m個，則減環的排序就從m+1到n-1個。

工藝尺寸鏈的計算方法有極值解法和概率解法，這里主要介紹極值解法，概率解法在裝配尺寸鏈中介紹。

優點：計算簡單、可靠。

缺點：當封閉環公差很小，或組成環的數目很多時，會使組成環的公差過于嚴格。

極值解法的公式為四個，分別為：

（1）封閉環的基本尺寸所有增環基本尺寸之和減去所有減環基本尺寸之和；

A0=ΣAi-ΣAj

（2）封閉環上偏差所有增環上偏差之和減去所有減環下偏差之和

ESA0=ΣESAi-ΣEIAj

（3）封閉環下偏差所有增環下偏差之和減去所有減環上偏差之和

EIA0=ΣEIAi-ΣESAj

（4）封閉環公差所有增環公差之和加上所有減環公差之和

TA0=ΣTAi+ΣTAj

1.6.3工藝尺寸鏈的應用

1）測量基準與設計基準不重合時,測量尺寸的換算。

如圖所示的零件，對尺寸10-0.36進行測量時，測量基準是孔的內側面，不便量具測量，現改測量內孔的深度尺寸來間接測量尺寸10-0.36。2）定位基準與設計基準不重合時工序尺寸的換算

如圖所示箱體，主軸孔到底面設計基準是箱體底面，如用底面作定位基準，則設計基準和定位基準重合，沒有基準不重合誤差。

但為了加強鏜桿鏜孔時的剛度，需要在箱體的開口上方增加吊掛式支承，工件安裝不方便，另外吊掛式支承經常拆卸，容易磨損，降低了定位精度。

如果將箱體倒放，開口向下，用頂面作定位基準，中間支承可以直接做在夾具體上。

但由于設計基準和定位基準不重合，采用調整法加工時，直接保證的尺寸是鏜孔中心線到頂面的距離A±ΔA。

而原來鏜孔中心線到底面的設計尺寸350±0.30由上道工序尺寸600±0.20和本道工序尺寸A±ΔA間接保證的，是工藝尺寸鏈的封閉環。

畫出工藝尺寸鏈圖，600±0.20尺寸為增環，A±ΔA尺寸為減環，按工藝尺寸鏈的計算公式可得：A±ΔA=250±0.10。

可以看出：

采用頂面作定位基準時定位基準和設計基準不重合工序尺寸的公差比直接采用底面作定位基準時的公差縮小了。

縮小多少？設計基準和定位基準的最大變動量（±0.20）。

因此在可能的情況下應盡可能地用設計基準作為定位基準。

如果由于工藝原因確實不能實現設計基準和定位基準重合，就要作工藝尺寸鏈的換算。

3）標注工序尺寸的基準是尚待加工的設計基準時工序尺寸的換算

圖1-30所示為齒輪內孔的局部簡圖。

孔的設計尺寸為Ф40+0.05，需要淬硬處理。鍵槽深度為43.6+0.34。孔和鍵槽的加工順序是：①

鏜孔Ф39.6+0.10；②插鍵槽至工序尺寸A；③孔淬火處理；④磨孔至Ф40+0.05，同時保證鍵槽深度尺寸43.6+0.34。

插鍵槽的工序基準是以鏜孔下母線作為基準測量的，而鏜孔下母線是一個待加工尺寸，熱處理后還要經過磨孔。這時鍵槽的設計尺寸是間接保證的，是工藝尺寸鏈中的封閉環。

現在的問題是：

工序基準是沒有加工到尺寸的設計基準，插鍵槽的工序尺寸A未知，需要經過計算才能得到。

插鍵槽的工序尺寸A尺寸和20+0.025(磨孔半徑)是工藝尺寸鏈中的增環；鏜孔半徑19.8+0.05是減環，則：封閉環基本尺寸43.6=A+19.6-20A=43.4封閉環上偏差0.34=ESA+0.025-0ESA=0.315封閉環下偏差0=EIA–0.05EIA=0.05解得工藝尺寸鏈的尺寸A，也就是插鍵槽的中間尺寸為43.4+0.315+0.05

以孔中心線作為車孔和磨孔兩次加工時的聯系尺寸建立工藝尺寸鏈。

由于車孔和鏜孔是兩道工序，工件經過兩次裝夾后會造成車孔和鏜孔不同心，造成同軸度誤差。

設同軸度誤差為0.05，現在考慮在有同軸度誤差的情況下，求插鍵槽的工序尺寸。

同軸度可以看成是以孔中心為基準，直徑為同軸度的圓。先將同軸度誤差標注為0±0.025，加進工藝尺寸鏈。

同軸度作為增環或減環加進都可以，現作為增環代入。

封閉環上偏差：

0.34=ESA+0.025+0.025-0ESA=0.29

封閉環的下偏差為：0=EIA-0.025–0.05EIA=0.075

考慮孔同軸度后，插鍵槽工序尺寸為：43.4+0.295+0.075

這時的插鍵的公差為：0.29-0.075=0.215

雖然鍵槽的設計公差是0.34，但加工時由于設計基準和工序基準不重合，使得插鍵槽的公差為0.265，加工時的公差變小了。

如果再考慮同軸度誤差的影響，則插鍵槽時的工序公差就更小了。

4）表面熱處理時工序尺寸的換算

有些工件根據使用要求需要進行一定深度的表面熱處理，表面熱處理后通常還要進行磨削加工。

兩次加工的工序尺寸和磨前表面熱處理的深度可直接保證，表面熱處理深度由兩次加工時的工序尺寸和磨前熱處理深度間接決定，因此是工序尺寸鏈的封閉環。

現在的問題是：

磨前表面熱處理深度是多少？這是一個求解表面熱處理深度的工藝尺寸鏈的計算問題。

例如：軸承襯套內孔進行滲氮處理，滲氮層單邊深度0.3+0.2。

有關加工的順序是：①粗磨內孔，保證尺寸Φ144.76+0.04②控制單邊滲氮深度為t1；③精磨內孔，保證尺寸Φ145+0.04，同時間接保證滲氮深度。可以孔的中心線作為兩次加工時的聯系尺寸建立工藝尺寸鏈。

這時技術要求中的表面熱處理深度t0是由粗磨孔尺寸、滲碳深度t1和精磨孔尺寸決定的，是工藝尺寸鏈的封閉環，粗磨內孔半徑尺寸（Φ144.76+0.04）/2和磨前滲碳深度是增環，精磨內孔半徑尺寸（Φ145+0.04）/2為減環。解此工藝尺寸鏈，得：封閉環基本尺寸0.3=144.76/2+t1-145/2t1=0.42封閉環上偏差0.2=0.02+ESt1-0Est1=0.18封閉環下偏差0=0+Eit1-0.02Eit1=0.02即精磨前的滲氮深度應控制在0.42+0.18+0.02控制滲氮深度的參數有:滲氮溫度；滲氮濃度；滲氮時間等。

5）孔系坐標尺寸的換算

箱體類零件有很多平行孔，圖紙一般標出各孔中心距、公差和相關角度。加工時一般在加工中心或臥式鏜床上按各孔的X坐標和Y坐標進行加工，這屬于平面尺寸鏈的解算問題。因此要將各孔中心距換算成加工時的X、Y坐標尺寸及公差。

O1孔坐標x1、y1為已知，現需要計算O2孔和O3孔相對O1孔的坐標位置。這是一個平面尺寸鏈，需要將平面尺寸鏈轉化成線性尺寸鏈來求解。現在來計算孔O2相對O1坐標尺寸Lx和Ly。

由尺寸鏈圖可知，L（100）尺寸由移動Lx和Ly的坐標得到,因此Lx和Ly是組成環。

將Lx和Ly尺寸向L投影，得到L、Lxcosα和Lysinα組成的線性尺寸鏈，其幾何關系是：

L=Lxcosα+Lysinα，Lxcos30°=86.6，Lysin30°=50。

TL=TLxcosα+TLysinα

用等公差法分配各環公差

則TLx=Tly=TL/（cosα+sinα）=0.2/（0.866+0.5)=0.146

對于孔中心距來說,鏜孔O2的工序尺寸公差為雙向正負各半分布,即Lx=86.6±0.073，Ly=50±0.073。

本章小結：

工藝尺寸鏈是工件加工時工藝基準與設計基準不重合時，求解某些工藝尺寸時產生的，這時，需要進行有關工藝尺寸鏈的計算。

求解工藝尺寸鏈，先要確定封閉環。封閉環是間接保證或間接得到的尺寸。然后按照加工順序把與封閉環有關的、可以通過加工或測量保證的尺寸作為組成環建立起工藝尺寸鏈。要正確區分組成環中的增環和減環。

區分增環和減環的方法，采用在各環畫箭頭的方法進行判斷。然后利用求封閉環基本尺寸、封閉環上偏差和封閉環下偏差三個基本公式計算出有關尺寸。

求解工藝尺寸鏈有三種情況：1.是已知各組成環尺寸求封閉環尺寸，稱為正計算問題；2.是已知封閉環尺寸求解各組成環尺寸，稱為反計算問題；反計算問題主要是如何將封閉環公差分配給各組成環公差問題；3.是已知封閉環尺寸和其余組成環尺寸，求其中一個組成環尺寸，稱為中間尺寸計算。第三節裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈的含義裝配尺寸鏈是以某項裝配精度指標或裝配要求作為封閉環，查找所有與該項精度指標有關零件的尺寸（或位置要求）作為組成環而形成的尺寸鏈。裝配尺寸鏈的分類線性尺寸鏈角度尺寸鏈平面尺寸鏈裝配尺寸鏈的建立基本原則：封閉的原則環數最少的原則形位公差及配合間隙可以合并到尺寸組成環中形位公差及配合間隙也是組成環裝配尺寸鏈的計算概率法：極值法：封閉環的基本尺寸和組成環的基本尺寸的關系AmaxAmin6σ正態分布：非正態分布：kM=1.2~1.7封閉環公差的平方等于各組成環公差的平方和A0=A1+A2-A3=40+20-59.5=0.5ESA0=ESA1+ESA2-EIA3=0.2+0.1-(-0.4)=0.7EIA0=EIA1+EIA2-ESA3=0.1+0-(-0.1)=0.2舉例：已知：極值法：概率法：按對稱公差計算：反計算問題:等公差法極值法：概率法：m：組成環數等精度法極值法：概率法：經驗法極值法：概率法：由國標：T=a·i其中：a：公差等級

i：公差單位

D：基本尺寸舉例：已知：計算A1、A2、A3的偏差等公差法：A1A2A3A0取：A3為協調環舉例：A1A2A3A0等精度法：求出：T1=0.068，T2=0.058，T3=0.080選A3為協調環，設定A1、A2并靠檔標準公差舉例：經驗法：計算平均公差：考慮A1、A2、A3的加工難度，取：T1=0.1、T2=0.052T3為協調環A1A2A3A0第四節保證裝配精度的方法互換法完全互換法合格的零件在進入裝配時，不經任何選擇、調整和修配，就可以達到裝配精度。這種裝配方法稱完全互換法。特點：裝配工作簡單，生產率高；裝配時間定額穩定，易于組織裝配流水線；對零件的技術要求高，零件加工相對困難；多用于精度不是太高的短環裝配尺寸鏈；需用極值法解相應的尺寸鏈，即：滿足舉例：按等公差法計算：如圖，裝配后要求間隙為0.2~0.7mm,即：已知:A1=122mm，A2=28mm，A3=5mm，A4=140mm，A5=5mm,確定各組成環的偏差。按入體原則分配偏差：取A4為協調環，按偏差公式求出：互換法大數互換法（部分互換法、不完全互換法）將組成環的公差適當加大，裝配時有少量的組件、部件或零件不合格，留待以后分別處理。這種方法稱大數互換法。特點：在保證封閉環精度的前提下，擴大了組成環公差；部分零件需進行返修；多用于生產生產節奏不很嚴格的大批量生產；多用于精度不是太高的長環裝配尺寸鏈；用概率法解相應的尺寸鏈，即：滿足舉例：按經驗法計算：取A4為協調環，則：以上例為例：根據加工難易程度取：T1=0.4，T2=0.2，T3=T5=0.08按入體原則分配偏差：按對稱公差計算：分組法：分組裝配法是將組成環公差按完全互換極值解法所得的數值放大數倍(2~4倍),使其能按經濟加工精度制造，然后將零件的有關尺寸進行測量分組，再按對應組分別進行裝配，以滿足原定的裝配精度要求。在裝配時保證配合性質和配合精度均不變分組法：軸、孔配合，公差相等。即：Ts=Th=T同方向增大n倍：對于第k組：最大間隙最小間隙配合精度：分組法：軸、孔配合，公差不等。即：同方向增大n倍：對于第k組：最大間隙最小間隙配合精度：分組法：分組裝配法的特點：組成環公差相等；零件分組后，應保證裝配時能夠配套；分組數不宜太多；用于封閉環要求高的短尺寸鏈，一般組成環數為2~3個分組法：分組法應用實例：修配法：在裝配時，根據封閉環的實際測量結果，以去除部分材料的方式改變尺寸鏈中某一項組成環的尺寸，使封閉環達到規定的精度要求。修配環的選擇：便于拆卸；結構簡單，重量輕，修配面小，易于加工；選不進行表面處理的零件；不應是并聯尺寸鏈中的公共環；修配法：修配量的計算：修配環是增環已知：A1=160mm，A2=30mm，A3=130mm。選A2為修配環，按極值法等精度計算公差：零件公差過小，難以加工。現對各組成環按經濟精度放大，取：按極值法計算封閉環尺寸A