机器的装配基础.ppt

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1、第七章 机器的装配基础,装配工作的重要性在于机械设备(产品)的质量如工作性能、使用效果和使用寿命等，最终是由它来保证的；同时通过它也是对机械设备(产品)和零件加工质量的一次总检验，发现设计和加工中存在的问题从而不断加以改进。另外，装配工作占有较多的劳动量，因此它对产品的经济放益也有较大影响。,7.1 装配工艺规程概述,任何机器都是由若干零件和部件所组成的。根据规定的技术要求，将零件结合成组件和部件，并进一步将零件、组件和部件组合成机器的过程称为装配。将零件与零件的组合过程称为组装，其成品为组件；将零件与组件的组合过程称为部装其成品为部件；而将零件、组件和各部件的组合过程称为总装，其成品为机器或

2、产品。,装配的概念,机器装配的内容,7.1 装配工艺规程概述,影响装配精度的因素：零件的加工精度（与多个零件精度有关，）,装配方法与装配技术 零件间的接触质量和配合质量 力、热、内应力引起的零件变形 旋转零件的不平衡,装配精度,7.1 装配工艺规程概述,装配精度的内容：相互位置精度：指产品中相关零部件之间的距离精度和相互位置精度。如平行度、垂直度和同轴度等 相对运动精度：指产品中有相对运动的零部件之间在运动方向和相对运动速度上的精度。如传动精度、回转精度等。相互配合精度：指配合表面间的配合质量和接触质量。,7.1 装配工艺规程概述,装配精度,装配尺寸链的定义：装配尺寸链是以某项装配精度指标（或

3、装配要求）作为封闭环，所有与该项精度指标（或装配要求）有关零件的尺寸（或位置要求）作为组成环而形成的尺寸链。,7.2 装配尺寸链,7.2.1 装配尺寸链的概念,装配尺寸链与工艺尺寸链有所不同。工艺尺寸链中所有尺寸都分布在同一个零件上，主要解决零件加工精度问题；而装配尺寸链中每一个尺寸都分布在不同零件上，每个零件的尺寸是一个组成环，有时两个零件之间的间隙等也构成组成环，装配尺寸链主要解决装配精度问题。装配尺寸链和工艺尺寸链都是尺寸链，有共同的形式、计算方法和解题类型。,小提示：装配尺寸链与工艺尺寸链的区别,7.2 装配尺寸链,7.2.2 装配尺寸链的种类及建立步骤,装配尺寸链的分类：直线尺寸链：

4、由长度尺寸组成，且各环尺寸相互平行的装配尺寸链。角度尺寸链：由角度、平行度、垂直度等组成的装配尺寸链。平面尺寸链：由成角度关系布置的长度尺寸构成的装配尺寸链。,7.2 装配尺寸链,（1）确定封闭环 图示的传动轴在两个滑动轴承中转动，为避免轴端与滑动轴承端面的摩擦，在轴向要有间隙，为此，在齿轮轴上套入了一个垫圈。从图中可以看出间隙A0的大小与大齿轮、齿轮轴、垫圈等零件有关，它是由这,些相关零件的相关尺寸来决定的，所以间隙A0为封闭环。装配尺寸链的封闭环应该定义如下：装配尺寸链中的封闭环是装配过程最后形成的一环，即它的尺寸是由其它环的尺寸来决定的。,7.2.2 装配尺寸链的种类及建立步骤,（2）查

5、找组成环 判别组成环就是要找出相关零件及其相关尺寸。其方法是从封闭环出发，按逆时针或顺时针方向依次寻找相邻零件，直至返回到封闭环，形成封闭环链。,但并不是所有相邻零件都是组成环（如箱盖），因此还要判别一下相关零件。,7.2.2 装配尺寸链的种类及建立步骤,（3）画装配尺寸链图，并确定组成环的性质 将封闭环和所找到的组成环画出尺寸链图。画出装配尺寸链图以后，就可以很容易地判断哪些组成环是增环，哪些组成环是减环。其判别方法与工艺尺寸链完全一样。,7.2.2 装配尺寸链的种类及建立步骤,1）装配尺寸链的简化原则 2）装配尺寸链组成路线最短（环数最少）原则 3）装配尺寸链的封闭原则 4）装配尺寸链的方

6、向性原则,查找装配尺寸链的原则：,7.2.2 装配尺寸链的种类及建立步骤,7.2 装配尺寸链,建立角度尺寸链的步骤 建立角度尺寸链的步骤和建立长度尺寸链的步骤一样，也是先确定封闭环，再查找组成环，最后画出尺寸链图，并确定组成环 性质。,角度尺寸链,7.2.2 装配尺寸链的种类及建立步骤,7.2 装配尺寸链,判断角度尺寸链组成环的性质的方法（1）直观法：直接在角度尺寸链的平面图中，根据角度尺寸链组成环的增加或减少，来判断其对封闭环的影响，从而确定其性质的方法称为直观法。（2）公共角顶法 公共角顶法是把角度尺寸链的各环画成具有公共角顶形式的尺寸链图，进而再判别其组成环的性质。（3）角度转化法 直观

7、法和公共角顶法都是把角度尺寸链中的平行度环转化成小角度环，再判别组成环的性质。,7.2.2 装配尺寸链的种类及建立步骤,7.2 装配尺寸链,角度尺寸链的线性化 上述介绍的判别组成环性质的方法都是希望用类似长度尺寸链的方法解决角度尺寸链问题。一般将角度尺寸链中常见的垂直度和平行度用规定长度上的偏差值来表示，而且全部环都用同一规定长度，那么角度尺寸链的各环都可以直接用偏差值或公差值进行计算，最后在计算结果上再注明统一的规定值就行。这样处理的结果，把实际生产中，角度尺寸链线性化的方法应用非常广泛。,7.2.2 装配尺寸链的种类及建立步骤,7.2 装配尺寸链,3、平面尺寸链 平面尺寸链是由成角度关系布

8、置的长度尺寸构成，且处于同一或彼此平行的平面内。,7.2.2 装配尺寸链的种类及建立步骤,7.2 装配尺寸链,1,装配尺寸链的极值法计算所应用的公式与工艺尺寸链的计算公式相同。“相依尺寸公差法”的计算步骤如下：,7.2.3 装配尺寸链的计算方法,7.2 装配尺寸链,极值法,1分析建立装配尺寸链,2确定组成环的公差,3确定组成环的偏差,极值法的优点是简单可靠，但是由于它是根据极大极小的极端情况来推导封闭环与组成环的关系式，所以在封闭环为既定值的情况下，计算所得的组成环公差过于严格。因此，在大批大量生产中，当装配精度要求较高，组成环又较多时，用概率法来计算尺寸链是比较合理的，这样可以扩大零件的制造

9、公差，从而降低制造成本。,7.2.3 装配尺寸链的计算方法,7.2 装配尺寸链,概率法,1各环公差计算,2各环平均尺寸的计算,装配尺寸链的完全互换法,采用极值算法计算装配尺寸链封闭环公差的分配,1）当组成环是标准尺寸时（如轴承宽度，挡圈的厚度等），其公差大小和分布位置为确定值2）某一组成环是不同装配尺寸链公共环时，其公差大小和位置根据对其精度要求最严的那个尺寸链确定3）在确定各待定组成环公差大小时，可根据具体情况选用不同的公差分配方法，如等公差法，等精度法或按实际加工可能性分配法等4）各组成环公差带位置按入体原则标注，但要保留一环作“协调环”，协调环公差带的位置由装配尺寸链确定。协调环通常选易

10、于制造并可用通用量具测量的尺寸,7.2 装配尺寸链,【解】,图示齿轮部件，齿轮空套在轴上，要求齿轮与挡圈的轴向间隙为0.10.35。已知各零件有关的基本尺寸为：A1=30,A2=5,A3=43,（标准件），A5=5。用完全互换法装配，试确定各组成环的偏差。,【例】,1）建立装配尺寸链2）确定各组成环的公差：按等公差法计算，各组成环公差为：T1=T2=T3=T4=T5=（）/5=0.05 考虑加工难易程度，进行适当调整（A4公差不变），得到：,T4=0.05,T1=0.06,T3=0.1,T2=T5=0.02,，,7.2 装配尺寸链,3）确定各组成环的偏差：取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带

11、位置确定：,，,除协调环以外各组成环公差按入体标注：,计算协调环偏差：EI5=-0.12,ES5=-0.1最后可确定：,7.2 装配尺寸链,装配尺寸链的大数互换法,采用概率算法计算装配尺寸链封闭环公差分配原则同完全互换法,【解】,取k=1.4，将T1、T2、T4、T5 及T0 值代入，可求出：T3=0.135,于是有：,除协调环外各组成环公差入体标注：,A4 为标准尺寸，公差确定：T4=0.05A1、A2、A5 公差取经济公差：T1=0.1,T2=T5=0.025,确定各组成环的公差,确定各组成环的偏差,取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定：,计算协调环的偏差：得到：A5M=4.93

12、,有：,7.2 装配尺寸链,活塞与活塞销在冷态装配时，要求有0.00250.0075的过盈量。若活塞销孔与活塞销直径的基本尺寸为28，加工经济公差为0.01。现采用分组选配法进行装配，试确定活塞销孔与活塞销直径分组数目和分组尺寸。,装配尺寸链的分组选配法,将组成环公差按完全互换法求得后，放大若干倍，使之达到经济公差的数值。然后，按此数值加工零件，再将加工所得的零件按尺寸大小分成若干组（分组数与公差放大倍数相等）。最后，将对应组的零件装配起来。,【例】,活塞与活塞销组件图,7.2 装配尺寸链,【解】,1）建立装配尺寸链 如图所示。,3）确定各尺寸：若活塞销直径尺寸定为：，将其分为 4组，解图示尺

13、寸链，可求得活塞销孔与之对应的分组尺寸如下：,2）确定分组数：平均公差为0.0025，经济公差为0.01，可确定分组数为4。,7.2 装配尺寸链,车床主轴孔轴线与尾座套筒锥孔轴线等高误差要求为00.06，且只允许尾座套筒锥孔轴线高。为简化计算，略去各相关零件轴线同轴度误差，得到一个只有A1、A2、A3三个组成环的简化尺寸链，如图所示。,采用修配法时，装配尺寸链中各尺寸均按经济公差制造，但留出一个尺寸做修配环。通常选容易修配加工，且对其它尺寸链没有影响的尺寸作修配环。,【例】,【解】,1）选择修配环 本例中修刮尾座底板最为方便，故选A2作修配环。,若已知A1、A2、A3的基本尺寸分别为202、4

14、6和156。用修配法装配，试确定A1、A2、A3的偏差。,装配尺寸链的修配法,7.2 装配尺寸链,用A00表示修配前封闭环实际尺寸。本例中，修配环修配后封闭环变小，故A00的最小值应与A0的最小值相等。按直线尺寸链极值算法公式，可导出：,2）确定各组成环公差及除修配环外的各组成环公差带位置,3）确定修配环公差带的位置,将已知数值代入，可求出：A2min=46.1,于是可得到：,若要求尾座底板装配时必须刮研，且最小刮研量为0.15。则可最后确定底板厚度为：,此时，可能出现的最大刮研量为：Zmax=A00max-A0max=0.39为了减小刮研量，可以采用“合并加工”的方法，将尾座和底板配合面配刮

15、后装配成一个整体，再精镗尾座套筒孔。此时，直接获得尾座套筒孔轴线至底板底面的距离A23，由此而构成的新的装配尺寸链，组成环数减少为两个，这是装配尺寸链最短路线（最少环数）原则的一个应用。,A1和A3两尺寸均采用镗模加工，经济公差为0.1，按对称原则标注，有：A1=2020.05,A3=1560.05A2采用精刨加工，经济公差也为0.1。,7.2 装配尺寸链,调节法与修配法相似，尺寸链各组成环按经济精度加工，由此引起的封闭环超差，通过调节某一零件的位置或对某一组成环（调节环）的更换来补偿。常用的调节法有三种：可动调节法，固定调节法和误差抵消调节法,可动调节法,装配尺寸链的调节法,7.2 装配尺寸

16、链,通过更换不同尺寸的调节件来达到装配精度。采用固定调节法的关键是确定调节件的分级和各级调节件的尺寸大小。,固定调节法,图a所示部件中，齿轮轴向间隙要求控制在0.050.15范围内。若A1和A2的基本尺寸分别为50和45，按加工经济精度确定A1和A2的公差分别为0.15和0.1。试确定调节垫片AK的厚度。,【例】,图a所示尺寸链中，将“空位”尺寸AS视为中间变量，可将此尺寸链分解为两个尺寸链，如图b、c所示。,【解】,在尺寸链c中，A0是在装配中最后保证的，是封闭环。为使A0获得规定的公差，可将空位尺寸分成若干级，每一级空位尺寸的公差应小于或等于轴向间隙（封闭环）公差与调节垫片厚度（组成环）公

17、差之差,由尺寸链b，可求出：,7.2 装配尺寸链,式中 TS、T0、TK 分别为空位尺寸、封闭环尺寸、调节垫片厚度公差本例中：T0=0.1,TS=0.25,并假定 TK=0.03，代入上式得到：n3.6取 n=4，将空位尺寸适当分级后解尺寸链，可确定调节件各级尺寸,在批量大、精度高的装配中，调节件的分级级数可能很多，不便于管理。此时，可采用一定厚度的垫片与不同厚度的薄金属片组合的方法，构成不同尺寸，使调节工作更加方便。,由此可确定出分级数n：,7.2 装配尺寸链,误差补偿调节法,在装配时，根据尺寸链中某些组成环误差的方向作定向装配，使各组成环的误差方向合理配置，以达到互相抵消的目的。这种方法在

18、机床装配中应用较多，如装配机床主轴时，通过调整前后轴承的径向圆跳动方向来控制主轴锥孔的径向跳动；在滚齿机工作台分度蜗轮的装配中，采用调整两者偏心方向来抵消误差，提高装配精度。,7.2 装配尺寸链,合理地选择装配方法来达到装配精度，目前最有效地方法就是建立相应的装配尺寸链，用不同的装配工艺方法来达到所要求的装配精度。利用装配尺寸链来达到装配精度的工艺方法一般可以分为四类：即互换法、选配法、修配法和调整法。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.1 制订装配工艺规程的方法与步骤,在选择具体的装配方法时，应首先了解各种装配方法的特点及应用范围。具体见教材P308表7.2。,7.3 保证装配精度的工

19、艺方法,零件加工完毕经检验合格后，在装配时不经任何调整和修配就可以达到设计所要求的装配精度，这种装配方法称为互换法。采用互换法装配时，被装配的每一个零件不需作任何挑选、修配和调整就能达到规定的装配精度要求。用互换法装配，其装配精度主要取决于零件的制造精度。根据零件的互换程度，互换装配法可分为完全互换装配法和不完全互换装配法。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.1 互换法,（1）定义：在全部产品中，装配时各组成环不需挑选或不需改变其大小或位置，装配后即能达到装配精度要求的装配方法，称为完全互换法。（2）特点：优点：装配质量稳定可靠（装配质量是靠零件的加工精度来保证）；装配过程简单，装配效率

20、高（零件不需挑选，不需修磨）；易于实现自动装配，便于组织流水作业；产品维修方便。不足之处：当装配精度要求较高，尤其是在组成环数较多时，组成环的制造公差规定得严，零件制造困难，加工成本高。（3）应用：完全互换装配法适用于在成批生产、大量生产中装配那些组成环数较少或组成环数虽多但装配精度要求不高的机器结构。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.1 互换法,完全互换法,当装配精度要求较高而尺寸链的组成环又较多时，如采用完全互换法，则势必使得各组成环的公差很小，造成加工困难，甚至不可能加工。为避免这种情况，将组成环的公差适当加大，装配时有为数不多的组件、部件或机械制品装配精度不合格，留待以后再分别

21、进行处理，这种装配方法称之为不完全互换法。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.1 互换法,不完全互换法,在成批大量生产条件下，如果零件不多而装配精度又很高时，采用完全互换法或不完全互换法，都将使零件的公差过于严格，甚至超过了加工工艺实现的可能性。在这种情况下，可以采用选配法。选配法是将配合副中各零件仍按经济精度制造（即零件的制造公差放大），然后选择合适的零件进行装配，以保证规定的装配精度要求。选配法有三种形式：直接选配法，分组装配法和复合选配法。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.2 选配法,由装配工人在许多待装配的零件中，凭经验挑选合适的零件进行装配，以保证装配精度。这种方法在事

22、先没有对零件进行测量和分组，而是在装配时直接由工人试凑装配。故称为直接装配法。其优点是简单，但工人挑选零件可能用去比较长的时间，而且装配质量在很大程度上取决于工人的技术水平，因此这种选配法不宜用在节拍要求严格的大批大量的流水线装配中。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.2 选配法,直接选配法,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.2 选配法,分组选配法,当封闭环的精度要求很高，用完全互换法或不完全互换法解装配尺寸链时，组成环的公差非常小，使加工十分困难而又不经济。这时可将组成环公差增大若干倍（一般为36倍），使组成环零件按经济公差加工，然后再将各组成环按原公差大小分组，按相应组进行装配

23、，这就是分组法。这种方法实质仍是互换法，只不过是按组互换，它既能扩大各组成环的公差，又能保证装配精度的要求。分组法多用于封闭环精度要求较高的短环尺寸链。一般组成环只有23个，因此应用范围较窄，而且一般只用于组成环公差都相等的装配尺寸链，通常用于汽车、拖拉机制造业及轴承制造业等大批量生产中。,以汽车发动机中，活塞和活塞销的分组装配为例。如图所示，活塞销和活塞销孔为过盈配合。活塞销和活塞销孔的最大过盈量为0.0075mm，最小过盈量为0.0025mm。这就要求活塞销的直径为，活塞销孔的直径为，公差都为0.0025mm，从而使加工困难。,7.3 保证装配精度的工艺方法,现将它们的公差都扩大4倍，活塞

24、销的直径为，活塞销孔直径为，再分为4组，就可实现分组互换法装配，具体情况见表。,7.3 保证装配精度的工艺方法,1配合件的公差相等，公差的增加要同一方向，增大的倍数就是分组数，这样才能在分组后按对应组装配而得到预定的配合性质（间隙或过盈）及精度。2配合件的表面粗糙度，形位公差必须保持原设计要求，不能随着公差的放大而降低对表面粗糙度的要求和放大形位公差。3要采取措施，保证零件分组装配中都能配套，不产生某一组零件由于过多或过少，无法配套而造成积压和浪费。4分组数不宜过多，否则将使前述两项缺点更加突出而增加费用。5应严格组织对零件的精密测量、分组、识别、保管和运送等工作。,7.3 保证装配精度的工艺

25、方法,7.3.2 选配法,分组选配法注意事项,这种方法是上述两种方法的复合，先将零件预先测量分组，装配时再在各对应组内凭工人的经验直接选择装配。这种装配方法的特点是配合公差可以不等。其装配精度高、速度快、能满足一定生产节拍的要求。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.2 选配法,复合选配法,修配法就是将各组成环按经济公差制造，选定个组成环为修配环（称补偿环），预先留下修配余量，在装配时修配该环的尺寸来满足封闭环的精度要求。因此修配法的实质是扩大组成环的公差，在装配时通过修配来达到装配精度，所以此装配法是不能互换的。修配法中，主要的问题有修配环的选择、修配量的计算及修配环基本尺寸的计算等。修

26、配法中，又有单件修配法、合并加工修配法和自身加工修配法。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.3 修配法,（）应该正确选择修配对象，首先应该选择那些只与本项装配精度有关而与其它装配精度项目无关的零件作为修配对象（在尺寸链关系中不是公共环）。然后再考虑其中易于拆装，且面积不大的零件作为修配件。（）应该通过装配尺寸链计算，合理确定修配件的尺寸公差，既保证它具有足够的修配量，又不要使修配量过大。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.3 修配法,修配法注意事项,这种装配方法，是在尺寸链中选定一个或加入一个零件作为调整环。作调整环的零件是按一定的尺寸间隔级别制成的一组专门零件，根据装配需要，选用

27、其中某一级别的零件来作补偿从而保证所需要的装配精度。常用的补偿有垫圈、垫片、轴套等。采用固定调整法时，为了保证所需要的装配精度，最重要的问题是如何确定补偿件的尺寸的计算方法。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.4 调整法,固定调整法,在调整法中，一种是用一个可调整的零件来调整它在装备中的位置以达到装配精度，另一种是增加一个定尺寸零件（如垫片、垫圈、套筒）以达到装配精度。前者称为移动调整法，后者称为固定调整法。两种零件都起到补偿装配累积误差作用，故称为补偿件。（）移动调整法 所谓移动调整法，就是用改变补偿件的位置（移动、旋转或移动和旋转二者兼用）以达到装配精度的，调整过程中不需拆卸零件，故

28、比较方便。右图所示的结构是靠转动螺钉来调整轴承外环相对于内环的位置以取得合适的间隙或过盈。,7.3 保证装配精度的工艺方法,移动调整法,又如右图，为了保证装配间隙，加工一个可移动的套筒（补偿件）来调整装配间隙。还有在机床导轨结构中常用锲铁调整来得到合适的间隙；自动机械分配轴上的凸轮是用调整法装配并调整到合适位置后，再用销钉固定在已调好的位置上的。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.4 调整法,可动调整法,误差抵消调整法在装配时根据尺寸链某些组成环误差方向作定向装配，使其误差抵消一部分，以提高装配精度的方法，其实质与可动调整法相似。这种方法中的补偿环为多个矢量。常见的补偿环是轴承件的跳动量

29、、偏心量和同轴度。,7.3 保证装配精度的工艺方法,7.3.4 调整法,误差抵消调整法,7.4.1 制定装配工艺的基本原则,7.4 装配工艺规程制订,1保证产品装配质量，并力求提高其质量，以延长产品的使用寿命；,2合理安排装配工序，使钳工装配工作量尽可能小；,3装配周期尽可能短；,4尽可能减少车间的面积,也就是力争单位面积上具有最大的生产率。,7.4.2 制定装配工艺的原始资料,7.4 装配工艺规程制订,1产品图纸和技术性能的要求,2生产纲领,3生产条件,7.4 装配工艺规程制订,7.4.3 制订装配工艺规程的方法与步骤,7.4 装配工艺规程制订,1进行产品分析,2确定装配的组织形式,3确定装配顺序,4选择合理的装配方法,5编制工艺文件,