第八章機器裝配工藝

裝配是機器制造的最后環節，直接影響機器的總體性能。本章主要介紹:裝配概念裝配組織形式產品結構裝配工藝性保證裝配精度的工藝方法裝配工藝規程制定等。第一節概述一、裝配基本概念裝配:根據規定的技術要求將零件或部件進行配合和聯接，使之成為半成品或成品的工藝過程稱為裝配(它包括裝配、調整、檢驗、試驗等工藝)。裝配單元:能進行獨立裝配的裝配體。套裝(套件):在一個基準零件上裝上一個或若干個零件，則構成套件，為此而進行的裝配稱為套裝。組裝(組件):在一個基準件上，裝上若干零件和套件構成的，為組件裝配進行的工作稱為組裝。部裝(部件):在一個基準件上，裝上若干組件、套件和零件構成的，為此而進行的裝配工作稱為部裝。總裝(機器):在一個基準件上，裝上若干部件、組件、套件和零件構成機器，這種將零件和部件裝配成最終產品的過程，稱之為總裝。二裝配的組織形式

裝配的組織形式按產品在裝配過程中是否移動分為移動式和固定式兩種，而移動式按節拍是否變化又有強迫節奏和自由節奏之分，如圖8-4所示：圖8-4裝配生產組織形式三、機器結構的裝配工藝性

機器結構的裝配工藝性可以從以下幾個方面進行評價：機器結構應能劃分成幾個獨立的裝配單盡量減少裝配時的修配和機械加工機器結構應便于裝配和拆卸滿足自動化裝配的結構要求圖8-5兩種傳動軸結構比較

圖8-6車床主軸箱與床身的不同裝配結構形式

圖8-7車床溜板箱后壓板的兩種結構圖8-10軸依此裝配的結構a)b)c)d)改進前改進后圖8-11零件結構自動輸送性比較a)b)c)改進前改進后圖8-12零件結構自動識別性比較第二節裝配精度與保證裝配精度方法

一、裝配精度裝配精度是產品設計時根據使用性能要求規定的、裝配時必須保證的質量指標。產品的裝配精度一般包括：*相互配合精度相互位置精度相對運動精度

二、裝配精度與零件精度的關系機械產品是由眾多零部件組成，顯然裝配精度首先取決于相關零部件精度，尤其是關鍵零部件的精度。例如圖8-13所示:圖8-13臥式車床主軸中心線與尾座套筒中心線等高示意圖1—主軸箱2—尾座3—底板4—床身三、保證裝配精度的工藝方法完全互換法分組法調整法修配法各種裝配方法的特點及應用范圍如表8-1所示:裝配方法的具體選擇應根據機器的使用性能、結構特點和裝配精度要求以及生產批量、現有生產技術條件等因素綜合考慮。裝配方法工藝特點適用范圍注意事項完全互換法1.裝配操作簡單，質量穩定2.便于組織流水作業3.有利于維修工作4.對零件的加工精度要求較高適合零件數較少、批量大、可用經濟加工精度時；或零件數較多、批量較小而裝配精度不高時如汽車、拖拉機、中小型柴油機和縫紉機的部件的裝配，應用較廣一般情況下優先考慮大數互換法零件加工公差較完全互換法放寬，仍具有完全互換法1.~3.項特點，但有極少數超差產品適用于零件數多、批量大、裝配精度要求較高的機器結構完全互換法適用產品的其他一些部件的裝配注意檢查，對不合格的零件須退修或更換為能補償偏差的零件分組法1.各零件的加工公差按裝配精度要求的允差放大數倍；或零件加工公差不變，而以選配來提高配合精度2.增加了對零件的測量、分組以及貯存、運輸工作適用于大批量生產中，零件數少、裝配精度很高，又不便采用調整裝置時如中小型柴油機的活塞和活塞銷、滾動軸承的內外圈與滾動體一般以分成2~4組為宜對零件的組織管理工作要求嚴格調整法1.零件可按經濟加工精度加工，仍有高的裝配精度，但在一定程度上依賴工人技術水平2.采用定尺寸調整件時，操作較方便，可在流水作業中應用3.增加調整件或機構，易影響配合副的剛性適用于零件較多、裝配精度高而又不宜用分組裝配時；易于保持或恢復調整精度可用于多種裝配場合，如滾動軸承調整間隙的隔圈、錐齒輪調整嚙合間隙的墊片、機床導軌的鑲條等選用定尺寸調整件（如不同規格的墊片、套筒）或可調件，利用其斜面、錐面、螺紋等，可改變零件之間的相互位置采用可調件應考慮有防松措施修配法1.依靠工人的技術水平，可獲得很高的精度，但增加了裝配過程中的手工修配或機械加工2.在復雜、精密的部裝或總裝后作為整體配對進行一次精加工，消除其累積誤差一般用于單件小批生產、裝配精度高、不便于組織流水作業的場合如主軸箱底用加工或刮研除去一層金屬，更換加大尺寸的新鍵，平面磨床工作臺進行“自磨”特殊情況下也可用于大批生產，如噴油泵精密偶件的自動配磨或配研一般應選用易于拆裝且修配面較小的零件為修配件應盡可能利用精密加工方法代替手工操作第三節裝配尺寸鏈及應用一、裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈以某項裝配精度指標（或裝配要求）作為封閉環，所有與該項精度指標（或裝配要求）有關零件的尺寸（或位置要求）作為組成環而形成的尺寸鏈。裝配尺寸鏈和工藝尺寸鏈都是尺寸鏈，有共同的形式和計算方法:增環:減環:裝配尺寸鏈分類裝配尺寸鏈可以按各環的幾何特征和所處空間位置分為平面尺寸鏈（圖8-16）：*直線尺寸鏈（圖8-14）:角度尺寸鏈（圖8-15）:空間尺寸鏈圖8-14齒輪箱部件裝配示意圖及其尺寸鏈1—齒輪軸2、5—滑動軸承3—左箱體4—右箱體圖8-15立銑床主軸對工作臺垂直度的尺寸鏈?a主軸2—工作臺3—床鞍4—升降臺5—床身6—立銑頭二、裝配尺寸鏈計算方法及應用

1.裝配尺寸鏈計算方法：正計算：已知與裝配精度有關的各零部件的基本尺寸及其偏差，求解裝配精度（封閉環）的基本尺寸及其偏差的過程（正計算用于對設計圖樣的校驗）。反計算：已知裝配精度（封閉環）的基本尺寸及其偏差，求解與該項裝配精度有關的各零、部件（組成環）的基本尺寸及其偏差（反計算用于設計過程中確定各零部件的尺寸及加工精度）。2.裝配尺寸鏈在完全互換裝配法中的應用：1）極值法計算公式[公式(7-16)~(7-21)]計算)反計算:已知封閉環（裝配精度）的公差TAO，則m個組成環的公差TAI可按“等公差”原則先確定它們的平均極值公差TavA；

TavA=TAO

/m

對各組成環的公差進行適當的調整,在調整時可參照下列原則：組成環是標準件:尺寸、公差值及其分布在相應標準中已有規定，為確定值。組成環是幾個尺寸鏈的公共環時:其公差值及其分布由其中要求最嚴格的尺寸鏈先行確定，對其余尺寸鏈則應成為確定值。尺寸相近、加工方法相同的組成環:其公差值相等。難加工或難測量的組成成環:其公差可取較大數值。組成環公差標注組成環按上述原則確定公差并取標準值，選擇其中一環作為協調環，按極值法相關公式確定其公差和分布，其他環按入體原則標注,以保證裝配精度要求。協調環的制造難度應與其他組成環加工的難度基本相當。例8-1如下圖8-17所示齒輪與軸組件裝配，齒輪空套在軸上，要求齒輪與擋圈的軸向間隙為0.1~0.35mm。已知各相關零件的基本尺寸為：A1=30mm，A2=5mmA3=43mm，

A4=3－0.05mm（標準件），A5=5mm。試用完全互換裝配法確定各組成環的偏差。

圖8-17齒輪與軸組件裝配①畫裝配尺寸鏈圖如圖b所示:校驗各環基本尺寸,封閉環A0;A3為增環，A1、A2、A4、A5為減環依題意，軸向間隙為0.1~0.35mm，則封閉環公TA0=0.25mm。A0=[43-（30+5+3+5）]mm=0mm②確定各組成環公差計算各組成環的平均極值公差TavATavA=T0/m=0.25/5mm=0.05mm確定各組成環公差。A4為標準件，A4=3mm，T4=0.05mm;A5為一墊片，易于加工測量，故選A5為協調環。其余組成環公差為：T1=0.06mm，T2=0.04mm，T3=0.07mm，公差等級約為IT9。則T5=T0-（T1+T2+T3+T4）=[0.25-(0.06+0.04+0.07+0.05)]mm=0.03mm③確定各組成環的極限偏差除協調環外各組成環按“入體原則”標注為：A1=30-0.06

mm，A2=5-0.04mm，A3=43+0.07mm由式（7-20）計算協調環的偏差EI5=ES3-ES0-（EI1+EI2+EI4）=[0.07-0.35-(-0.06-0.04-0.05)]mm=-0.13mmES5=EI5+T5=(-0.13+0.03)mm=-0.10mm所以協調環A5=5－0.10_－0.133．分組裝配法問題的提出:銷子和孔的基本尺寸為φ28mm，在冷態裝配時要求有0.0025~0.0075mm的過盈量,采用完全互換裝配法銷子和孔的公差只有0.0025,精度等級相當于IT2級,加工困難。解決辦法:放大組成環公差以便加工，測量后零件分組，對應零件組分別采用互換裝配法進行裝配，來滿足裝配精度要求稱分組裝配法。關鍵:保證分組后各對應組的配合性質和配合精度仍能滿足原裝配精度的要求，所以必須滿足如下條件：1）為保證裝配后的配合性質和配合精度不變，配合件的公差范圍應相等；公差應同方向增加；增大的倍數應等于以后的分組數。2）為保證零件分組后對應零件組數量匹配，應使配合件的尺寸分布為相同的對稱分布（如正態分布）。3）配合件的表面粗糙度、相互位置精度和形狀精度保持不變。4）分組數不宜過多，零件的公差只要放大到經濟加工精度即可。

例8-3如圖8-18a所示為某一汽車發動機活塞銷1與活塞上銷孔的裝配關系(基軸制)，銷子和孔的基本尺寸為φ28mm，在冷態裝配時要求有0.0025~0.0075mm的過盈量。試用分組裝配法確定活塞銷及銷孔的公差及偏差。a)b)圖8-18活塞銷與活塞的裝配關系

解①根據題意，裝配精度（過盈量的公差T0=(0.0075–0.0025)mm=0.0050mm。若按完全互換裝配法，將T0均等分配給活塞銷及銷孔，公差值為0.0025mm，精度等級相當于IT2級，顯然，制造很困難，也不經濟。活塞銷d、孔的配合見上圖中第一組。②采用分組裝配法，將原公差同方向放大4倍，基軸制的銷、孔尺寸分別為d=φ28-0.0025T=0.01d=φ28-0.01mm，D=φ28-0.005

-0.0075T=0.01D=φ28-0.005

-0.015mm，精度等級相當于IT5~IT6級，制造較容易，也比較經濟；裝配時按實際加工尺寸分成4組，分別用不同的顏色標記,裝配時同組零件（相同顏色標記的）活塞銷和銷孔相配，保證裝配精度。具體分組情況見表8-2:活塞銷直徑活塞銷孔直徑組別標志顏色配合情況最小過盈最大過盈Ⅰ紅0.00250.0075Ⅱ白Ⅲ黃Ⅳ綠表8-2分組情況3．修配裝配法問題的提出:如下圖機床裝配,要求A0=0.050.采用完全互換裝配法A1;A2;A3的公差只有0.017,大批量生產加工困難。解決辦法:各組成環公差按經濟加工精度確定，通過修配預先選取的某一組成環（修配環）來補償其它組成環的累積誤差以保證裝配精度,稱修配裝配法。圖8-13臥式車床主軸中心線與尾座套筒中心線等高示意圖)車床結構示意圖b)裝配尺寸鏈圖1—主軸箱2—尾座3—底板4—床身修配環應選取拆卸方便，易于修配的零件，顯然不能取公共環的零件作修配環。

修配環被修配時對封閉環的影響有兩種情況：1)修配環修配時封閉環尺寸變大：應使組成環公差放大后得到的封閉環實際尺寸的最大極限尺寸A*0max，不大于規定的封閉環的最大極限尺寸A0max；(否則無法修)2)修配環修配時封閉環尺寸變小:應使組成環公差放大后得到的封閉環實際尺寸的最小極限尺寸A*0min，不小于規定的封閉環的最小極限尺寸A0min。(否則無法修)一般取最小修磨量Kmin=0.05~0.10mm，最小刮研量Kmin=0.10~0.20mm。如果最大(最小)修配量過大(過小)，則應適當調整組成環的公差。例8-4如圖8-17所示齒輪與軸組件裝配，已知：A1=30mm，A2=5mm，A3=43mm，A4=3mm（標準件），A5=5mm。裝配后齒輪與擋圈的軸向間隙為0.1~0.35mm。現采用修配裝配法，試確定組成環、修配環尺寸及偏差，并驗算修配量。判斷修配環修配時封閉環尺寸變化?

圖8-17齒輪與軸組件裝配判斷修配環修配時封閉環尺寸變化?

修配環修配時封閉環尺寸變大解①選擇修配環組成環A5為一墊片，修配方便，故選A5為修配環。②確定組成環公差及偏差按加工經濟精度確定各組成環公差，并按“入體原則”標注確定極限偏差，得：A1=30－0.20mm，A2=5-0.10mm，A3=43+0.20mm，A4=3-0.05mm（根據題意），并設A5=5-0.10mm，各零件公差約為IT11，可經濟加工。③計算組成環放大后封閉環尺寸A*0max=A3max-(A1min+A2min+A4min+A5min)=[(43+0.20)-(30-0.20)-(5-0.10)-(3-0.05)-(5-0.10)]mm=0.65mm>A0max=0.35(當A*0max>A0max=0.35無法修配修配環)A*0mix=A3min-(A1max+A2max+A4max+A5max)=[43-(30+5+3+5)]mm=0mm

④調整確定修配環尺寸A*0>A0需要通過調整修配環A5才能通過修配修配環來達到規定的裝配精度。

A*0+0.65

A0+0.35

+0.100

-0.30

Kmin=0

-0.40Kmin=0.10圖8-19修配法裝配與修配環尺寸的確定ΔA50.10KmaxKminKmax由尺寸鏈關系可知，適當增加A5基本尺寸，可以使A*0公差帶位置下移。為使最大修配量不致過大，如果取最小修配量Kmin=0mm，則修配環A5的基本尺寸增加量ΔA5為：ΔA5=（0.65–0.35）mm=0.30mm故修配環A5的尺寸為A5=(5+0.30)-0.10mm=5.3-0.10mm。⑤驗算修配量圖8-19右側公差帶為修配環按A5=5.3-0.10mm制造時，從圖可知，最大修配量Kmax=（0.10+0.30）mm=0.40mm，Kmin=0mm。如果考慮最小修配量，Kmin=0.10mm，則由尺寸關系可知，修配環基本尺寸及最大修配量各增加0.10mm。即A5=(5.3+0.1)mm=5.4-0.10mm，Kmax=0.50mm。5．調整裝配法最常見的調整方法有誤差抵消調整法、可動調整法、固定調整法三種。1）誤差抵消調整法在機器裝配中，通過調整被裝零件的相對位置，使加工誤差相互抵消，可以提高裝配精度，這種裝配方法稱為誤差抵消調整法。這一方法在機床裝配中應用較多。例如，在車床主軸裝配中通過調整前后軸承的徑跳方向來控制主軸的徑向跳動；在滾齒機工作臺分度蝸輪裝配中，采用調整蝸輪和軸承的偏心方向來抵消誤差，以提高分度蝸輪的工作精度。2）可動調整法如圖8-20所示

)b)圖8-20可動調整法裝配示例3）固定調整法例:如圖8-17齒輪與軸組件裝配圖8-17齒輪與軸組件裝配解決辦法:選擇某一零件為調整件，根據各組成環形成累積誤差的大小來更換不同尺寸的調整件，以保證裝配精度要求,稱固定調整法。常用的調整件有：軸套、墊片、墊圈等(圖8-17齒輪與軸組件裝配選A5)。采用固定調整法時，計算裝配尺寸鏈的關鍵是確定調整環的組數和各組的尺寸。

采用固定調整法時，計算裝配尺寸鏈的關鍵是確定調整環的組數和各組的尺寸。1）確定調整環的組數計算補償量F采用固定調整裝配法時，由于放大組成環公差，裝配后的實際封閉環的公差T(A*0)必然超出設計要求的公差T0，其超差量需用調整環補償，該補償量F等于超差量。F=T(A*0)-T0（8-4）

確定補償能力S若忽略調整環的制造公差TAk，則調整環的補償能力S就等于封閉環公差值T0；若考慮補償環的公差T（Ak），則調整環的補償能力為S=T0-T（Ak）(8-5)

確定分組數Z當第一組調整環無法滿足補償要求時，就需用相鄰一組的調整環來補償。所以，相鄰組別調整環基本尺寸之差也應等于補償能力S，以保證補償作用的連續進行。因此，分組數Z可用下式表示：Z=F/S+1(8-6)計算所得分組數Z后，要圓整至鄰近的較大整數

2）計算各組調整環的尺寸由于各組調整環的基本尺寸之差等于補償能力S，所以只要先求出某一組調整環的尺寸，就可推算出其它各組調整環的尺寸。比較方便的辦法是先求出調整環的中間尺寸，再求其它各組的尺寸。調整環的極限偏差也按“入體原則”標注。例8-5如圖8-17所示齒輪與軸組件裝配，已知：A1=30mm，A2=5mm，A3=43mm，A4=3mm（標準件），A5=5mm。裝配后齒輪與擋圈的軸向間隙為0.1~0.35mm。現采用固定調整裝配法裝配，試確定各組成環的尺寸偏差，并求調整件的分組數及尺寸系列。解①畫裝配尺寸鏈、校核各組成環基本尺寸與例8-1相同。②選擇調整件：A5為一墊圈，加工比較容易、裝卸方便，故選擇A5為調整件。③確定各組成環的公差和偏差按加工經濟精度確定各組成環公差，并按“入體原則”標注確定極限偏差，得：A1=30-0.20mm，A2=5-0.10mm，A3=43+0.20mm，A4=3-0.05mm（標準件），取T5=0.10mm，各零件公差約為IT11，可以經濟加工。計算各環的中間偏差：ΔA0=+0.225mm，ΔA1=-0.10mm，ΔA2=-0.05mm，ΔA3=+0.10mm，ΔA4=-0.025mm④計算補償量F和調整環的補償能力SF=T(A*0)-T0=(T1+T2+T3+T4+T5)–T0=[(0.20+0.10+0.20+0.05+0.10)-0.25]mm=0.40mmS=T0-T（Ak）=T0-T5=（0.25–0.10）mm=0.15mm⑤確定調整環組數ZZ=F/S+1=0.40/0.15+1=3.66≈4⑥計算調整環的中間偏差和中間尺寸∵ΔA0=ΔA3+ΔA5-（ΔA1+ΔA2+ΔA4）∴ΔA5=ΔA3-ΔA0-（ΔA1+ΔA2+ΔA4）=[0.10–0.225–(-0.10-0.05-0.025)]mm=0.05mmA5M=(5+0.05)mm=5.05mm⑦確定各組調整環的尺寸及公差因調整環的組數為偶數，故求得的A5M就是調整環的對稱中心，各組尺寸差S=0.15mm,見下圖:SSSSA5M=5.05mmA5A54A53A52A51各組尺寸分別為:A54=（5.05+0.15+0.15/2)±0.05mm=5.275±0.05mm=A53=（5.05+0.15/2)±0.05mm=5.125±0.05mm=A52=(5.05-0.15/2)±0.05mm=