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第第5 5章章 机器装配工艺机器装配工艺装配工艺规程制定本章要点装配工艺方法装配尺寸链自动装配1教学目的及要求教学目的及要求教学目的及要求教学目的及要求 本章概述本章概述 v通过学习掌握装配的基本概念及装配精度等零件精度的关系。了解生产类型与装配方法的关系，熟练掌握装配尺寸链的组成，建立计算方法，了解装配工艺规程制定的原则、内容和步骤。本章重点本章重点本章重点本章重点v掌握机器结构的装配工艺性，具备正确计算装配尺寸链的方法。本章难点本章难点本章难点本章难点v装配尺寸链2第五章第五章 机器装配工艺机器装配工艺Machine Assembling第一节第一节 机器装配概述机器装配概述Introduction to Machine Assembling机械制造工艺学机械制造工艺学3一、机器装配的基本概念一、机器装配的基本概念q 机器装配机械装配是按规定的精度和技术要求，将构成机器的零件结合成组件、部件和产品的过程。装配是机器制造中的后期工作，是决定产品质量的关键环节。q 机器装配基本作业q 机器装配精度清洗连接校正、调整与配作 平衡验收、试验相互位置精度相互运动精度相互配合精度4一、机器装配的基本概念一、机器装配的基本概念q 机器装配精度分析回转台床鞍升降台P0TRS图5-1 卧式万能铣床工作台面对升降台垂直移动的垂直度要求千分表直角尺工作台移动方向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，图6-1）装配方法与装配技术 零件间的接触质量 力、热、内应力引起的零件变形 旋转零件的不平衡 5一、机器装配的基本概念一、机器装配的基本概念q 装配工艺系统图为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。图装配单元通常可划分为五个等级，即零件、套件、组件、部件和机器（图6-2)基准零件机器零件零件零件零件零件部件部件组件套件零件图5-2 机器装配系统示意图6一、机器装配的基本概念一、机器装配的基本概念q 套件与组件v在一个基准零件上，装上一个或若干个零件就构成了一个套件，它是最小的装配单元。每个套件只有一个基准零件，它的作用是联接相关零件和确定各零件的相对位置。为形成套件而进行的装配工作称为套装。v套件可以是若干个零件永久性联接（焊接或铆接等）或是连接在一个基准零件上少数零件的组合。套件组合后，可能还要需要加工。为形成套件而进行的装配工作称为套装。在一个基准零件上，装上一个或若干个套件和零件就构成一个组件。每个组件只有一个基准零件，它联接相关零件和套件，并确定它们的相对位置。为形成组件而进行的装配称之为组装。组件与套件的区别在于组件在以后的装配中可拆，而套件在以后的装配中一般不再拆开，可作为一个零件参加装配。7一、机器装配的基本概念一、机器装配的基本概念q 套件与组件示例图5-3 套件和组件示例 a）套件 b）组件8一、机器装配的基本概念一、机器装配的基本概念q组件与部件装配 在一个基准零件上，装上若干个组件、套件和零件就构成部件。同样，一个部件只能有一个基准零件，由它来联接各个组件、套件和零件，决定它们之间的相对位置。为形成部件而进行的装配工作称之为部装。图5-4 组件和部件装配单元示意图9一、机器装配的基本概念一、机器装配的基本概念q机器装配 在一个基准零件上，装上若干个部件、组件、套件和零件就成为机器或称产品。一台机器只能有一个基准零件，其作用与上述相同。为形成机器而进行的装配工作，称之为总装。图5-5 某型号曲轴磨床10二、不同生产类型装配工艺特点与组织形式二、不同生产类型装配工艺特点与组织形式生产规模装配方法与组织形式自动化程度特 点单件生产手工（使用简单工具）装配，无专用和固定工作台位手工生产率低，装配质量很大程度上取决于装配工人的技术水平和责任心成批生产装配工作台位固定，备有装配夹具、模具和各种工具，可分部件装配和总装配，也可组成装配对象固定而装配工人流动的流水线手工为主，部分使用工具和夹具有一定生产率，能满足装配质量要求，需用设备不多；工作台位之间一般不用机械化输送成批生产轻型产品每个工人只完成一部分工作，装配对象用人工依次移动（可带随行夹具），装备按装配顺序布置人工流水线生产率较高，对工人技术水平要求相对较低，装备费用不高；装配工艺相似的多品种流水线可采用自由节拍移动成批或大批生产一种或几种相似装配对象专用流水线，有周期性间歇移动和连续移动两种方式机械化传输生产率高，节奏性强，待装零、部件不能脱节，装备费用较高大批大量生产半自动或全自动装配线，半自动装配线部分上下料和装配工作采用人工方法半自动、全自动装配生产率高，质量稳定，产品变动灵活性差，装备费用昂贵表5-1 装配组织形式的选择与比较 11第五章第五章 机器装配工艺机器装配工艺Machine Assembling机械制造工艺学机械制造工艺学第二节第二节 装配工艺规程制定装配工艺规程制定Process Planning for Assembling12一、装配工艺规程概述一、装配工艺规程概述q 制定装配工艺规程的原则保证产品装配质量选择合理的装配方法，综合考虑加工和装配的整体效益合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工装配工作量，缩短装配周期，提高装配效率尽量减少装配占地面积，提高单位面积生产率，改善劳动条件注意采用和发展新工艺、新技术q 装配工艺规程及其重要性将装配工艺过程用文件形式规定下来就是装配工艺规程它是指导装配工作的技术文件，也是进行装配生产计划及技术准备的主要依据。对于设计或改建一个机器制造厂，它是设计装配车间的基本文件之一。13一、装配工艺规程概述一、装配工艺规程概述q 制定装配工艺规程原始资料1产品的装配图及验收技术标准产品的装配图应包括总装图和部件装配图。所有零件相互连接的结构视图和必要的部视图；零件的编号；装配时应保证的尺寸；配合件的配合性质及精度等级；装配的技术要求；零件的明细表等。有时还需要某些零件图。产品的验收技术条件、检验内容和方法。2 产品的生产纲领大批大量生产的产品应尽量选择专用的装配设备和工具，采用流水装配方法。现代装配生产中则大量采用机器人，组成自动装配线。对于成批生产、单件小批生产，则多采用固定装配方式，手工操作比重大。在现代柔性装配系统中，已开始采用机器人装配单件小批产品。3 生产条件如果是在现有条件下来制定装配工艺规程时，应了解现有工厂的装配工艺设备、工人技术水平、装配车间面积等。如果是新建厂，则应适当选择先进的装备和工艺方法。14二、制定装配工艺规程的步骤二、制定装配工艺规程的步骤q 研究产品装配图和验收条件q 确定装配方法和装配组织形式 q 划分装配单元将产品划分为部件、组件和套件等装配单元是制定装配工艺规程最重要的一步。装配单元的划分要便于装配，并应合理的选择装配基准件。装配基准件应是产品的基体或主干零件、部件，应有较大的体积和重量，有足够的支撑面和较多的公共结合面q 确定装配顺序在划分装配单元并确定装配基准件以后，即可安排装配顺序。安排装配顺序的一般原则是先难后易、先内后外、先小后大、先下后上q 划分装配工序q 编制装配工艺文件15二、制定装配工艺规程的步骤二、制定装配工艺规程的步骤1进行产品分析1）分析产品图样，掌握装配的技术要求和验收标准。2）对产品的结构进行尺寸分析和工艺分析。在此基础上，结合产品的结构特点和生产批量，确定保证达到装配精度的装配方法。3）研究产品分解成“装配单元”的方案，以便组织平行、流水作业。2确定装配的组织形式固定式装配是全部装配工作在一固定的地点完成，多用于单件小批生产，或重量大、体积大的批量生产中。移动式装配是将零、部件用输送带或输送小车按装配顺序从一个装配地点移动到下一装配地点，分别完成一部分装配工作，各装配地点工作的总和就完成了产品的全部装配工作。根据零部件移动的方式不同，移动式又分间歇移动、连续移动和变节奏移动三种方式。单件小批生产，或尺寸大、质量大的产品多采用固定装配的组织形式，其余用移动装配的组织形式。16二、制定装配工艺规程的步骤二、制定装配工艺规程的步骤3划分装配单元，确定装配顺序无论那一级装配单元，都要选定某一零件或比它低一级的装配单元作为装配基准件。装配基准件通常应是产品的基体或主干零、部件。基准件应有较大的体积和重量，有足够的支承面，以满足陆续装入零、部件时的作业要求和稳定要求。例如：床身零件是床身组件的装配基准零件；床身组件是床身部件的装配基准组件；床身部件是机床产品的装配基准部件。在划分装配单元，确定装配基准零件以后，即可安排装配顺序，并以装配系统图的形式表示出来。具体来说一般是先难后易、先内后外、先下后上，预处理工序在前。图 57 表示卧式车床床身装配简图，图 58 表示床身部件装配系统图。17二、制定装配工艺规程的步骤二、制定装配工艺规程的步骤图5-5 车床床身装配简图油盘总成P011床 身10031垫板上涂铅油床身总成Z011用水平仪检查导轨的直线度右垫板2001 8左托盘1001 1右托盘1004 1前床脚1002 1后床脚1005 1螺栓2002 8垫圈2004 4螺栓2003 4垫圈2006 4螺母2005 4图5-6 床身部件装配系统图18二、制定装配工艺规程的步骤二、制定装配工艺规程的步骤4划分装配工序1）确定工序集中与分散的程度。2）划分装配工序，确定工序内容。3）确定各工序所需的设备和工具，如需专用夹具与设备，则应拟定设计任务书。4）制定各工序装配操作规范，如过盈配合的压入力、变温装配的装配温度以及紧固件的力矩等。5）制定各工序装配质量要求与检测方法。6）确定工序时间定额，平衡各工序节拍。19二、制定装配工艺规程的步骤二、制定装配工艺规程的步骤4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。装配时，按产品装配图及装配系统图工作。成批生产时，通常还制定部件、总装的装配工艺卡，写明工序次序，简要工序内容，设备名称，工夹具名称与编号，工人技术等级和时间定额等项。在大批大量生产中，不仅要制定装配工艺卡，而且要制定装配工序卡，以直接指导工人进行产品装配。此外，还应按产品图样要求，制定装配检验及试验卡片。20第五章第五章 机器装配工艺机器装配工艺Machine Assembling机械制造工艺学机械制造工艺学第三节第三节 机器结构的机器结构的装配工艺性装配工艺性Assembliability for Structure of Machines21一、机器结构应能分成独立的装配单元一、机器结构应能分成独立的装配单元所谓划分成独立的装配单元，就是要求机器结构能划分成独立的组件、部件等。首先按组件或部件分别进行装配，然后再进行总装配。把机器划分成独立装配单元，对装配过程有下述好处：）可以组织平行的装配作业，各单元装配互不妨碍，缩短装配周期奋或便于组织多厂协作生产。2）机器的有关部件可以预先进行调整和试车，各部件以较完善的状态进入总装，这样既可保证总机的装配质量，又可以减少总装配的工作量。3）机器局部结构改进后，整个机器只是局部变动，使机器改装起来方便，有利于产品的改进和更新换代。4）有利于机器的维护检修，给重型机器的包装，运输带来很大方便。22一、机器结构应能分成独立的装配单元一、机器结构应能分成独立的装配单元问题：机床的快速行程轴的一端装在箱体 5 内，轴上装有一对圆锥滚子轴承和一个齿轮，轴的另一端装在拖板的操纵箱 1 内，这种结构装配起来很不方便。改进：将快速行程轴分拆成两个零件，如图 5-7b 所示：一段为带螺纹的较长的光轴 2，另一段为较短的阶梯轴 4，两轴用联轴器 3 连接起来。这样，箱体、操纵箱便成为两个独立的装配单元，分别平行装配。而且由于长轴被分拆为两段，其机械加工也较前更容易了。图5-7 转塔车床的两种结构比较23一、机器结构应能分成独立的装配单元一、机器结构应能分成独立的装配单元问题：图 5-8 所示为轴的装配，当轴上齿轮直径大于箱体轴承孔时（图 5-8a)，轴上零件需依次在箱内装配。改进：当齿轮直径小于轴承孔时（图 5-8b)，轴上零件可在组装成组件后，一次装入箱体内，从而简化装配过程，缩短装配周期。图5-8 轴的两种结构比较24一、机器结构应能分成独立的装配单元一、机器结构应能分成独立的装配单元问题：图 5-9 所示为传动齿轮箱的装配，图 5-9a 中各齿轮轴系分别装配在大箱体上，装配过程十分不便改进：如将大箱体改为图 5-9b 的形式，传动齿轮轴系装配在分离的小齿轮箱内，成为独立的装配单元。这样，既提高了装配的劳动生产率，又便于以后的维修。图5-9 传动齿轮箱的两种不同结构25二、减小装配时的修配和机械加工二、减小装配时的修配和机械加工问题：图 5-10 表示车床主轴箱与床身的装配结构，主轴箱如采用图 5-10a 所示山形导轨定位，装配时，基准面修刮工作量很大改进：现采用图 5-10b 所示平导轨定位，则装配工艺得到明显的改善。图5-10 主轴箱与床身的不同装配形式26二、减小装配时的修配和机械加工二、减小装配时的修配和机械加工问题：图 5-11 所示为圆锥齿轮两种不同的轴向定位结构形式。其中图 a 是采用修配轴肩的方式调整圆锥齿轮的啮合间隙改进：改为图 b 由削面圆销定位结构后，只需修刮圆销的削面就可以调整圆锥齿轮的啮合间隙。显然，图 b 所示结构的修配工作量要比图 a 所示的要少得多图5-11 圆锥齿轮两种不同轴向定位结构27二、减小装配时的修配和机械加工二、减小装配时的修配和机械加工问题：在机器结构设计上，采用调整装配法代替修配法，可以从根本上减少修配工作量。图 5-12 表示车床溜板和床身导轨后压板改进前后的结构。改进：图 b 结构就是以调整法代替了修配法。来保证溜板压板与床身导轨间具有合理的间隙。图5-12 车床溜板后压板的两种结构28二、减小装配时的修配和机械加工二、减小装配时的修配和机械加工问题：图 5-13 表示两种不同的轴润滑结构，图 a 所示结构需要在轴套装配后，在箱体上配钻油孔，使装配产生机械加工工作量。改进：图 b 所示结构改在轴套上预先加工好油孔，便可消除装配时的机械加工工作量。图5-13 两种不同的轴上油孔的结构29二、减小装配时的修配和机械加工二、减小装配时的修配和机械加工问题：图 5-14 所示，将图 a 活塞上配钻销孔的销钉连接改进：图 b 所示的螺纹连接，从根本上取消了装配中的机械加工。图5-14 两种活塞连接结构30三、机器结构应便于装配和拆卸三、机器结构应便于装配和拆卸问题：图 5-15a 所示，轴上的两个轴承同时装入箱体零件的配合孔中，既不好观察，导向性又不好，使装配工作十分困难。改进：图 b 的结构形式，轴上右轴承先行装入，当轴承装入孔中 35mm 后，左轴承才开始装入孔中。此外，齿轮外径、右端轴承外径要比箱体左端孔径小一些，才能保证整个组件从箱体一端顺利装入。图5-15 轴依次装配的结构31三、机器结构应便于装配和拆卸三、机器结构应便于装配和拆卸问题：图 5-16 所示为车床床身、油盘和床腿的装配。图 a 中设计者为了外观好看，将固定螺栓放置在床腿空腔内，这就使装配工作十分困难。改进：图 b 所示改进设计后，螺栓置于外侧，使装配变得非常方便。图5-16 车床床身、油盘及床腿的两种连接方式32三、机器结构应便于装配和拆卸三、机器结构应便于装配和拆卸问题：扳手空间过小，造成扳手放不进去或旋转范围过小，螺栓拧紧困难，如图 5-17a、b 所示。图 c 所示是由于螺栓长度 L0大于箱体凹入部分的高度 L，螺栓无法装入螺孔中，螺栓长度过短，则拧入深度不够，连接不牢固。改进：。图5-17 装配时应考虑装配工具与连接件的位置33图5-19 圆锥齿轮的结构结构三、机器结构应便于装配和拆卸三、机器结构应便于装配和拆卸问题：机器在使用过程中，由于磨损及其它原因常须拆卸检修，因此，所有的易损零件都要考虑拆卸方便问题。图 5-18a 所示的轴承在更换时很难拆卸下来改进：图 b 所示结构后就容易拆卸了。图 5-19 表示一圆锥齿轮的结构，为了方便地用调整垫来调整啮合间隙，在圆锥齿轮上设计一个螺纹孔，这样用拔销器就可以将圆锥齿轮取出。图5-18 轴承的结构应考虑拆卸问题34三、机器结构应便于装配和拆卸三、机器结构应便于装配和拆卸问题：图 5-20a 所示定位销孔为盲孔的结构，这样取出定位销很困难改进：图 b 的通孔结构，或采用带螺纹孔的定位销（图 c)，就可以方便地取出销子。图5-20 销孔的不同结构35第五章第五章 机器装配工艺机器装配工艺Machine Assembling机械制造工艺学机械制造工艺学第四节第四节 装配尺寸链装配尺寸链Assembling Dimensional Chain36一、装配尺寸链概念一、装配尺寸链概念 在机器的装配关系中，由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链，称为装配尺寸链。装配尺寸链的封闭环就是装配所要保证的装配精度或技术要求。装配精度（封闭环）是零部件装配后才最后形成的尺寸或位置关系。在装配关系中，对装配精度有直接影响的零、部件的尺寸和位置关系，都是装配尺寸链的组成环。如同工艺尺寸链一样，装配尺寸链的组成环也分为增环和减环。37二、装配尺寸链建立二、装配尺寸链建立q 装配尺寸链的建立q 装配尺寸链组成的最短路线（最少环数）原则 确定封闭环：通常装配尺寸链封闭环就是装配精度要求 装配尺寸链查找方法：取封闭环两端的零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为联系线索，分别查明装配关系中影响装配精度要求的那些有关零件，直至找到同一基准零件或同一基准表面为止。所有零件上连接两个装配基准面间的位置尺寸和位置关系，便是装配尺寸链的组成环组成装配尺寸链时，应使每个有关零件只有一个尺寸列人装配尺寸链。相应地，应将直接连接两个装配基准面间的那个位置尺寸或位置关系标注在零件图上又称一件一环原则38二、装配尺寸链建立二、装配尺寸链建立q装配尺寸链应进行必要的简化简化原则q装配尺寸链的“方向性”方向性原则机械产品的结构通常都比较复杂，对装配精度有影响的因素很多，在查找尺寸链时，在保证装配精度的前提下，可以不考虑那些影响较小的因素，使装配尺寸链适当简化。在同一装配结构中，在不同位置方向都有装配精度的要求时，应按不同方向分别建立装配尺寸链。39三、装配尺寸链解算三、装配尺寸链解算装配方法与装配尺寸链的解算方法密切相关。同一项装配精度，采用不同装配方法时，其装配尺寸链的解算方法也不相同。装配尺寸链的计算可分为正计算和反计算。已知与装配精度有关的各零部件的基本尺寸及其偏差，求解装配精度要求（封闭环）的基本尺寸及偏差的计算过程称为正计算，它用于对已设计的图样进行校核验算。当已知装配精度要求（封闭环）的基本尺寸及偏差，求解与该项装配精度有关的各零部件基本尺寸及偏差的计算过程称为反计算，它主要用于产品设计过程之中，以确定各零部件的尺寸和加工精度。40第五章第五章 机器装配工艺机器装配工艺Machine Assembling机械制造工艺学机械制造工艺学第第五五节节 保证装配精度的装保证装配精度的装配方法配方法Determine Methods of Assembling Precision41一、达到装配精度的装配方法一、达到装配精度的装配方法 装配方法 工 艺 特 点 适 用 范 围表5-2 常用装配方法及其适用范围 完全互换法 配合件公差之和小于/等于规定装配公差；装配操作简单；便于组织流水作业和维修工作 大批量生产中零件数较少、零件可用加工经济精度制造者，或零件数较多但装配精度要求不高者大数互换法 配合件公差平方和的平方根小于/等于规定的装配公差；装配操作简单，便于流水作业；会出现极少数超差件 大批量生产中零件数略多、装配精度有一定要求，零件加工公差较完全互换法可适当放宽；完全互换法适用产品的其它一些部件装配 分组选配法 零件按尺寸分组，将对应尺寸组零件装配在一起；零件误差较完全互换法可以大数倍适用于大批量生产中零件数少、装配精度要求较高又不便采用其它调整装置的场合修配法 预留修配量的零件，在装配过程中通过手工修配或机械加工，达到装配精度 用于单件小批生产中装配精度要求高的场合调整法 装配过程中调整零件之间的相互位置，或选用尺寸分级的调整件，以保证装配精度动调整法多用于对装配间隙要求较高并可以设置调整机构的场合；静调整法多用于大批量生产中零件数较多、装配精度要求较高的场合42一、互换装配法一、互换装配法q互换装配法是在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法。产品采用互换装配法时，装配精度主要取决于零件的加工精度，装配时不经任何调整和修配，就可以达到装配精度。互换法的实质就是用控制零件的加工误差来保证产品的装配精度。根据零件的互换程度不同，互换法又可分为完全互换法和大数互换法。在全部产品中，装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置，装配后即能达到装配精度的要求，这种装配方法称为完全互换法。在绝大多数产品中，装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置，装配后即能达到装配精度的要求，但少数产品有出现废品的可能性，这种装配方法称为大数互换法（或部分互换法）。431、完全互换装配法、完全互换装配法q完全互换装配法特点装配质量稳定可靠；装配过程简单；生产效率高；易于实现装配机械化、自动化；便于组织流水作业和零部件的协作与专业化生产；有利于产品的维护和零部件的更换。但是，当装配精度要求较高，尤其是组成环数自较多时，零件难以按经济精度加工。这种装配方法常用于高精度的少环尺寸链或低精度多环尺寸链的大批大量生产装配中。441、完全互换装配法、完全互换装配法q完全互换装配法装配尺寸链解算采用完全互换装配法时，装配尺寸链采用极值公差公式计算（与工艺尺寸链计算公式相同）。为保证装配精度要求，尺寸链各组成环公差之和应小于或等于封闭环公差（即装配精度要求）对于直线尺寸链则在进行装配尺寸链反计算时，即已知封闭环（装配精度）的公差 TOl分配有关零件（各组成环）公差Ti时，可按“等公差”原则（T1T2TmTavl）先确定它们的平均极值公差 Tavl：（直线尺寸链）根据各组成环尺寸大小和加工的难易程度，对各组成环的公差进行适当的调整。451、完全互换装配法、完全互换装配法q组成环公差调整原则1）标准件 组成环是标准件尺寸（如轴承或弹性档圈厚度等）时，其公差值及其分布在相应标准中已有规定，应为确定值。2）公共环 组成环是几个尺寸链的公共环时，其公差值及其分布由其中要求最严的尺寸链先行确定，对其余尺寸链则应成为确定值。3）尺寸大小 尺寸相近、加工方法相同的组成环，其公差值相等。4）加工难易程度 难加工或难测量的组成环，其公差可取较大数值。易加工、易测量的组成环，其公差取较小数值。在确定各组成环极限偏差时，一般可按入体原则确定。即对属于外尺寸（如轴）的组成环按基轴制（h）决定其极限偏差和分布，属于内尺寸（如孔）的组成环按基孔制（H）决定其公差分布，孔中心距的尺寸极限偏差按对称分布选取。事先选定的在尺寸链中起协调作用的组成环，称为协调环。461、完全互换装配法、完全互换装配法q协调环选择原则不能选取标准件或公共环为协调环，因为其公差和极限偏差已是确定值。可选取易加工的零件为协调环，而将难加工零件的尺寸公差从宽选取；也可选取难加工零件为协调环，而将易于加工的零件的尺寸公差从严选取。471、完全互换装配法、完全互换装配法【解】【例5-1】A2A3A1A5A4A0图5-21 齿轮与轴部件装配 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。2）确定各组成环的公差：按等公差法计算，各组成环公差为：Tavl=（0.35-0.1）/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=0.07,T2=0.04，1）建立装配尺寸链，并校验各环基本尺寸依题意封闭环公差T00.25，其中A3 为增环，A1、A2、A4、A5为减环A0A3(A1+A2+A4+A5)0481、完全互换装配法、完全互换装配法除协调环以外各组成环公差按入体标注：3）确定各组成环的偏差：取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定：协调环 A5 的极值公差为：T5T0(T1+T2+T3+T4)0.03协调环 A5的中间偏差为：5301240.0350.225(0.03)(0.02)(0.025)0.115mm协调环 A5 的极限偏差 ES5、EI5 分别为：A2A3A1A5A4A0图5-21 齿轮与轴部件装配 协调环 A5 的尺寸和极限偏差为：A5A1 A2 ，A3 ，A4=，A5 mm 492、大数互换装配法、大数互换装配法q完全互换法的装配过程虽然简单，但它是根据极大极小的极端情况来建立封闭环与组成环的关系式，在封闭环为既定值时，各组成环所获公差过于严格，常使零件加工过程产生困难。零件所规定的公差比完全互换法所规定的公差大，有利于零件的经济加工，装配过程与完全互换法一样简单、方便。但在装配时，应采取适当工艺措施，以便排除个别产品因超出公差而产生废品的可能性。这种装配方法适用于大批大量生产，组成环较多、装配精度要求又较高的场合。采用大数互换法装配时，装配尺寸链采用统计公差公式计算。q在绝大多数产品中，装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置，装配后即能达到装配精度的要求，但少数产品有出现废品的可能性，这种装配方法称为大数互换法（或部分互换法）。502、大数互换装配法、大数互换装配法q由于统计法计算公式太多，对于当各组成环在其公差内呈正态分布时，封闭环也呈正态分布的对于直线尺寸链的相关计算公式总结如下：q5）中间偏差与公差关系 EST/2；EIT/2q1）封闭环基本尺寸q2）封闭环公差q3）各组成环平均公差q4）封闭环中间偏差512、大数互换装配法、大数互换装配法同例5-1，用大数互换法计算【例5-2】【解】选A3为协调环，可求出：T3=0.16（只舍不进）除协调环外各组成环公差入体标注：A2A3A1A5A4A0图5-22 齿轮与轴部件装配尺寸链 A4 为标准尺寸，公差确定：T4=0.05A1、A2、A5 公差取经济公差：T1=0.14,T2=T5=0.082 2）确定各组成环的公差3 3）确定各组成环的偏差A4为标准尺寸，公差带位置确定：协调环 A3 的中间偏差为30(1245)0.05mm 1）建立装配尺寸链，并校验各环基本尺寸依题意封闭环公差T00.25，其中A3 为增环，A1、A2、A4、A5为减环A0A3(A1+A2+A4+A5)0协调环 A3 的上、下偏差 ES3、EI3分别为 ES33T3/2 0.13；EI33T3/2 0.03 协调环 A3522、大数互换装配法、大数互换装配法q在装配尺寸链中，当各组成环基本尺寸、公差及其分布固定不变的条件下：1）显然 T0l T0q。2）按T0l装配之后封闭环尺寸出现在 T0l范围内的概率为 100；而当 T0q在正态分布下取值 60 时，装配结果尺寸出现在 T0q范围内的概率为 99.73，仅有 0.27的装配结果超出 T0q,，即当装配精度为 T0q时，仅有 0.27的产品可能成为废品，如图 5-22 所示。3）采用大数互换装配时，各组成环公差远大于完全互换法时各组成环的公差，其组成环平均公差将扩大 倍。本例中由于零件平均公差的扩大了 倍，使零件加工精度由 IT9 下降为 ITl0，致使加工成本有所降低。53二、选择装配法二、选择装配法q 选择装配法选择装配法是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度，然后选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的要求。这种装配方法常应用于装配精度要求高而组成环数又较少的成批或大批量生产中。选择装配法有三种不同的形式：直接选配法、分组装配法和复合选配法。直接选配法在装配时，工人从许多待装配的零件中，直接选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的要求。分组装配法在零件加工时，常将各组成环的公差相对完全互换法所求数值放大数倍，使其尺寸能按经济精度加工，再按实际测量尺寸将零件分为数组，按对应组分别进行装配，以达到装配精度的要求。由于同组内零件可以互换，故这种方法又称为分组互换法。复合选配法5455分组装配法分组装配法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。【例5-3】图5-23 活塞与活塞销组件及其分组装配图56分组装配法分组装配法【解】1）建立装配尺寸链 如图5-24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5-24所示尺寸链，可求得活塞销孔与之对应的分组尺寸如下：A1（活塞销直径）A2（销孔直径）A0图5-24 活塞销与活塞销孔装配尺寸链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。57分组装配法分组装配法q 选择装配法满足如下条件1）为保证分组后各组的配合性质及配合精度与原装配要求相同，配合件的公差范围应相等；公差应同方向增加；增大的倍数应等于以后的分组数。2）为保证零件分组后数量相匹配，应使配合件的尺寸分布为相同的对称分布（如正态分布）。3）配合件的表面粗糙度、相互位置精度和形状精度不能随尺寸精度放大而任意放大，应与分组公差相适应，否则，将不能达到要求的配合精度及配合质量。4）分组数不宜过多，零件尺寸公差只要放大到经济加工精度即可，否则，就会因零件的测量、分类、保管工作量的增加而使生产组织工作复杂，甚至造成生产过程混乱。58三、修配法三、修配法修配法是将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造。装配时，通过改变尺寸链中某一预先确定的组成环尺寸的方法来保证装配精度。装配时进行修配的零件叫修配件，该组成环称为修配环。由于这一组成环的修配是为补偿其它组成环的累积误差以保证装配精度，故又称为补偿环。采用修配法装配时应正确选择补偿环，补偿环一般应满足以下要求：q 装配尺寸链的修配法l）便于装拆，零件形状比较简单，易于修配，如果采用刮研修配时，刮研面积要小。2）不应为公共环，即该件只与一项装配精度有关，而与其它装配精度无关，否则修配后，虽然保证了一个尺寸链的要求，却又难以满足另一尺寸链的要求。修配法装配时，补偿环被去除材料的厚度称为补偿量（或修配量）采用修配装配时，解尺寸链的主要问题是：在保证补偿量足够且最小的原则下，计算补偿环的尺寸。59图5-25 车床主轴中心线与尾座套筒中心线等高装配尺寸链A1A0A2A3三、修配法三、修配法 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5-25所示。【例5-4】【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、46和156。用修配法装配，试确定A1、A2、A3的偏差。q补偿环被修配后封闭环尺寸变小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。60三、修配法三、修配法用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：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。A00A0A00A0Zmax61三、修配法三、修配法【解】q补偿环被修配后封闭环尺寸变大3）确定各组成环公差按经济精度分配各组成环公差，T1 T3 0.20mm,T2 T5 0.10mm,A4 为标准件其公差仍为确定值 T4 0.05mm，各加工件公差约为 ITll 如图5-21所示装配关系，轴是固定的，齿轮在轴上回转，要求保证齿轮与挡圈之间的轴向间隙为0.100.35mm。已知A1=30mm、A2=5mm 、A3=43mm、A4=mm（标准件），A5=5mm。现采用修配法装配，试确定各组成环公差和极限偏差。【例5-5】A2A3A1A5A4A0图5-21 齿轮与轴部件装配 1）画装配尺寸链图如图 52l 所示，并校验各环基本尺寸，依题意，轴向间隙为 0.10.35mm，则封闭环 A0 mm，封闭环公差 T00.25mm。其中A3 为增环，A1、A2、A4、A5为减环。A0A3-(A1+A2+A4+A5)02）选择A5为修配环，修A5A5A062三、修配法三、修配法FmaxT00T00.40mm4）计算补偿环 A5 的最大补偿量A00A0A00Zmax5）确定各组成环极限偏差A3 ，A1 ，A2 ，A2 00.225mm，10.10mm，20.05mm，30.10mm，40.025mm6）计算补偿环 A5 的极限偏差补偿环 A5 的中间偏差为53(124)0 0.05mm所以补偿环尺寸 A5=mm7）确定补偿环（A5）尺寸只有 A5（减环）增大后，封闭环才能减小，为满足上述等式，补偿环 A5 应增加 0.20mm，封闭环将减小 0.20mm，A5 AM63三、修配法三、修配法1 单件修配法单件修配法是在多环装配尺寸链中，选定某一固定的零件做修配件（补偿环），装配时用去除金属层的方法改变其尺寸，以满足装配精度的要求。：q修配的方法2 合并加工修配法这种方法是将两个或更多的零件合并在一起再进行加工修配，合并后的尺寸可看作为一个组成环，这样就减少了装配尺寸链组成环的数目，并可以相应减少修配的劳动量。3 自身加工修配法在机床制造中，有些装配精度要求较高，若单纯依靠限制各零件的加工误差来保证，势必要求各零件有很高的加工精度，甚至无法加工，而且不易选择适当的修配件。646566四、调整法四、调整法调整法与修配法相似，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图5-26 可动调整法示例1 调节套筒 2 调节螺钉 3 楔条 4 调节螺钉 5 丝杠螺母 6 丝杠a）b）c）可动调整法67四、调整法四、调整法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5-27a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5-6】A0A2A1AKa）图5-27 固定调整法示例 图5-27a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】AKA0ASASA2A1b）c）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）公差之差由尺寸链b，可求出：68四、调整法四、调整法 级 号 1 2 3 4 空位尺寸 调节垫片厚度式中 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v 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