机械装配工艺

分组选配法应用举例
现以汽车发动机活塞、活塞销和连杆组装为例，对分 组装配法进行分析。如图所示为发动机活塞、活塞销和连 杆的组装简图，其中活塞销与活塞销孔为过盈配合，活塞 销与连杆小头孔为间隙配合。
根据装配技术要求，活塞销孔直径D与活塞销直径d在 冷态装配时，应有0.0025～0.0075mm的过盈量，即 Ymin=Dmax-dmin=-0.0025mm Ymax=Dmin-dmax=-0.0075mm 从公差与配合的知识可知
优点： 简单，不需要将零件分组，但挑选零
件时间长，劳动量大，装配质量取决于工人 的技术水平，不宜用于节拍要求较严的大批 大量生产。这种装配方法没有互换性。
（2）分组选配法
定义
可将组成环公差增大若干倍（一般为2～ ４倍），使组成环零件可以按经济精度进行加 工，然后再将各组成环按实际尺寸大小分为若 干组，各对应组进行装配，同组零件具有互换 性，并保证全部装配对象达到规定的装配精度， 这就是分组法。
第二节 机器结构的装配工艺性 一、机器结构应能分成几个独立的装配单元
①便于组织平行装配作业，可以缩短装配周期； ②便于相关部件预先调整和试车，保证总装质量； ③有利于机器的调试、改进和维护及运输。
二、尽量减少装配过程中的修配劳动量和机械加工 劳动量
三、机器结构应便于装配和拆卸
1、结构设计应便于装配
一件一环
三、装配尺寸链的计算及应用
正计算：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；
反计算：已知装配精度（封闭环）的基 本尺寸及其偏差，求解与装配精度有关 的各零部件的基本尺寸及其偏差。
第四节 装配精度及保证 装配精度的装配方法
一、装配精度
1.装配精度内容
产品设计时,根 据使用性能要求规 定的装配时必须保 证的质量指标。
Ymin-Ymax=T0= Th+Ts=0.005mm
若采用完全互换法装配，则销与销孔的平均极值公
差仅为0.0025mm，设活塞销直径为 2800.0025 mm，销孔
直径为
280.0050 0.0075
mm，显然加工是十分困难的。
现将它们的公差都按同方向放大四倍，放大后的d和
D为：d= 2800.010
实质 方法
其实质是零件按经济精度制造，公差适当放大， 零件加工容易，但会使少数产品装配精度达不 到要求，但这是小概率事件，总体经济可行。
各有关零件公差平方之和应小于或等于装配公 差的平方。
n1
TA0 T2Ai
i1
特点
特点：扩大了组成环的制造公差，零件制造成 本低，装配过程简单，生产效率高。
但会有少数产品达不到规定的装配精度要 求，要采取另外的返修措施。
实质
其实质是零件按经济精度制造，公差适当
放大，零件加工容易，按实际尺寸测量分组， 对应组完全互换装配，达到装配精度要求。
例：通过分组提高装配精度
－+
－0.1－0.05
轴 ⅠⅡ
Ymax=0.15
+0.05 +0.1
ⅠⅡ 孔
Ymin=0 Ymin=0.05
Ymax=0.2
装配精度为0.2mm 现装配精度为0.15mm
组件的几个表面不应该同时装入基准零件（如箱体零件） 的配合孔中，而应该先后依次进入装配。
2、结构设计应便于拆卸
第三节 装配尺寸链
一、装配尺寸链的建立
➢装配尺寸链：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。
装配尺寸链的封闭环就是需要保证的装配精度或 技术要求，封闭环是零件装配后最后形成的尺寸或位 置关系。 ➢分类：直线尺寸链；角度尺寸链；平面尺寸链；空 间尺寸链
应用
用于大批大量生产中装配精度要求高、组成 环较多的尺寸链中。
例2 已知条件与例1相同，试用不完全互换法(概率法) 确定各组成环的公差及其上、下偏差。
解：装配尺寸链与前相同
组成环的平均公差Tav为
Ta v
TA 0 0.250.11m2m N1 61
A3尺寸较其他零件难加工，现选A3为协调环，以Tav为基 础，参考各零件尺寸和加工难度，确定：TA1= 0.14mm， TA2= TA5 ＝0.08mm，其公差等级为IT11，A4为标准件，即TA4 ＝0.05mm。
mm，D= 280.005 0.015
mm。这样可采用
高效率的无心磨和金刚镗分别加工活塞销外圆和活塞销
孔，然后用精密量仪进行测量，并按尺寸大小分成四
组，。
虽然互配零件的公差扩大了四倍，但只要用对应组的零 件进行互配，其装配精度完全符合设计要求。
图 活塞和活塞销分组装配实例
a) 组装简图 b) 分组示意图 1－ 活塞销 2－挡圈 3－活塞
（3）确定各组成环的的极限偏差
除协调环外，其余各组成环按“入体原则”标注上、 下偏差，即：
A1 3000.06, A2 500.04, A3 4300.07,
协调环偏差：
A4 300.05
E5 IE3 SE0 S(E1 S E2 S E4)S
0 .0 70 .3 5( 0 .0 60 .0 40 .0)5 0 .1m 3 m
二 装配工作的基本内容
清洗 联接
去除粘附在零件上的灰尘、切屑和油污。清 洗后的零件通常还具有一定的防锈能力。
可拆卸联接——螺纹联接、键联接和销钉联 接等，其中以螺纹联接的应用最为广泛。 不可拆卸联接——焊接、铆接及过盈连接等。
校正、调整 与配作
校正是指产品中相关零部件相互位置的找正、 找平及相应的调整工作。 配作通常指配钻、 配铰、配刮和配磨等。
见下页图
误差抵消调整法
如：在车床主轴 装配中通过调整 前后轴承的径跳 方向来控制主轴 的径向跳动；
三. 修配法
定义
各组成环均按经济精度制造，而对其中某一环 （称补偿环或修配环）预留一定的修配量，在 装配时用钳工或机械加工的方法将修配量去除， 使装配对象达到设计所要求的装配精度。
实质
其实质是装配时去除补偿环的部分材料以改变 其实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差 要求的装配方法。
特点 应用
特点：组成环可按经济精度制造，但可获得高 的装配精度。
其方法是各有关零件公差之和应小于或 等于装配公差。
n1
TA0TAi
i1
例1（图）所示为车床主轴部件的局部装配图，要 求装配后保证轴向间隙A0＝0.1～0.35mm。已知各组成环的 基本尺寸为：A1=30mm，A2=5mm，A3=43mm，A4 300.05 A5=5mm，A4为标准件的尺寸，试按极值法求出各组成环的 公差及上、下偏差。
内环
A2
A
A3
套筒
如图，为了保证装配间隙 A ,加工一个 可移动的套筒（补偿件）来调整装配间隙
固定调整法
选择一个组成环或加入一个零件
作调整环，作为调整环的零件是按一 定尺寸间隔制成的一组零件，装配时 根据封闭环超差的大小，从中选出某 一尺寸等级适当的零件来进行补偿， 从而保证规定的装配精度。通常使用 的调整环有垫圈、垫片、轴套等。
解： （1）建立装配尺寸链，其中，增环：A3;减环：A2， A1，A4，A5
A3
A2
A1
A0
A5
A4
（2）确定协调环及各组成环的公差 各组成环的平均极限公差为：
Tav l nTA 0106. 2150.0m 5 m
以平均公差为基础，根据各组成环的尺寸、零件加工难 易程度，确定各组成环公差：T(A1)= 0.06mm， T(A2)＝ 0.04mm， T(A3) ＝0.07，公差等级为IT9；A4为标准件，即 T(A4)＝0.05mm。A5为一垫片，易于加工测量，故选A5为协 调环。
A3公差TA3可从下式算出。
n2
T3A T02A Ti2A i1
0.2250.1240.0280.0280.025mm 0.1m 6 m
确定各组成环的上、下偏差。除协调环A3以外，其它组成环 均按入体原则标注，即：
A1 3000.14, A2 500.08, A4 300.05, A5 500.08
检验 试验
根据有关技术标准和规定，对其进行比 较全面的检验和试验。
三 机器装配的基本概念及工艺系统图
▪零件：组成机器的最小单元 ▪套件：在一个基准零件上装上一个或若干个零件 ▪组件：在一个基准零件上装上若干个套件和零件 ▪部件：在一个基准零件上装上若干个组件、套件和零件构 成的并能完成一定的、完整的功能
二、装配尺寸链的查找方法
1.装配尺寸链的查找方法
首先根据装配精度要求确定封闭环。再取封闭环 两端的任一零件为起点，沿装配精度要求的位置方向， 以装配基准面为查找线索，分别找出影响装配精度要 求的零件（组成环），直至找到同一基准零件或同一 基准表面为止。
2.查找装配尺寸链应遵循的原则
应进行必要的简化 尺寸链环数最少
例：通过公差放大降低零件的加工精度
－
－0.1
+
+0.1
轴 ⅠⅡ
+0.1 +0.2
ⅠⅡ 孔
Ymin=0
Ymax=0.2
轴、孔的制造公差为0.1 现轴、孔的制造公差为0.2
特点
特点：扩大了组成环的制造公差，零件制造精 度不高，但可获得高的装配精度。
但增加了零件测量、分组、存储、运输的 工作量。
应用
用于大批大量生产中装配精度要求高、 组成环数少的装配尺寸链中。
但增加了修配工作,生产效率低,对装配工 人技术要求高。
用于产品结构比较复杂、尺寸链环数较多、 产品精度要求高的单件小批生产的场合。
修配环选择原则
（1）易于修配、便于装卸
（2）尽量不选公共环为修配 环
Z/2为公共环
四、调整法
定义 实质
组成环按经济精度加工，采用调整的方法 改变某个组成环（称补偿环或调整环）的实际 尺寸或位置，使封闭环达到其公差和极限偏差 的要求。
其实质是装配时调节调整件的相对位置， 或选用合适的调整件，使封闭环达到其公差与 极限偏差要求的装配方法。
调整法有三种方法：
移动调整法
选定某个零件为调整环，根 据封闭环的精度要求，采用 改变调整环的位置，即移动、 旋转或移动旋转同时进行， 以达到装配精度的方法。
外环
如图所示的结构是 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。
装配精度不仅影响机器或部件的工作性能，而且 影响它们的使用寿命。装配精度主要包括：
❖各部件的相互位置精度； ❖各运动部件间的相对运动精度； ❖配合表面间的配合精度和接触质量。
2.装配精度与零件精度间的关系
（1）. 零件的精度特别是关键零件的精度影响相应的装配 精度。
（2）. 装配精度的保证，除了与零件的精度有关外，还和 装配方法有关。
二、保证装配精度的装配方法
常用装配方法
➢互换法 ➢选配法 ➢修配法 ➢调整法
（一）互换装配法
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。
实质
其实质是用控制零件加工误差来 保证装配精度。
根据零件的互换程度不同，互换法又可分为完全互 换法和不完全互换法
1. 完全互换法
定义 方法
合格的零件在进入装配时，不经任何选择、 调整和修配就可以使装配对象全部达到装配精 度的装配方法，称之为完全互换法。
T 5 T 0 (T 1 T 2 T 3 T 4 ) 0 .0m 3m
E 5 S E 5 T I5 0 .1 3 0 .0 3 0 .1 m 0m
协调环尺寸及偏差： A5 500..1103mm
2. 不完全互换法
定义
指机器或部件的所有合格零件，在装配时无须选 择、修配或改变其大小或位置，装入后即能使绝 大多数装配对象达到装配精度的装配方法。
应用分组装配法必须注意以下几点
1)配合件公差应当相等；公差要向同方向增大；增大的 倍数要等于分组数。
2）要保证分组后各组的配合精度和配合性质符合原设 计要求，原规定的形位公差和表面粗糙度值不能随公差增大 而增大。
3) 分组数不宜太多。 分组法只适用于封闭环精度要求很 高的少环尺寸链，一般相关零件只有2~3个。
根据公式
m n1
A0Ai Ai
计算协调环的中间偏差Δ3
i1
im1
0 3 2 1 4 5
Δ3 =0.225+(－0.07－0.04－0.025－0.04）=0.05mm
E3S 3T所以 A3 ： 43 ＋ 00.0 .133mm
E3I 3T 23A 0.0 50.2 1 6 0.0m 3 m
（二）. 选配装配法 （1）直接选配法 （2）分组选配法
将配合零件按经 济精度制造，然 后，选择合适的 零件进行装配， 以保证装配精度
的一种方法。
（1）直接选配法
装配工人从许多待装配的零件中，凭经 验挑选合格的零件通过试凑进行装配的方法