机械装配工艺

第九章机械装配工艺

本章主要介绍以下内容：

1．机械装配基本问题概述

2．保证装配精度的方法

3．装配尺寸链

4．装配工艺规程的制定

课时分配：1、4，共一学时，2、 3，各一学时

重点：保证装配精度的方法

难点：装配尺寸链

9．1机械装配工艺概述

一、机器装配的基本概念

根据规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的过程，称为装配。机器的装配是机器制造过程中最后一个环节，它包括装配、调整、检验和试验等工作。装配过程使零件、套件、组件和部件间获得一定的相互位置关系，所以装配过程也是一种工艺过程。

为保证有效地进行装配工作，通常将机器划分为若干能进行独立装配的装配单元。

1、零件：是组成机器的最小单元，由整块金属或其它材料制成的。(见教材P246)

2、套件（合件）：是在一个基准零件上，装上一个或若干个零件构成的。是最小的装配单元。

3、组件：是在一个基准零件上，装上若干套件及零件而构成的。如，主轴组件。

4、部件：是在一个基准零件上，装上若干组件、套件和零件而构成的。如，车床的主轴箱。部件的特征：是在机器中能完成一定的、完整的功能。

二、各种生产类型的装配特点：(见教材P233表9.1)

三、装配精度与装配尺寸链

1、装配精度：为了使机器具有正常工作性能，必须保证其装配精度。机器的装配精度通常包含三个方面的含义：(见教材P233)

（1）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

（2）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。

（3）相互配合精度：指配合表面间的配合质量和接触质量。

2、装配尺寸链

（1）装配尺寸链的定义：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一个封闭的尺寸系统，称为装配尺寸链。

（2）装配尺寸链的分类：

1）直线尺寸链：由长度尺寸组成，且各环尺寸相互平行的装配尺寸链。

2）角度尺寸链：由角度、平行度、垂直度等组成的装配尺寸链。

3）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。

（3）装配尺寸链的建立方法：

1）确定装配结构中的封闭环；

2）确定组成环：

从封闭环的的一端出发，按顺序逐步追踪有关零件的有关尺寸，直至封闭环的另一端为止，而形成一个封闭的尺寸系统，即构成一个装配尺寸链。

（4）装配尺寸链的计算：主要有两种计算方法：极值法和统计法。前面介绍的极值法工艺尺寸链基本计算公式，完全适用装配尺寸链的计算。

9．2保证装配精度的四种装配方法

保证装配精度的方法可归纳权为：互换装配法、选择装配法、修配装配法和调整装配法四大类。(见教材P234)

一、互换装配法(见教材P234)

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，现分述如下：

1.完全互换装配法(见教材P234)

(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。

(4) 完全互换法装配时零件公差的确定：

1）确定封闭环：

封闭环是产品装配后的精度，其要满足产品的技术要求。封闭环的公差T0由产品的精度确定。

2）查明全部组成环，画装配尺寸链图：

根据装配尺寸链的建立方法，由封闭环的一端开始查找全部组成环，然后画出装配尺寸链图。

3）校核各环的基本尺寸：

各环的基本尺寸必须满足下式要求：Ao=ΣAi－ΣAi 即封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和。

4）决定各组成环的公差：

各组成环的公差必须满足下式的要求：To≥ΣTi 即各组成环的公差之和不允许大于封闭环的公差。

各组成环的平均公差Tp可按下式确定：

Tp=To/m 式中：m----为组成环数。

各组成环公差的分配应考虑以下因素：

a）孔比轴难加工，孔的公差应比轴的公差选择大一些；例如：孔、轴配合H7/h6。

b）尺寸大的零件比尺寸小的零件难加工，大尺寸零件的公差取大一些；

c）组成环是标准件尺寸时，其公差值是确定值，可在相关标准中查询。

5）决定各组成环的极限偏差：

a）先选定一组成环作为协调环：协调环一般选择易于加工和测量零件尺寸；

b）包容尺寸（如孔）按基孔制确定其极限偏差：即下偏差为0；

c）被包容尺寸（如轴）按基轴制确定其极限偏差：即上偏差为0。

6）协调环的极限偏差的确定：

根据中间偏差的计算公式：

△0=Σ△i－Σ△j

式中：△0---为封闭环的中间偏差，△0=（ES0+EI0）/2；

Σ△i、Σ△j---分别为所有增环的中间偏差之和、所有减环的中间偏差之和。

求出协调环的中间偏差，再由协调环的公差求出上下偏差为：

ES=△+T/2 EI=△－T/2

应用举例：如下图所示齿轮部件的装配，轴是固定不动的，齿轮在上面旋转，要求齿轮与挡圈的轴向间隙为0.1～0.35。已知：A1=30mm，A2=5mm，A3=43mm，A4=30-0.05mm（标准件），A5=5mm。现采用完全互换法装配，试确定各组成环的公差和极限偏差。