机械装配工艺基础知识培训教材

机械装配工艺基础2
（1）装配过程简单，生产率高。

（2）装配质量稳定可靠。

（3）对装配工人技术水平要求不高，易于扩大生产。

（4）便于组织流水作业用自动化装配，完全互换法尤其适用于装配节拍强的流水装配。

（5）备（配）件供应方便，容易实现零部件的专业化生产。

（6）当装配精度要求高，特别是组成环数目较多时，零件难以按经济精度加工。

因此，互换法装配常用于“高精度少环数或低精度多环尺寸链”的大批大量生产中。

2、选配法
在大批大量生产中，当装配精度要求很高且组成环数目不多时，若采用互换法装配，将对零件精度要求很高，给机械加工带来因难，甚至超过加工工艺实现的可能性，例如：内燃机活塞与缸套的配合，滚动轴承内外环与滚动体的配合等。

此时，就不宜只提高零件的加工精度、而应采用选配法来保证装配精度。

选配法是将配合中的各零件（组成环）按经济精度加工，装配时进行适当选择，以保证装配精度的方法。

选配法有以下三种：
1）直接选配法装配工人从待装零件中，凭经验选择合适的互配零件装配，以满足装配精度要求的方法。

如；发动机活塞和活塞环的装配常采用这种方法。

装配时，工人将活塞环装入活塞环槽内，凭手感判断其间隙是否合适，重新挑选活塞环，直至合适为止。

直接选配法的特点是装配简单，装配质量和生产率取决于工人的技术水平。

此方法适用于装配零件（组成环）数目较少的产品，不
适用于节拍较严的装配组织形式。

2）分组装配法是指在成批或大量生产中，将产品中各配合副的零件按实测尺寸分组，装配时按组进行互换装配，以达到装配精度的方法。

例如；滚动轴承的装配，活塞与活塞销的装配均用此法。

图7－10a是活塞与活塞销的联接情况，用分组法装配。

图7－10
装配要求：活塞销孔与活塞销在冷态装配时应有0.0025～0.0075㎜的过盈量。

据此要求，相应的配合公差公为0.005㎜。

若采用完全互换法装配，活塞销和销孔的公差（按“等公差配合“）只
0.0050-
0.0075㎜，-28φ0.0025㎜；销孔D＝-280φ有0.0025㎜。

如果此配合选用基轴制，则活塞销外径尺寸d=
这样高的制造精度难以保证。

故生产中采用分组装配法，将销和销孔的公差在同方向上放大四倍，
0.015㎜，可以在金刚镗床上加工。

-28φ0.01㎜，可以在无心磨床上加工；销孔D＝-280φ0.005即活塞销d=-
然后用精密量仪测量，并按尺寸分成四组，涂上不同标记，以便同组进行装配，具体分组情况见表7－4。

表7－4 活塞销与活塞销孔直径公组（㎜）
从表中可以看出，各组的公差和配合性质与原装配要求相同，满足了装配精度。

实施分组装配法应满足下列条件。

（1) 相配件的公差相等，公差增大的方向要相同，增大的位数要等于分组数。

（2) 分组数不宜过多，只要零件件加工精度能较容易获得即可。

否则将增加零件测量和分组的工作量，并使零件的贮存、运输及装配工作复杂化。

（3) 分组后应尽量使各组内相配件数目相等。

否则会使某些尺寸的零件过剩，选成积压。

为此，加工时尽量使相配零件尺寸公布为相同的对称公布（如正态分布）。

由上可知，公组装配法适用于配合精度要求很高、组成环（相配零件）数目少（一般只有两三个）的大批大量生产。

3）复合选配法它是上述两种方法的复合，即零件预先测量分组，装配时在对应各组中凭工人经验直接选配。

这一方法实质仍是直接选配法，只是通过分组缩小了选配范围，提高了选配速度，能满足一定的装配节拍要求，该方法具有相配零件公差可以不相等，公差放大位数可以不相同，装配质量高等优点。

如：发动机气缸与活塞的装配多采用这一方法。

3、修配法
修配法是在装配时修去指定零件上预留修配量以达到装配精度的方法。

在装配中，被修配的组成环称为修配环，其零件称为修配件。

修配件上留有修配量，修配尺寸的改变可通过刨削、铣削及刮研等方法来实现。

修配法的优点是零件只需按经济精度加工，装配时通过修配获得高的装配精度。

其缺点是零件修配工作量大且不能互换，生产率低，不便组织流水作业，对工人技术水平要求较高。

但在装配精度高而且组成环数目多时，采用修配法就显示出了优势。

修配法装配主要用于单件，小批量生产。

1) 修配的方法生产中常用的修配方法有以下三种。

是靠修配压板3的C面或D面改变尺寸A2来保证的。

A2为修配环。

装配时经过反复试装、测量、拆卸和修配C面（或D面），最后保证装配间隙A2的要求。

（1）单件修配法。

在多环尺寸链中，预先选定某一固定的零件作修配件，装配时对其进行修配以保证装配精度。

例如：图12－11所示装配中，床身1与压板3之间的间隙A 图12－11
（2）合并修配法。

将两个或两个以上零件合并为一个环作为修配环进行修配的方法。

它减少了组成环的数目，扩大了组成环的公差。

如图12－3所示车床尾座装配，为了减少总装时对尾座底板的刮研量，一般先把尾座和底板的配合面分别加工好，并配刮横向小导轨，再把两零件装配为一体，然后以底板的底面为定位基准，镗削尾尾座套筒孔，直接控制尾座套筒孔至底板面的尺寸，这样组成环A2，A3合并成A2、3一个环，使原三个组成环减为两个，达到减少环数的目的。

合并加工修配法虽有上述优点，但此方法要求合并的零件对号入座（配对加工），给加工、装配，组织生产带来了不便，因此多用于单件小批生产。

（3）自身加工修配法。

也称“就地加工”修配法。

在机床制造中，由于机床本身具有切削加工能力，装配时可自已加工自已来保证某些装配精度，即自身加工修配法。

例如，图7－12所示的转塔车床，在装配后，利用在车床主轴上安装的镗刀，依次镗削转塔上
的六个刀具安装孔，经加工，产轴轴线与转塔各孔轴线的同轴度就可方便的获得。

若再在主轴上安装一个可以自动径向进给的专用刀架还可以公别加工转塔上的六个面，以保证也与端面的垂直度。

图7－12
2）修配环的选择修配环一般应满足以下要求：（1）便于装卸；
（2）形状简单，修配面小，修配方便；
（3）一般不取公共环。

公共环是指那些同属几个尺寸链的组成环，它的尺寸变化会引起几个尺寸链中封闭环的变化。

之差即为修配环的最大修配量∑＞T∑，即T∑超过规定封闭环公差T∑3）修配环尺寸与偏差的确定确定修配环尺寸与偏差的原则是在保证装配精度的前提下，使修配量足够小且最小。

采用修配法进行修配时，由于组成环（包括修配环）的公差放大到经济精度进行加工，故各组成环公差的累积误差即封闭环的实际公差T
''
∑T-Ti∑=∑T-∑T=Zmax
1=i
1-n
在确定修配环尺寸及偏差时，先要明确修配修配环时对封闭环尺寸的影响，主要有两种情况。

∑；如图7－13所示，图a为修配修配环时使封闭环实际值A∑趋近规定封闭环公差T∑max变小，T'
∑max变小时，图7－13b为修配修配环时使封闭环实际值A'∑。

A∑趋近规定封闭环公差T∑min变大，T'
∑min，应保证修配前封闭环的实际尺寸最小值A∑max＞A'∑min，若A∑min等于规定封闭环的最小值A'
∑max等于规则有一部分配件将无法修复。

同理，A'∑min变大时，应保证修配前封闭环的实际最大值A'
max。

∑定封闭环的最大值A
图7－13
'
'
max∑A
-Aimax∑=
1m=mi
i-1n+m=i
σ
Aimin （7－9）∑
1-n
min∑A
ρ
-Aimin∑=
1=i
1+m=i
σ
Aimax∑
∑minA∑A=min'∑max变小时可有当封闭环实际最大值A'
-Aimin∑=
1=mi
1+m=i
σ
Aimax （7－10）∑
1-n
∑maxA∑A=max'∑min变大时可有当封闭环实际最小值A'ρ
-Aimax∑=
1=mi
1+m=i
σ
Aimin （7－11）∑
1-n
由式（7－10）或式（7－11）可以计算出修配环的一个极限尺寸，再根据修配环的公差（按经济精度给出），则修配环的另一个极限尺寸即可以确定。

T2、1尺寸的公差可作以称分布，即A1＝205±0.053＝0.01㎜，取A2、3为修配环，A㎜，则修配环A2、3的尺寸计算如下=＝0.06㎜。

如果按完全互换法确定各组成环公差，其平均公差仅0.02㎜；给加工带来很大困难，生产中宜采用修配法。

本例采用合并加工修配法，即
A2和A3合并为一个组成环A2、合并后尺寸链见图7－14。

各组成环公差按其经济精度来3，确定。

设T1∑＝0。

按卧式车床精度规范A∑4）修配环尺寸计算实例图7－3所示的装配尺寸链中，设各组成环的基本尺寸A1＝205㎜；A2＝49㎜；A3＝59㎜；A
（1）基本尺寸。

A2、3＝A2＋A3＝（49＋156）㎜＝205㎜（2）公差。

按经济精度给出，为0.1㎜；
∑max，修配时应便A∑max变小，故采用公式（12－10）计算于规定最大值A'max大∑（3）最大或最小尺寸。

从图12－14可看出，A2、3为增环，修配前封闭环实际最大值A'
A1max-min＝A2、3min∑A
A2、3min＝（0＋205.05）㎜＝205.05㎜
图7－14
（4）另一极限尺寸。

即A2、3max
A2、3＝（205.05＋0.1）㎜＝205.15㎜3max＝A2、3min＋T2、（5）修配环A2、3的最大修配量。

按式（7－9）可知
＝（0.1＋0.1-0.06）㎜＝0.14㎜∑T-Ti∑=Zmax
1=i
1-n
考虑到车床总装时，为提高接触精度，尾座底板与床身配合的导轨面还要配刮，必须留有一定的刮研量，而按式（7－10）求出的A2、3，其最大刮研量为0.14㎜，可满足要求，但最小刮研量为0时，就不能达到要求，故必须再附加一最小的修配量。

取最小刮研量为0.15㎜，则合并加工后的
0.20㎜+0.15）㎜＝205+0.05+0.30尺寸A2、3＝（205+0.15+
4、调整法
调整法是指在装配时用改变产品中可调整件的相对位置或选用合
适的调整件以达到装配精度的方法。

该装配法与修配法相似，各组成环可以按经济精度加工，由此而引起的封闭环累积误差，在装配时通过调整某一零件位置或更换某一不同尺寸的组成环（调节环）来补偿，达到规定的装配精度。

常见的调整法有三种。

1）可动调整法装配精度是通过改变调节件的位置来保证的癍配方法。

这种方法调整方便，广泛应用于成批及大量生产中。

常见的调节件有螺栓、斜面、挡环等。

图7－15为一可动调整的装配实例。

图7－15a 是通过调整套筒轴向位置来保证它与齿轮轴向间隙的要求；图7－15b 是用螺钉调整镶条的位置来保证燕尾导轨副的配合间隙；图7－15c是用调整螺钉使楔块上、下移动来调整丝杠和螺母的轴向间隙。

图12－15
2）固定调整法是在装配尺寸链中选定一个或加入一个零件作为调节环，调节环是按一定尺寸间隔分级制成的一组零件，根据需要，选用某一尺寸级别的零件进行装配，从而保证装配精度的癍配方法。

常用的调节件有垫圈，垫片，轴套等。

的要求，选择不同厚度的垫圈，来满足装配精度的需要。

调节件预先按一尺寸间隔制做，如3.1，3.2，3.3，…4.0㎜等，以供装配时选用。

图7－16为固定调整法实例。

装配时根据装配尺寸链中A 固定调整法装配适应于成批和大批大量生产。

3）误差抵消调整法在装配过程中通过调整相关零件之间的相互位置，利用误差的失量特性，便其互相抵消，以保证封闭环精度的装配方法。

采用误差抵消调整法，在装配前需测出相关零部件误差的大小和方向，增加了辅助时间，对工人技术水平要求也较高，但这种装配方法可获得较高的装配精度，一般用在批量不大的机床装配中。

图7－16
7.4.2 装配方法的选择
产品或部件的装配方法，通常在产品的设计阶段即应确定。

只有在装配方法确定后，再通过尺寸链的解算，才能合理地确定各个零件的加工精度。

即使同一装配精度要求的同一产品，由于生产规模和生产条件等的差异，装配方法也有所不同。

故选择装配方法时，应考虑产品的装配精度（封闭环要求），结构特点（组成环数目），生产纲领及现场生产条件等因素。

具体选择时可参考以下几点：
1、在大量生产中，为满足生产率、经济性、维修方便和互换性要求，优先选择完全互换法
2、装配精度不太高，而组成环数目多，生产节奏不严格可选用不完全互换法。

3、大批大量生产的少环高精度装配，则考虑采用选配法。

4、单件、小批量，装配精度要求高，以上方法使零件加工困难时，可选用修配法或调整法。

7.5 典型部件装配
在机械产品装配过程中，所做的大量工作，是用一定的方式，按规定的要求将零部件组合在一起，达到产品的设计要求。

其中螺纹连接，过盈连接，轴承的装配，密封件的装配，在装配中经常出现，本节将简要阐述。

7.5.1 螺纹连接
在装配中，经常需采用螺纹连接其工艺的优劣，直接影响产品的质量。

1、对螺纹连接的要求
在螺纹连接中，螺栓和螺母要正确的拧紧，具体要求如下：1）连接中不应出现歪斜或弯曲
2）连接件间要有一定的夹紧力，既要紧密牢固，又要受力均习。

3）在多点螺纹连接中，应按一定的顺序逐次（一般2～3次）拧紧螺母，见图12－17。

图12－17
若有定位销，，拧紧要从定位销附近开始。

2、一般螺纹连接
一般螺纹连接是指相对不太重，在技术要求中没有明确要求的螺纹连接。

此时，可采用一般扳手、气动和电动扳手拧紧。

拧紧力矩的确定可参考有关手册。

3、规定预紧力的螺纹连接
在机械产品中，有些重要部位或零部件之间的螺纹连接，有明确的预紧力要求，这种螺纹连接，称为规定预紧力的螺纹连接。

达到规定预紧力所需的扭矩值，可用下述经验公式求得
KDP T
式中D－螺栓公称直径；
P－需要的预紧力；
K－阻力系数。

与螺纹形状和接触深度，以及表面情况有关。

无润滑的钢制螺母、螺栓，
K值为2
装配中常用的预紧螺纹连接方法有：
1）抟矩扳手法是用扭矩扳手，按螺纹连接要求进行拧紧的方法。

2）测量螺栓伸长法这种方法是通过测量螺纹在拧紧过程中螺栓的弹性变形量控制预紧力的。

在测量时，如果结构上允许，最好在螺栓的全长上用千分尺测量，所测数据比较准确；当结构不允许时，可用百分表进行测量，所测变形量是一个相对值，不太准
预紧力与螺栓伸长量之间的关系为
l
式中P－所需的预紧力，单位为N；
=P
EAλ
－螺栓的伸长量，单位为㎜；λ
E－钢的弹性模量，E=210GPa。

A－螺栓受拉部分的横截面积，单位为㎜2
l－螺栓在两支持面间的长度（或螺栓受拉部分的长度），单位为㎜。

3）螺亩转角法是通过测量螺母的转角来控制预紧力的方法。

这种方法不用专用工具，操作方便。

缺点是受螺母与被连接件间接触面接触状态的影响，拧紧的开始位置难于确定，因此误差较大。

一般都是反复拧紧、松开几次，使螺母与被连接件的表面接触良好后，再测定所需的转角
比较上述三种方法：扭矩扳手法，操作简单，准确度较高；测量螺栓伸长法中，用千分尺直接测量时，控制预紧力最准确，但此法生产效率你低；用百分表测量和螺母转角法，准确度最低，生产率也低，若想较准确控制预紧力，需要有一定的操作经验。

7.5.2、过盈连接
过盈连接是利用相互配合的零件间的过盈来实现连接的，属于不可拆卸连接。

在过盈连接中，被包容件和包容件的表面应清洁；位置要正确，不应有歪斜；实际过盈量要符合要求，以保证设计的连接强度。

过盈连接的装配方法主要有以下三种。

1、压装法
压装法是将有过盈量配合的两个零件压到配合位置的装配过程。

分手工锤击压装和压力机压装。

锤击压装的质量不易保证，一般多用于销、健、短轴等的过渡配合连接，以及单件小批生产中滚动轴承、轴套的装配。

锤击法所用的手锤重量在0.25～1.25㎏，直接锤击时，手锤的材料要比被冲击材料要软，有硬木、巴氏合金、铜或其它软金属手锤。

用钢制手锤敲击时，必须用软金属（棒或套简）衬垫。

敲击时施力要均匀，且施力不宜过大，应将被包括件慢慢敲入包容件。

压力机压装的导向性较好，压装的质量和效率较高，压力机压装一般多用于各种盘类零件内的
衬套，轴、轴承等的过盈配合连接。

2、温差法
温差法是利用热膨冷缩的原理进行装配的。

主要有下面两种。

1）热装热装是指具有过盈量的两个零件，装配时先将包容件加热胀大，再将被包容件装配到配合位置的过程。

热装时采用的加热方法主要有火焰加热、介质加热、电加热等。

2）冷装冷装是指具有过盈量配合的两个零件，装配时先将被包容件用冷却剂冷却，使其尺寸收缩，再装入包容件中使其达到配合位置的过程。

冷装常用的冷却剂有固体二氧化碳、液态氮，也有采用液态空气和液态氧的。

3、液态套装液压套装是利用高压油（可高至200MPa）使包容件胀大和将被包容件压入的方法。

此法适于入过盈量较大的大中型零件连接，具有可拆性。

7.5.3 轴承装配
轴承是机械产品中应用最广泛的元件之一。

其特点是本身制造精度高，刚性较差，工作精度要求较高，若装配不当，将直接影响机械的性能和使用寿命。

1、滑动轴承装配
滑动轴承的装配方法主要取决于滑动轴承的结构形式。

1）、整体式滑动轴承（或称轴套）的装配步骤
（1）去除轴承和轴承座的毛刺并清洗擦干，然后在轴承外径和轴承座孔内涂机油
（2）轴套压入。

压入方法可根据轴承的结构尺寸和配合过盈量的大小进行选择，当尺寸和过盈
都较小时，可采用手锤敲入；当尺寸和过盈量较大时，宜采用压力机压入或用拉入夹具压入，见图12－18。

压入时的注意事项可参考过盈连接中的压入法。

另需注意，若轴承上有油孔，压入时应与机体上的油孔对正。

（3）轴套的固定对于负荷较大的滑动轴承，压入后，需用定位销或紧定螺钉将其固定。

（4）轴承的修整对于壁厚较小的轴承，压装后内孔容易变形。

常见的是内孔缩小或产生形状
误差，可根据内径尺寸的大小，采用铰削或刮削等方法，对轴承孔进行修整。

图12－18
2）剖分式滑动轴承的装配
剖分式滑动轴承的结构如图12－19所示，其装配步骤如下：
（1）轴承（轴瓦）与轴承座、盖的装配装配时，应使轴瓦与座孔有良好的接触，若达不到要
求，
对于厚壁轴瓦可以座孔为基准，刮削瓦背部，同时还应注意带肩轴瓦的台肩应紧靠座孔的两端，达
H7
配合，若太紧也要刮削；对于薄壁轴瓦，在批量较大时，则不需要刮削，可采用选配的方法f7
δπ=h∆来满足装配要求。

另外，轴瓦的剖分面应比轴承座孔的剖分面高一些，以形成要求的配合过盈。

其高出值为
h＝0.05～0.10㎜。

轴瓦装入时，∆为轴瓦与座孔的配合的过盈量），一般δ（
在剖面上垫上木板，用锤子轻轻敲入，避免将剖分面敲毛，影响装配质量。

（2）轴瓦定位大批量生产时，用轴瓦和轴承座、盖上加工好的定位结构实现定位。

小批量生
产
时，一般采用定位销实现定位。

（3）刮削轴瓦孔剖分式轴瓦一般都是用与其相配的轴研点，通常先刮下瓦再刮上瓦。

（4）清洗轴瓦，重新装入。

图12－19
2、滚动轴承的装配1）、准备工作及注意事项
滚动轴承作为一种精密部件，其精度高，且大多数刚性较差，为保证良好的装配质量，应重视装配前的准备工作。

（1）按所装轴承的结构和装配工艺要求，备好所需工具和量具。

（2）按图纸要求检查与轴承相配零件上有关部位的表面质量和尺寸。

（3）清洗与轴承配合的零件，擦干后涂上一层薄油。

（4）部分轴承装配前需要清洗，但对涂有防锈润滑的或两端带防尖尘盖、密封圈的轴承则不需
要
清洗。

2）、装配方法
滚动轴承的装配方法主要取决于轴承的结构、尺寸大小和与相配件的配合性质，装配时的压力应直接作用在待配合的套圈上，绝不允许通过滚动体传递压力；轴承的标记应装在可见部位，便于将来更换，；装配过程中应保持清洁，装配后应运转灵活无噪声，工作温度一般不应超过50℃
（1）圆柱孔轴承的装配
Ⅰ当轴承与轴的配合较紧而与座孔的配合较松时，应先将轴承装在轴上，压装时在轴承端面上垫软钢或铜质套筒，如图12－20a所示，然后再装入座孔内；反之则如图12－20b所示，先压装轴承在座孔内。

Ⅱ当轴承与轴和座孔都是紧配合时，应采用能同时压隹轴承内、外圈端面的套筒，如图12－20c所示，同时将轴承压入轴上和座孔中。

Ⅲ对于圆锥滚子轴承，因内外圈可分离，可分别将内外圈装在轴和座孔中，然后再调整游隙，
如图12－21所示。

图12－20 图12－21
轴承压入时采用的方法和工具，可根据过盈量的大小来决定是采用锤击法、压力机压入法或是温差法等，具体选择时可参考前面所讲的过盈连接部分。

（2）圆锥孔轴承的装配圆锥孔轴承可直接装在有锥度的轴颈上，或装在锥套的锥面上，装配中应主要注意调整轴承的径向间隙。

见图12－22。

图12－22
（3）推力球轴承的装配对于推力球轴承的装配，重要的是要正确区分紧环和松环，松环的内孔比紧环的内孔大，紧环与轴一起转动，
松环相对静止。

如图12－23所示右端的紧环靠在轴肩上，左端的紧环靠在轴上螺母端面上，否则使滚动体失去作用，加速配合件的磨损。

轴承的商隙用圆螺母调整。

7.5.4 密封件装配1、油封装配
油封广泛用于低压润滑系统和旋转密封结构中。

油封安装后，要有一定的安装过盈量，以形成合理的密封性，过盈量小，会降低密封性能，过大则会降低油封的使用寿命。

油封的安装要点有以下几个方面：1）安装时注意唇口方向不能弄错，否则形不成密封性。

2）安装油封时，应切忌将唇口划伤。

当轴上的倒角很小，或有键槽及花键时，直接安装易划伤唇口，可使用导向套杆，见图12－24。

图12－23 图12－24
3）油封装配定位后，不得随轴转动。

4）轴上安装油封处表面的粗糙度值要小，且此处轴的的轴线倾角不应大于2°。

2、成形填料密封装配成形填料密封一般是靠内部的流体压力将填料压向活动的轴（或杆）和填料室壁实现密封的。

常用的成形填料有唇形型和挤压型。

唇形型填料主要有U形环和V形环，挤压型填料主要是O型环。

对于唇形填料的装配，可参考油封的装配，同时应注意唇口的方向；对于O型环的装配，最重要的是防止划伤，因此要特别注意沟槽等处尖角的精心修整。

7.6 装配工艺规程的制订
装配工艺规程是指导装配生产的主要技术文件，制订装配工艺规程是生产技术准备工作的主要内容之一。

装配工艺规程对保证装配质量，提高装配生产率，缩短装配周期，减轻装配工人的劳动强度，缩小装配占地面积，降低生产成本等都有重要影响。

7.6.1 制订装配工艺规程的原则
1 保证产品装配质量保证装配质量是装配工作的首要任务。

2 提高装配生产率合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工装配的工作量，缩短装配周期。

3 降低装配成本要减少装配生产面积，减少工人的数量和降低对工人技术等级的要求，尽量采用通用设备，减少装配投资等。

7.6.2 制订装配工艺规规的原始资料。