装配方法.docx

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装配方法

8.4装配方法

8.4.1装配精度 

1.装配精度

    装配精度包括：

零、部件间的尺寸精度，位置精度，相对运动精度和接触精度等。

    1）零、部件间的尺寸精度包括配合精度（是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求）和距离精度（是指零部件间的轴向间隙、轴向距离和轴线距离等）。

例如，轴和孔的配合间隙或配合过盈的变化范围，它影响配合性质和配合质量。

    2）零、部件间的位置精度包括平行度、垂直度、同轴度和各种跳动等。

    3）零、部件间的相对运动精度是指有相对运动的零、部件间在运动方向和运动位置上的精度。

运动方向上的精度（包括零、部件间相对运动时的直线度、平行度和垂直度等）如车床溜板移动在水平面内的直线度，溜板移动轨迹对主轴回转中心的平行度等。

运动位置上的精度（是指内联系传动链中，始末两端传动组件间相对运动（转角）精度）如滚齿机滚刀主轴与工作台的相对运动精度等。

    4）零、部件间的接触精度（是指两配合表面，接触表面和连接表面间达到规定的接触面积大小与接触点分布情况）影响接触刚度和配合质量的稳定性。

如锥体配合、齿轮啮合和导轨面之间均有接触精度要求。

    一般来说，机器和部件的装配精度与其相关的若干个零部件的加工精度有关。

如果零件的加工精度低于规定的精度要求，即使采用合理的装配方案，也可能无法使产品满足装配精度要求，所以应当合理地规定和控制这些相关零件的加工精度。

当遇到有些要求较高的装配精度，靠很高的相关零件的加工精度来保证比较困难。

通常的做法是按经济精度来加工相关零、部件，而在装配时则采取一定的工艺措施（如选择、修配或调整等措施）来保证装配精度。

虽然装配的劳动量和成本提高了，但就整个产品来看，比增加机械加工的劳动量和成本更经济。

常用的保证装配精度的方法有互换法、分组法、调整法和修配法等。

8.4.2互换装配法

 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。

其实质就是通过控制零件的加工误差来保证产品的装配精度。

    根据互换程度的不同，互换法分为完全互换法和大数互换法（又称概率互换法）。

完全互换装配法

（1）装配尺寸链计算

    采用完全互换装配法（是机器中每个零件不需经过选择、修配和调节，装配后即可达到规定的装配精度要求的一种装配方法）时，装配尺寸链采用极值法计算。

即尺寸链各组成环公差之和应小于封闭环公差（即装配精度要求）：

式中：

T0——封闭环公差；

    Ti——第i个组成环公差；

    n——尺寸链总环数。

    进行装配尺寸链正计算（已知与装配精度有关的各零、部件的基本尺寸及其偏差时，求解装配精度要求的基本尺寸及其偏差的计算过程），即已知组成环（相关零件）的公差，求封闭环的公差，可以校核按照给定的相关零件的公差进行完全互换式装配是否能满足相应的装配精度要求。

    进行装配尺寸链反计算（当已知装配精度要求的基本尺寸及其偏差，求解与该项装配精度有关的各零、部件基本尺寸及其偏差的计算过程）时，即已知封闭环（装配精度）的公差T0，来分配各相关零件（各组成环）的公差Ti时，可以按照"等公差法"或"相同精度等级法"来进行。

常用的方法是"等公差法"。

    "等公差法"是按各组成环公差相等的原则分配封闭环公差的方法，即假设各组成环公差相等，求出组成环平均公差：

然后根据各组成环尺寸大小和加工难易程度，将其公差适当调整。

但调整后的各组成环公差之和仍不得大于封闭环要求的公差。

（2）调整参照原则

    1）当组成环是标准件尺寸（如轴承环或弹性挡圈的厚度等）时，其公差值和分布位置在相应的标准中已有规定，为已定值。

    2）当分配待定的组成环公差时，一般可按经验视各环尺寸加工难易程度加以分配。

如尺寸相近、加工方法相同的取其公差值相等，难加工或难测量的组成环，其公差可取较大值等。

    在确定各组成环极限偏差时，一般可按"入体原则"确定。

即对相当于轴的被包容尺寸，按基轴制（h）决定其下偏差；对相当于孔的包容尺寸，按基孔制（H）决定其上偏差。

    必须指出，应使组成环尺寸的公差值和分布位置符合《公差与配合》国家标准的规定，以便于组织生产。

例如，可以利用标准极限量规（卡规、塞规等）来测量尺寸。

当各组成环都按上述原则确定其公差值和分布位置时，往往不能恰好满足封闭环的要求，因此就需要选取一个协调环（其公差值和分布位置要经过计算确定，以便与其它组成环相协调，最后满足封闭环的公差值和分布位置的要求的组成环），该环一般应选用便于加工和可用通用量具测量的零件尺寸。

［例］如图所示装配关系，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0.10～0.35mm。

已知A1=30mm、A2=5mm、A3=43mm、（标准件），A5=5mm。

现采用完全互换法装配，试确定各组成环公差和极限偏差。

（3）完全互换装配方法的特点

    装配质量稳定可靠；装配过程简单、生产率高；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各、部件的更换。

    这种装配方法常用于高精度少环尺寸链或低精度的多环尺寸链的大批大量生产装配中。

大数互换装配法

（1）方法原理

    大数互换装配法（在绝大多数产品中，装配时各组成零件不需挑选或改变其大小或位置，装入后即能达到装配精度要求的方法）的实质是放宽尺寸链各组成环的公差，以利于零件的经济加工。

其装配特点与完全互换装配法相同，但由于零件所规定的公差要比完全互换法所规定的大，会有极少可能使封闭环的公差超出规定的范围，从而产生极少量的不合格产品。

    大数互换法是以概率论为理论根据的。

在正常生产条件下加工零件时，零件获得极限尺寸的可能性是较小的，大多数零件的尺寸处于公差带范围的中间部分。

而在装配时，各零、部件的误差恰好都处于极限尺寸的情况更为少见。

因此，在尺寸链环数较多，封闭环精度又要求较高时，使用概率法计算更为合理。

（2）装配尺寸链计算

   用概率法求解装配尺寸链的基本问题是合理确定各组成环的公差。

若采用等公差分配原则，可求出组成环的平均公差为：

   ［例］仍以上图所示的装配关系为例，要求保证齿轮与挡圈之间的轴向间隙为0.10～0.35mm。

已知、、、（标准件），。

现采用大数互换法装配，试确定各组成环公差和极限偏差。

8.4.3分组装配法

分组装配法（将产品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）可以降低对组成环的加工精度要求，而不降低装配精度，但却增加了测量、分组和配套工作。

因此，分组装配法适用于成批或大量生产中装配精度要求较高、尺寸链组成环很少的情况。

［例］活塞销和活塞销孔的装配关系如下图所示。

活塞销直径d与活塞销孔径D的基本尺寸为ф28mm，按装配技术要求，在冷态装配时应有0.0025～0.0075mm的过盈量。

若活塞销和活塞销孔的加工经济精度（活塞销采用精密无心磨加工，活塞销孔采用金刚镗加工）为0.01mm。

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。

解:

    1）建立装配尺寸链

    如上图右图所示，其中，A0为活塞销与活塞销孔配合的过盈量，是尺寸链的封闭环；A1为活塞销的直径尺寸，A2为活塞销孔的直径尺寸，这两个尺寸是尺寸链的组成环。

 2）确定分组数

    过盈量的公差为0.005mm，将其平均分配给组成环，各得到公差0.0025mm。

而活塞孔与活塞销直径的加工经济公差为0.01mm，即需将公差扩大4倍，于是可得到分组数为4。

 3）确定分组尺寸

    若活塞销直径尺寸定为：

将其分为4组，各组直径尺寸列于表第3列中。

 解图所示尺寸链，可求得活塞销孔与之对应的分组尺寸，其值列于表第4列中。

活塞销与活塞的装配关系

1－活塞销；2-挡圈；活塞

 采用分组装配时应当注意以下几点：

    1）为保证分组后，各组的配合性质和配合精度与原装配精度要求相同，应当使配合件的公差相等，公差增大的方向相同，增大的倍数应等于以后的分组数，如右图所示。

    2）配合件的形状精度和相互位置精度及表面粗糙度，不能随尺寸公差放大而放大，应与分组公差相适应，以保证配合性质和配合精度要求。

    3）分组数不宜过多，否则就会因零件测量、分类、保管工作量的增加造成生产组织工作复杂化。

 4）制造零件时，应尽可能使各对应组零件的数量相等，满足配套要求，否则会造成某些尺寸零件的积压浪费现象。

8.4.4修配装配法

   在成批生产中，若装配尺寸链的封闭环公差要求较严，组成环又较多时，用互换装配法势必要求组成环的公差很小，提高了装配精度，造成零件加工困难，并影响机器制造的经济性。

若用分组装配法，又会因装配尺寸链环数多，使测量、分组和配套工作变得非常困难和复杂，甚至造成生产上的混乱。

在单件小批生产时，当封闭环公差要求较严，即使组成环数很少，也会因零件生产数量少而不能采用分组装配法。

当装配尺寸链的封闭环公差要求严格时，常采用修配装配法达到封闭环公差要求。

修配装配法是将装配尺寸链中各组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大，使其能按现有生产条件下较经济的加工精度制造，装配时通过去除补偿环（或称修配环，是预先选定的某一组成环）部分材料，改变其实际尺寸，使封闭环达到精度要求的装配方法。

    采用修配法时，尺寸链中各尺寸均按经济加工精度制造。

在装配时，累积在封闭环上的总误差必然超出其公差。

为了达到规定的装配精度，必须对尺寸链中指定的组成环零件进行修配，以补偿超差部分的误差，这个组成环叫做修配环，也称补偿环。

因修配装配法是逐个修配机器，所以机器中采用修配法装配部分的不同机器的同类同型零件不能互换，不具有互换性。

 单件或成批生产中那些精度要求高、组成环数目又较多的部件适合于用修配法装配。

修配法一般采用极值公差公式计算。

优点：

能利用较低的制造精度来获得很高的装配精度。

缺点：

劳动量大，要求工人技术水平高，不易预定工时，不便组织流水线。

    采用修配法装配时，首先应正确选定补偿环。

作为补偿环的零件应满足以下要求：

    1）易于修配并且装卸方便；

    2）不是公共环。

即作为补偿环的零件应当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，保证了一个尺寸链的装配精度，但又破坏了另一个尺寸链的装配精度；

    3）不要求进行表面处理的零件，以免修配后破坏表面处理层。

修配尺寸链计算

    当补偿环选定后，解装配尺寸链的主要问题是如何确定补偿环的尺寸和验算修配量是否合适。

其计算方法一般采用极值法。

    修配过程中，修配环对封闭环尺寸变化的影响有两种情况：

修配后使封闭环尺寸变大或者使封闭环尺寸变小。

用修配法解算装配尺寸链时，可分别根据这两种情况来进行计算。

如图表示了铣床矩形导轨的装配结构。

压板是修配件。

装配精度要求是控制装配间隙。

修磨A面可以使装配间隙减小，这是“越修越小”的情况。

修磨B面可以使装配间隙增大，这是“越修越大”的情况。

在“越修越小”情况下

封闭环公差带要求值和实际公差带的相对关系见下图。

T0为设计要求封闭环的公差

L0max为设计要求最大极限尺寸

L0min为设计要求最小极限尺寸

T0E表示放大组成环后封闭环的公差

L0Emax放大组成环后最大极限尺寸

L0Emin放大组成环后最小极限尺寸

Fmax表示最大修配量

为保证修配量足够和最小，放大组成环公差后实际封闭环的公差带和设计要求封闭环的公差带之间的相对关系应满足L0Emin=L0