装配方法及其选择doc.docx

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装配方法及其选择doc

机械的装配首先应当保证装配精度和提高经济效益。

相关零件的制造误差必然要累积到封闭环上，构成了封闭环的误差。

因此，装配精度越高，则相关零件的精度要求也越高。

这对机械加工很不经济的，有时甚至是不可能达到加工要求的。

所以，对不同的生产条件，采取适当的装配方法，在不过高的提高相关零件制造精度的情况下来保证装配精度，是装配工艺的首要任务。

　　在长期的装配实践中，人们根据不同的机械、不同的生产类型条件，创造了许多巧妙的装配工艺方法，归纳起来有：

互换装配法、选配装配法、修配装配法和调整装配法四种。

现分述如下：

　一、互换装配法

　　互换装配法就是在装配时各配合零件不经修理、选择或调整即可达到装配精度的方法。

根据互换的程度不同，互换装配法又分为完全互换装配法和不完全互换装配法两种。

（一）完全互换装配法

　　这种方法的实质是在满足各环经济精度的前提下，依靠控制零件的制造精度来保证的。

　　在一般情况下，完全互换装配法的装配尺寸链按极大极小法计算，即各组成环的公差之和等于或小于封闭环的公差。

　　完全互换装配法的优点：

（1）装配过程简单，生产率高；

（2）对工人技术水平要求不高；

　　（3）便于组织流水作业和实现自动化装配；

　　（4）容易实现零部件的专业协作、成本低；

　　（5）便于备件供应及机械维修工作。

　　由于具有上述优点，所以，只要当组成环分得的公差满足经济精度要求时，无论何种生产类型都应尽量采用完全互换装配法进行装配。

　　例11-1图11-6所示齿轮箱部件，装配后要求轴向窜动量为0.2～0.7mm，即A0=0+0.7+0.2mm。

已知其它零件的有关基本尺寸A1=122mm，A2=28mm，A3=5mm，A4=140mm，A5=5mm，试决定上下偏差。

　　解：

（1）画出装配尺寸链（图11—6），校验各环基本尺寸。

封闭环为A0。

封闭环基本尺寸

　　可见各环基本尺寸的给定数值正确。

（2）确定各组成环的公差大小和分布位置。

为了满足封闭环公差T0=0.50mm要求，各组成环公差Ti的累积公差值

不得超过0.5mm，即应

　　在最终确定各Ti值之前，可先按等公差计算分配到各环的平均公差值

　　Tav.i=T0/m=0.5/5=0.1（mm）

　　由此值可知，零件的制造精度不算太高，是可以加工的，故用完全互换是可行的。

但还应从加工难易和设计要求等方面考虑，调整各组成环公差。

比如：

A1、A2加工难些，公差应略大，A3、A5加工方便，则规定可较严。

故令：

　　T1=0.2mm，T2=0.1mm，T3=T5=0.05mm

　　再按“入体原则”分配公差，如：

　　A1=122+0.20mm，A2=28+0.100mm，A3=A5=50–0.05mm

　　得中间偏差：

　　△1=0.1mm，△2=0.05mm，△3=△5=0.025mm，△0=0.45（mm）

　　（3）确定协调环公差的分布位置

　　由于A4是特意留下的一个组成环，它的公差大小应在上面分配封闭环公差时，经济合理地统一决定下来。

即：

　　T4=T0-T1-T2-T3-T5=0.50-0.20-0.10-0.05-0.05=0.10（mm）

　　但T4的上下偏差，须满足装配技术条件，因而应通过计算获得，故称其为“协调环”。

由于计算结果通常难以满足标准零件及标准量规的尺寸和偏差值，所以有上述尺寸要求的零件不能选作协调环。

　　协调环A4的上下偏差，可参阅图11—7计算。

代入

　　0.45=0.1+0.05-（-0.025-0.025+△4）

　　（4）进行验算

　　T0=T1+T2+T3+T4+T5=0.20+0.10+0.05+0.10+0.05=0.50mm

　　可见，计算符合装配精度要求。

（二）不完全互换装配法

　　如果装配精度要求较高，尤其是组成环的数目较多时，若应用极大极小法确定组成环的公差，则组成环的公差将会很小，这样就很难满足零件的经济精度要求。

因此，在大批量生产的条件下，就可以考虑不完全互换装配法，即用概率法解算装配尺寸链。

　　不完全互换装配法与完全装配法相比，其优点是零件公差可以放大些从而使零件加工容易、成本低，也能达到互换性装配的目的。

其缺点是将会有一部分产品的装配精度超差。

这就是需要采取补救措施或进行经济论证。

　　现仍以图11—6为例进行计算，比较一下各组成环的公差大小。

　　解：

（1）画出装配尺寸链，校核各环基本尺寸

、

为增环，

、

、

为减环，封闭环为A0，封闭环的基本尺寸为

（2）确定各组成环尺寸的公差大小和分布位置

　　由于用概率法解算，所以，

在最终确定各Ti值之前，也按等公差计算各环的平均公差值

　　按加工难易的程度，参照上值调整各组成环公差值如下

　　T1=0.4mm,T2=0.2mm,T3=T5=0.08mm

　　为满足要

求，应从协调环公差进行计算

　　0.52=0.402+0.202+0.082+0.082+T42

　　T4=0.192mm

　　按“入体原则”分配公差，取A1=122+0.400mm,△1=0.2mm；

　　A2=28+0.20mm,△2=0.（mm；A3=A5=50–0.08mm,△3=△5=-0.04mm；△0=0.45mm。

　　（3）确定协调环公差的分布位置

　　由于A4是特意留下的一个组成环，它的公差大小应在上面分配封闭环公差时，经济合理地统一决定下来。

即：

　　T4=T0-T1-T2-T3-T5=0.50-0.20-0.10-0.05-0.05=0.10（mm）

　　但T4的上下偏差，须满足装配技术条件，因而应通过计算获得，故称其为“协调环”。

由于计算结果通常难以满足标准零件及　　标准量规的尺寸和偏差值，所以有上述尺寸要求的零件不能选作协调环。

　　协调环A4的上下偏差，可参阅图11—7计算。

代入

　　0.45=0.1+0.05-（-0.025-0.025+△4）

　　（4）进行验算

T0=T1+T2+T3+T4+T5=0.20+0.10+0.05+0.10+0.05=0.50mm

　　可见，计算符合装配精度要求。

　　二、选配装配法

　　在成批或大量生产的条件下，对于组成环不多而装配精度要求却很高的尺寸链，若采用完全互换法，则零件的公差将过严，甚至超过了加工工艺的现实可能性。

在这种情况下可采用选择装配法。

该方法是将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，以保证规定的精度要求。

　　选择装配法有三种：

直接选配法、分组装配法和复合选配法。

　　1.直接选配法

　　由装配工人从许多待装的零件中，凭经验挑选合适的零件通过试凑进行装配的方法，这种方法的优点是简单，零件不必要先分组，但装配中挑选零件的时间长，装配质量取决于工人的技术水平，不宜于节拍要求较严的大批量生产。

2.分组装配法

　　在成批大量生产中，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。

　　分组装配在机床装配中用得很少，但在内燃机、轴承等大批大量生产有一定应用。

例如，图11-8a所示活塞与活塞销的连接情况。

根据装配技术要求，活塞销孔与活塞销外径在冷态装配时应有0.0025～0.0075mm的过盈量。

与此相应的配合公差仅为0.005mm。

若活塞与活塞销采用完全互换法装配，且销孔与活塞直径公差按“等公差”分配时，则它们的公差只有0.0025mm。

配合采用基轴制原则，则活塞销外径尺寸d=φ280–0.0025mm，D=φ28-0.0050–0.0075mm。

显然,制造这样精确的活塞销和活塞销孔是很困难的，也是不经济的。

生产中采用的办法是先将上述公差值都增大四倍（d=φ280–0.010mm，D=φ28–0.005–0.015mm）这样即可采用高效率的无心磨和金刚镗去分别加工活塞外圆和活塞销孔，然后用精度量仪进行测量，并按尺寸大小分成四组，涂上不同的颜色，以便进行分组装配。

具体分组情况见表11-1。

从该表可以看出，各组的公差和配合性质与原来要求相同。

表11-1活塞销与活塞销孔直径分组单位：

mm

组别

标志颜色

活塞销直径d

φ280–0.010

活塞销孔直径D

φ28-0.0050–0.0150

配合情况

最小过盈

最大过盈

Ⅰ

红

φ280–0.0025

φ28-0.0050–0.0075

0.0025

0.0075

Ⅱ

白

φ28-0.0025–0.0050

φ28-0.0075–0.0100

Ⅲ

黄

φ28–0.0050–0.0075

φ28-0.0100–0.0125

Ⅳ

绿

φ28–0.0075–0.0100

φ28-0.0125–0.0150

　　采用分组互换装配时应注意以下几点：

（1）为了保证分组后各组的配合精度和配合性质符合原设计要求，配合件的公差应当相等，公差增大的方向要相同，增大的倍数要等于以后的分组数，如图11-8b所示。

（2）分组数不宜多，多了会增加零件的测量和分组工作量，并使零件的贮存、运输及装配等工作复杂化。

　　（3）分组后各组内相配合零件的数量要相符，形成配套。

否则会出现某些尺寸零件的积压浪费现象。

　　分组互换装配适合于配合精度要求很高和相关零件一般只有两三个的大批量生产中。

例如：

滚动轴承的装配等。

　　（三）复合选配法

　　复合选配法是直接选配与分组装配的综合装配法.即预先测量分组,装配时再在各对应组内凭工人经验直接选配。

这一方法的特点是配合件公差可以不等，装配质量高，且速度较快，能满足一定的节拍要求。

发动机装配中，气缸与活塞的装配多采用这种方法。

　　三、修配装配法

　　在单件生产和成批生产中，对那些要求很高的多环尺寸链，各组成环先按经济精度加工，在装配时修去指定零件上预留修配量达到装配精度的方法。

　　由于修配法的尺寸链中各组成环的尺寸均按经济精度加工，装配时封闭环的误差会超过规定的允许范围。

为补偿超差部分的误差，必须修配加工尺寸链中某一组成环。

被修配的零件尺寸叫修配环或补偿环。

一般应选形状比较简单，修配面小，便于修配加工，便于装卸，并对其它尺寸链没有影响的零件尺寸作修配环。

修配环在零件加工时应留有一定量的修配量。

　　生产中通过修配达到装配精度的方法很多，常见的有以下三种：

（一）单件修配法

　　这种方法是将零件按经济精度加工后，装配时将预定的修配环用修配加工来改变其尺寸，以保证装配精度。

　　如图11-4所示，卧式车床前后顶尖对床身导轨的等高要求为0.06mm（只许尾座高），此尺寸链中的组成环有三个：

主轴箱主轴中心到底面高度A1=201mm，尾座底板厚度A2=49mm，尾座顶尖中心到底面距离A3=156mm.A1为减环，A2、A3为增环。

　　若用完全互换法装配，则各组成环平均公差为

　　这样小的公差将使加工困难，所以一般采用修配法，各组成环仍按经济精度加工。

根据镗孔的经济加工精度，取T1=0.1mm,T3=0.1mm,根据半精刨的经济加工精度，取T2=0.15mm。

由于在装配中修刮尾座底板的下表面是比较方便，修配面也不大，所以选尾座底座板为修配件。

　　组成环的公差一般按“单向入体原则”分布，此例中A1、A3系中心距尺寸，故采用“对称原则”分布，A1=205±0.05mm，A3=156±0.05mm。

至于A2的公差带分布，要通过计算确定。

　　修配环在修配时对封闭环尺寸变化的影响有两种情况，一种是封闭环尺寸变大，另一种是封闭环尺寸变小。

因此修配环公差带分布的计算也相应分为两种情况。

　　图11—9所示为封闭公差带与各组成环（含修配环）公差放大后的累积误差之间的关系。

图中T0′、L0max′和L0min′分别为各组成环的累积误差和极限尺寸；Fmax为最大修配量。

　　当修配结果使封闭环尺寸变大,简称“越修越大”，从图11—9a可知：

　　L0max=L0max′=∑Limax-∑Limin

　　当修配结果使封闭环尺寸变小,简称“越修越小”，从图11—9b可知：

　　L0min=L0min′=∑Limin-∑Limax

　　上例中，修配尾座底板的下表面，使封闭环尺寸变小，因此应按求封闭环最小极限尺寸的公式

　　A0min=A2min+A3min-A1max

　　0=A2min+155.95-205.05

　　A2min=49.10mm

　　因为T2=0.15mm，所以A2=49+0.25+0.1mm。

　　修配加工是为了补偿组成累积误差与封闭环公差超差部分的误差，所以最多修配量Fmax=∑Ti-T0=（0.1+0.15+0.1）-0.06=0.29mm,而最小修配量为0。

考虑到车床总装时，尾座底板与床身配合的导轨面还需配刮，则应补充修正，取最小修刮量为0.05mm，修正后的A2尺寸为49+0.3+0.15mm，此时最多修配量为0.34mm。

（二）合并修配法

　　这种方法是将两个或多个零件合并在一起进行加工修配。

合并加工所得的尺寸可看作一个组成环，这样减少了组成环的环数，就相应减少了修配的劳动量。

　　如上例中，为了对尾座底板的修配量，一般先把尾座和底板的配合加工后，配刮横向小导轨，然后再将两者装配为一体，以底板的底面为基准，镗尾座的套筒孔，直接控制尾座套筒孔至底板面的尺寸公差，这样组成环A2、A3合并成一环，仍取公差为0.1mm，其最多修配量=∑Ti-T0=（0.1+0.1）-0.06=0.14mm。

修配工作量相应减少了。

　　合并加工修配法由于零件要对号入座，给组织装配生产带来一定麻烦，因此多用于单件小批生产中。

　　（三）自身加工修配法

　　在机床制造中，有一些装配精度要求，是在总装时利用机床本身的加工能力，“自己加工自己”，可以很简捷地解决，这即是自身加工修配法。

　　例如图11—10所示，在转塔车床上六个安装刀架的大孔中心线必须保证和机床主轴回转中心线重合，而六个平面又必须和主轴中心线垂直。

若将转塔作为单独零件加工出这些表面，在装配中达到上述两项要求，是非常困难的。

当采用自身加工修配法时，这些表面在装配前不进行加工，而是在转塔装配到机床上后，在主轴上装镗杆，使镗刀旋转，转塔作纵向进给运动，依次精镗出转塔上的六个孔；再在主轴上装个能径向进给的小刀架，刀具边旋转边径向进给，依次精加工出转塔的六个平面。

这样可方便地保证上述两项精度要求。

　　修配法的特点是各组成环零、部件的公差可以扩大，按经济精度加工，从而使制造容易，成本低。

装配时可利用修配件的有限修配量达到较高的装配精度要求，但装配中零件不能互换，装配劳动量大（有时需拆装几次），生产率低，难以组织流水生产，装配精度依赖于工人的技术水平。

修配法适用于单件和成批生产中精度要求较高的装配。

　　四、调整装配法

　　在成批大量生产中，对于装配精度要求较高而组成环数目较多的尺寸链，也可以采用调整法进行装配。

调整法与修配法在补偿原则上相似的，只是它们的具体做法不同。

调整装配法也是按经济加工精度确定零件公差的。

由于每一个组成环公差扩大，结果使一部分装配件超差。

故在装配时用改变产品中调整零件的位置或选用合适的调整件以达到装配精度。

　　调整装配法与修配法的区别是，调整装配法不是靠去除金属，而是靠改变补偿件的位置或更换补偿件的方法来保证装配精度。

　　根据补偿件的调整特征，调整法可分为可动调整，固定调整和误差抵消调整三种装配方法。

（一）可动调整装配法

　　用改变调整件的位置来达到装配精度的方法，叫做可动调整装配法。

调整过程中不需要拆卸零件，比较方便。

　　采用可动调整装配法可以调整由于磨损、热变形、弹性变形等所引起的误差。

所以它适用于高精度和组成环在工作中易于变化的尺寸链。

　　机械制造中采用可动调整装配法的例子较多。

例如图11－11a依靠转动螺钉调整轴承外环的位置以得到合适的间隙；图11－11b是用调整螺钉通过垫板来保证车床溜板和床身导轨之间的间隙；图11－11c是通过转动调整螺钉，使斜楔块上、下移动来保证螺母和丝杠之间的合理间隙。

（二）固定调整装配法

　　固定调整装配法是尺寸链中选择一个零件（或加入一个零件）作为调整环，根据装配精度来确定调整件的尺寸，以达到装配精度的方法。

常用的调整件有：

轴套、垫片、垫圈和圆环等。

　　例如图11－12所示即为固定调整装配法的实例。

当齿轮的轴向窜动量有严格要求时，在结构上专门加入一个固定调整件，即尺寸等于A3的垫圈。

装配时根据间隙的要求，选择不同厚度的垫圈。

调整件预先按一定间隙尺寸作好，比如分成：

3.1，3.2，3.3，…，4.0mm等，以供选用。

在固定调整装配法中，调整件的分级及各级尺寸的计算是很重要的问题，可应用极大极小法进行计算。

计算方法请参考有关文献。

　　（三）误差抵消调整装配法

　　误差抵消调整法是通过调整某些相关零件误差的方向，使其互相抵消。

这样各相关零件的公差可以扩大，同时又保证了装配精度。

　　图11－13所示为用这种方法装配的镗模实例。

图中要求装配后二镗套孔的中心距为100±0.015mm，如用完全互换装配法制造则要求模板的孔距误差和二镗套内、外圆同轴度误差之总和不得大于±0.015mm，设模板孔距按100±0.009mm，镗套内、外圆的同轴度允差按0.003mm制造，则无论怎样装配均能满足装配精度要求。

但其加工是相当困难的，因而需要采用误差抵消装配法进行装配。

　　图11－13中O1、O2为镗模板孔中心，O1′、O2′为镗套内孔中心。

装配前先测量零件的尺寸误差及位置误差，并记上误差的方向，在装配时有意识地将镗套按误差方向转过α1、α2角，则装配后二镗套孔的孔距为

　　O1′O2′＝O1O2－O1O1′cosα1+O2O2′cosα2

　　设O1O2＝100.15mm，二镗套孔内、外圆同轴度为0.015mm，装配时令α1＝60°、α2＝120°

　　则　O1′O2′＝100.15－0.015cos60°＋0.015cos120°＝100mm

　　本例实质上是利用镗套同轴度误差来抵消模板的孔距误差，其优点是零件制造精度可以放宽，经济性好，采用误差抵消装配法装配还能得到很高的装配精度。

但每台产品装配时均需测出整体优势误差的大小和方向，并计算出数值，增加了辅助时间，影响生产效率，对工人技术水平要求高。

因此，除单件小批生产的工艺装备和精密机床采用此种方法外，一般很少采用。