第七章裝配工藝基礎和裝配尺寸鏈

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1、.第七章第七章 裝配工藝基礎和裝配尺裝配工藝基礎和裝配尺寸鏈寸鏈第一節第一節 概述概述第二節第二節 建立裝配尺寸鏈的方法建立裝配尺寸鏈的方法第三節第三節 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法解裝配尺寸鏈解裝配尺寸鏈第四節第四節 裝配工藝規程的制訂裝配工藝規程的制訂第五節第五節 產品的結構工藝性產品的結構工藝性.第一節第一節 概述概述一、裝配的概念一、裝配的概念任何機器都是由若干零件、組件和部件組成的。按規定的技術要求，將零件、組件和部件進行配合和連接，使之成為半成品或成品的工藝過程稱為裝配。把零件、組件裝配成部件的過程稱為部件裝配，零件、組件和部件裝配成為最終產品的過程稱為總裝配。裝配是機械制

2、造過程中的最后一個階段。為了使產品達到規定的技術要求。裝配不僅是零件、組件和部件的配合和連接等過程，還應包括調整、檢驗、試驗、涂飾和包裝等工作。.二、裝配精度二、裝配精度裝配精度是裝配工藝的質量指標，可根據機器的工作性能來確定。正確地規定機器和部件裝配精度是產品設計的重要環節之一，不僅關系到產品質量，也影響產品制造的經濟性。裝配精度是制訂裝配工藝規程的主要依據，也是選擇合理的裝配方法和確定零件加工精度的依據。所以，應正確規定機器的裝配精度。對于一些標準化、通用化和系列化的產品，如通用機床和減速器等，它們的裝配精度可根據國家標準和行業標準來制訂。對于沒有標準可循的產品，其裝配精度可根據用戶的使用

3、要求，參照經過實踐檢驗過的類似部件或產品的已有數據，采用類比法確定。.歸納起來，裝配精度包括零部件間的配合精度和接觸精度、位置尺寸精度和位置精度、相對運動精度等。1 1、零件間的配合精度和接觸精度、零件間的配合精度和接觸精度零件間的配合精度是指配合面間達到規定的間隙或過盈的要求。它影響配合性質和配合質量。零件間的接觸精度是指配合表面、接觸表面和連接表面達到規定的接觸面積大小與接觸點分布的情況。它影響接觸剛度和配合質量。2 2、零部件間的位置尺寸精度和位置精度、零部件間的位置尺寸精度和位置精度零部件間的位置尺寸精度是指零部件間的距離精度。.零部件間的位置精度包括平行度、垂直度、同軸度和各種跳動。

4、3 3、零部件間的相對運動精度、零部件間的相對運動精度相對運動精度是指有相對運動的零部件間在運動方向和運動速度上的精度。.三、裝配精度與零件精度的關系三、裝配精度與零件精度的關系機器和部件是由零件裝配而成的。顯然，零件的精度特別是關鍵零件的加工精度對裝配精度有很大影響。一般而言，多數的裝配精度是和它相關的若干個零部件的加工精度有關的。圖7-1.當遇到有些要求較高的裝配精度，如果完全靠相關零件的制造精度來直接保證，則零件的加工精度將會很高，給加工帶來較大困難。四、裝配尺寸鏈的概念四、裝配尺寸鏈的概念圖7-2.第二節第二節 建立裝配尺寸鏈的方法建立裝配尺寸鏈的方法建立裝配尺寸鏈就是根據封閉環裝配精

5、度，查找組成環相關零件的設計尺寸，并畫出尺寸鏈圖，判別組成環的性質(判別增減環)。一、長度尺寸鏈的建立方法一、長度尺寸鏈的建立方法(一一)建立長度尺寸鏈的實例和步驟建立長度尺寸鏈的實例和步驟圖7-3.圖7-4.p例例7-17-1：圖7-4-a-所示為某減速器的齒輪軸組件裝配示意圖。齒輪軸1在兩個滑動軸承2和5中轉動，兩軸承又分別壓入左箱體3和右箱體4的孔內，裝配要求是齒輪軸臺肩和軸承端面間的軸向間隙為0.20.7mm，試建立以軸向間隙為裝配精度的尺寸鏈。解：解：一般按下列步驟建立尺寸鏈。1 1、確定封閉環2 2、查找組成環(1)查找相關零件(2)確定相關零件上的相關尺寸3 3、畫尺寸鏈圖并確定

6、組成環的性質.p例例7-27-2：圖7-5.(二二)建立長度尺寸鏈的實例和步驟建立長度尺寸鏈的實例和步驟1 1、幾何公差環的特點幾何公差環的特點幾何公差環可看做公稱尺寸為零的尺寸環。若幾何公差的上、下極限偏差對稱分布，如同軸度和對稱度等，那么無論把該環定為增環還是減環，它們對封閉環的影響將是相同的。因此，上、下極限偏差對稱分布的幾何公差環，可以不必判定其是增環還是減環，任意假定都可以。若幾何公差的上、下極限偏差雖是對稱分布，而實際上是只允許單向極限偏差的環，那么就必須判定其是增環還是減環，并限制其出現另一方向的極限偏差。判定方法見角度尺寸鏈。.2 2、配合間隙環的特點、配合間隙環的特點配合間隙

7、環是指間隙配合時，因軸比孔小，引起軸的軸線和孔的軸線的偏移量。因為軸和孔的公稱尺寸相同，所以配合間隙環的公稱尺寸也為零。判別配合間隙環性質的方法取決于作用力(如重力)方向，按實際偏移方向畫出該環，再按一般長度尺寸環的判別方法確定其性質。實際上，配合間隙環本身就是軸和孔的直徑組成的封閉環。該封閉環通過使軸線產生偏移又成為另一裝配尺寸鏈的組成環，這種尺寸鏈之間通過封閉環的聯系形式，在機器的裝配尺寸鏈中常會遇到。.圖7-6.(三三)查找組成環的原則查找組成環的原則建立裝配尺寸鏈的關鍵是查找組成環。通過上述分析，歸納起來，查找組成環的原則有：u(1)封閉原則u(2)環數最少原則u(3)精確原則u(4)

8、多方向原則圖7-7.二、角度尺寸鏈的建立方法二、角度尺寸鏈的建立方法 (一一)建立角度尺寸鏈的實例和步驟建立角度尺寸鏈的實例和步驟建立角度尺寸鏈的步驟和建立長度尺寸鏈的步驟一樣，也是先確定封閉環，再查找組成環，最后畫出尺寸鏈圖。p例例7-37-3：臥式車床精度標準G13項橫刀架橫向移動對主軸軸線的垂直度，公差為0.02mm/300mm(偏差方向90)，如表7-1所示。試建立該項要求的裝配尺寸鏈。為了討論方便，現把G13項要求中的改成如圖7-8所 示的0(因對頂角相等，所以0=)。.圖7-8圖7-9.(二二)判別角度尺寸鏈組成環性質的方法判別角度尺寸鏈組成環性質的方法常見的幾何公差環有垂直度、平

9、行度、直線度和平面度等，它們都是角度尺寸環。其中，垂直度相當于角度為90的環，平行度相當于角度為0的環，直線度或平面度相當于角度為0或180的環。下面介紹幾種常用的判別角度環性質的方法。u1 1、直觀法、直觀法直觀法直觀法：直接在角度尺寸鏈的平面圖中，根據角度環的增加或減少來判別其對封閉環的影響，從而確定其性質的方法稱為直觀法。.直觀法判別組成環性質的特點有：u1)直接在裝配示意圖中的尺寸鏈圖上判別組成環性質。u2)平行度環看成角度很小的環，并約定其角頂的位置，一般角頂的位置取在尺寸鏈中垂直度環角頂較多的一邊，然后再判別其性質。u3)垂直度環按實際所在位置判別其性質。圖7-10.2 2、公共角

10、頂法、公共角頂法公共角頂法公共角頂法：公共角頂法是把角度尺寸鏈的各環畫成具有公共角頂形式的尺寸鏈圖，進而再判別其組成環的性質。由于角度尺寸鏈一般都具有垂直度環，而垂直度環都有角頂，所以常以垂直度環的角頂作為公共角頂。尺寸鏈中的平行度環也看成角度很小的環，并約定公共角頂作為平行度環的角頂。.圖7-11圖7-12.公共角頂法判別組成環性質的特點有：u1)先在裝配示意圖上畫出各角度環。u2)選定任一垂直度環的角頂作為公共角頂，依次畫出全部角度環。平行度環可看成角度很小的環。u3)滿足“環數最少”原則。u4)畫出具有公共角頂的尺寸鏈圖后，可用類似長度尺寸鏈的方法判別組成環的性質。.3 3、角度轉化法、

11、角度轉化法直觀法和公共角頂法都是把角度尺寸鏈中的平行度環轉化成小角度環，再判別組成環性質。但是，在實際的工藝測量時，常和上述情況相反，是用直角尺把垂直度轉化成平行度來測量的。圖7-13.圖7-14.角度轉化法判別組成環性質的特點有：u1)用直角尺將尺寸鏈中所有垂直度都轉化為平行度。u2)滿足“環數最少”原則。為此，應使尺寸鏈中的兩垂直度環在同一象限內。u3)用角度轉化法畫出全部環為平行度的尺寸鏈圖后，可用類似長度尺寸鏈的方法判別組成環的性質。.(三三)角度尺寸鏈的線性化角度尺寸鏈的線性化上述介紹的判別組成環性質的方法都是希望用類似長度尺寸鏈的方法解決角度尺寸鏈問題。三、平面尺寸鏈簡介三、平面尺

12、寸鏈簡介圖7-15.第三節第三節 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法解裝解裝配尺寸鏈配尺寸鏈在機械制造中，達到裝配尺寸鏈封閉環要求的常用方法有：互換裝配法(包括完全互換裝配法和大數互換裝配法)、分組裝配法、修配裝配法和調整裝配法等，現分述如下。一、互換裝配法一、互換裝配法按互換程度的不同，互換裝配法有完全互換裝配法和大數互換裝配法兩種。.(一一)完全互換裝配法完全互換裝配法1 1、概念概念及及尺寸鏈的計算方法尺寸鏈的計算方法完全互換裝配法完全互換裝配法：在全部產品中，裝配時各組成環不需挑選或改變其大小或位置，裝入后即能達到封閉環的公差要求，這種裝配方法稱為完全互換裝配法。選擇完全互換裝配法時

13、，采用極值公差公式計算。為保證裝配精度要求，尺寸鏈中封閉環的極值公差應小于或等于封閉環的公差要求值。當遇到反計算形式時，可按“等公差”原則先求出各組成環的平均極值公差。除采用“等公差”方法外，也有采用“等精度”法的。.2 2、完全互換裝配法的、完全互換裝配法的特點特點及及應用場合應用場合完全互換裝配法的特點有：裝配質量穩定可靠，對裝配工人的技術等級要求較低，裝配工作簡單、經濟、生產率高，便于組織流水裝配和自動化裝配，又可保證零、部件的互換性，便于組織專業化生產和協作生產，容易解決備件供應。因此，完全互換裝配法是比較先進和理想的裝配方法。但是，當封閉環要求較嚴和組成環數目較多時，會提高零件的精度

14、要求，加工比較困難。因此，只要各組成環的加工在技術上有可能，且經濟上合理時，應該盡量優先采用完全互換裝配法，尤其在成批、大量生產時更應如此。.(二二)大數互換裝配法大數互換裝配法1 1、概念概念及及尺寸鏈的計算方法尺寸鏈的計算方法大數互換裝配法大數互換裝配法：大數互換裝配法是指在絕大多數產品中，裝配時的各組成環不需挑選或改變其大小或位置，裝入后即能達到封閉環的公差要求。大數互換裝配法是采用統計公差公式計算。為保證絕大多數產品的裝配精度要求，尺寸鏈中封閉環的統計公差應小于或等于封閉環的公差要求值。當遇到反計算形式時，可按“等公差”原則先求出各組成環的平均統計公差。.2 2、大數互換裝配法的、大數

15、互換裝配法的特點特點及及應用場合應用場合大數互換裝配法的特點和完全互換裝配法的特點相似，只是互換程度不同。由于大數互換裝配法采用統計公差公式計算，因而擴大了組成環的公差，尤其是在環數較多，組成環又呈正態分布時，擴大的組成環公差最顯著，因而對組成環的加工更為方便。但是，會有少數產品超差。為了避免超差，采用大數互換裝配法時，應具有相應的工藝措施。只有當放大組成環公差所得到的經濟效果超過為避免超差所采取的工藝措施化的代價后，才可能采用大數互換裝配法。大數互換裝配法常應用于生產節拍不是很嚴格的成批生產中。.二、分組裝配法二、分組裝配法 (一一)概念概念分組裝配法是先將組成環的公差相對于互換裝配法所求之

16、值增大若干倍，使其能較經濟地加工；然后，將各組成環按其實際尺寸大小分為若干組，各對應組進行裝配，從而達到封閉環公差要求。由于分組裝配法中，同組零件具有互換性，所以它又稱為分組互換法。分組裝配法采用極值公差公式計算。(二二)尺寸鏈的計算方法尺寸鏈的計算方法.圖7-16.正確采用分組裝配法的關鍵，是保證分組后各對應組的配合性質和配合公差滿足設計要求。同時，對應組內相配件的數量要配套。為此，應滿足以下條件：u1)配合件的公差應相等，公差要向同方向增大，增大的倍數應等于分組數。u2)由于裝配精度取決于分組公差，故配合件的表面粗糙度和形狀公差均需與分組公差相適應，不能隨尺寸公差的增大而放大。u3)為保證

17、對應組內相配件的數量要配套，相配件的尺寸分布應相同，如同為正態分布或同方向的偏態分布；否則，將產生剩余零件。.圖7-17.(三三)分組裝配法的特點及應用場合分組裝配法的特點及應用場合 分組裝配法可降低對組成環的加工要求，而不降低裝配精度。但是，分組裝配法增加了測量、分組和配套工作。當組成環數較多時，這種工作就會變得非常復雜。所以，分組裝配法適用于成批、大量生產中封閉環公差要求很嚴、尺寸鏈組成環很少的裝配尺寸鏈中。例如，精密偶件的裝配、精密機床中精密件的裝配和滾動軸承的裝配等。(四四)分組裝配法的其他類似形式分組裝配法的其他類似形式1 1、直接選擇裝配法、直接選擇裝配法2 2、選擇裝配法、選擇裝

18、配法.三、修配裝配法三、修配裝配法(簡稱修配法簡稱修配法)(一一)基本概念基本概念修配裝配法是將尺寸鏈中各組成環的公差相對于互換裝配法所求之值增大，使其能按該生產條件下較經濟的公差制造，裝配時去除補償環(預先選定的某一組成環)部分材料以改變其實際尺寸，使封閉環達到其公差與極限偏差要求。補償環(或稱修配環)是用來補償其他各組成環由于公差放大后所產生的累積誤差。因修配裝配法是逐個修配，所以零件不能互換。修配裝配法通常采用極值公差公式計算。.(二二)選擇補償環和確定其尺寸及極限偏差選擇補償環和確定其尺寸及極限偏差采用修配裝配法的關鍵是正確選擇補償環和確定其尺寸及極限偏差。1 1、選擇補償環、選擇補償

19、環選擇補償環應滿足以下要求：u1)要便于裝拆，易于修配。一般應選形狀比較簡單、修配面較小的零件。u2)盡量不選公共組成環。2 2、確定補償環的尺寸及極限偏差、確定補償環的尺寸及極限偏差第1種情況是：越修配補償環，封閉環尺寸越大，簡稱“越修越大”。第二種情況是：越修配補償環，封閉環尺寸越小，簡稱“越修越小”。.圖7-18.(三三)尺寸鏈的計算步驟和方法尺寸鏈的計算步驟和方法p例7-4：圖7-2a所示為臥式車床床頭和尾座兩頂尖的等高度要求為00.06mm(只許尾座高)的結構示意圖。已知：A1=202mm，A2=46mm，A3=156mm。根據本章第二節所述，建立如圖7-2b所示的裝配尺寸鏈。其中，

20、封閉環 ；A1為減環,1=-1；A2、A3為增環，2=3=+1。若按完全互換法用極值公差公式計算，各組成環的平均公差為顯然，由于組成環的平均公差太小，加工困難，不宜用完全互換法，現采用修配裝配法。mm006.000Amm02.0306.00L，avmTT.解：解：具體計算步驟和方法如下：(1)選擇補償環(2)確定各組成環公差(3)計算補償環A2的最大修配量(4)確定除補償環以外各組成環的極限偏差(5)計算補償環A2的尺寸及極限偏差1)判別補償環A2修配時對封閉環A0的影響。2)計算補償環尺寸及極限偏差。.例例7-57-5：圖7-19圖7-20.(四四)修配法的特點及應用場合修配法的特點及應用場

21、合修配裝配法可降低對組成環的加工要求，利用修配補償環的方法可獲得較高的裝配精度，尤其是尺寸鏈中環數較多時，其優點更為明顯。但是，修配工作需要技術熟練的工人，又大多是手工操作，逐個修配，所以生產率低，沒有一定的生產節拍，不易組織流水裝配，產品沒有互換性。因此，在大批大量生產中很少采用修配法，在單件小批生產中則廣泛采用修配法。在中批生產中，一些封閉環要求較嚴的多環裝配尺寸鏈大多采用修配法。.(五五)修配法的種類修配法的種類在實際生產中，修配的方式較多，常見的有以下三種:1 1、單件修配法、單件修配法2 2、合并加工修配法、合并加工修配法3 3、自身加工修配法、自身加工修配法圖7-21.四、調整裝配

22、法四、調整裝配法(簡稱調整法簡稱調整法)(一一)基本概念基本概念調整法是將尺寸鏈中各組成環的公差相對于互換裝配法所求之值增大，使其能按該生產條件下較經濟的公差制造，裝配時用調整的方法改變補償環(預先選定的某一組成環)的實際尺寸或位置，使封閉環達到其公差與極限偏差要求。(二二)可動調整法可動調整法采用調整的方法改變補償環的位置，使封閉環達到其公差與極限偏差要求的方法，稱為可動調整法。.圖7-22圖7-23.(三三)固定調整法固定調整法1 1、基本概念、基本概念固定調整法：固定調整法：采用調整的方法改變補償環的實際尺寸，使封閉環達到其公差與極限偏差要求的方法，稱為固定調整法。2 2、確定補償環的組

23、數和各組的尺寸、確定補償環的組數和各組的尺寸u(1)確定補償環的組數u(2)計算各組補償環的尺寸3 3、尺寸鏈的計算步驟和方法、尺寸鏈的計算步驟和方法.圖7-24.4 4、固定調整法的特點及應用場合、固定調整法的特點及應用場合固定調整法可降低對組成環的加工要求，利用調整的方法改變補償環的實際尺寸，從而獲得較高的裝配精度，尤其是尺寸鏈中環數較多時，其優點更為明顯。固定調整法在裝配時不必修配補償環，沒有修配法的一些缺點，所以在大批大量生產中采用較多。固定調整法又沒有可動調整法中改變位置的補償件，因而剛性較好，結構比較緊湊。但是，固定調整法在調整時要拆換補償環，裝拆和調整比較費事，所以設計時要選擇裝

24、折方便的結構。固定調整法常用于大批大量生產和中批生產，以及封閉環要求較嚴的多環裝配尺寸鏈中，尤其是在比較精密的機械傳動中用調整法還能補償使用過程中的磨損和誤差，恢復原有精度。.(四四)誤差抵消調整法誤差抵消調整法誤差抵消調整法是通過調整幾個補償環的相互位置，使其加工誤差相互抵消一部分，從而使封閉環達到其公差與極限偏差要求的方法。誤差抵消調整法和可動調整法相似，所不同的是補償環是矢量，且多于一個。常見的補償環是軸承件的跳動量、偏心量和同軸度等。.圖7-25.五、裝配方法的選擇五、裝配方法的選擇選擇裝配方法的出發點是使產品制造的全過程達到最佳效果。具體考慮的因素有：封閉環公差要求(裝配精度)、結構

25、特點(組成環環數等)、生產類型及具體生產條件。一種產品究竟采用何種裝配方法來保證裝配精度，通常在設計階段即應確定。.第四節第四節 裝配工藝規程的制訂裝配工藝規程的制訂裝配工藝規程是指導裝配生產的主要技術文件，制訂裝配工藝規程是生產技術準備工作中的一項重要工作。裝配工藝規程對保證裝配質量、提高裝配生產率、縮短裝配周期、減輕工人的勞動強度、縮小裝配占地面積和降低成本等都有重要的影響。.一、制訂裝配工藝規程的基本要求及主要依據一、制訂裝配工藝規程的基本要求及主要依據(一一)基本要求基本要求具體要求包括：u1)保證產品裝配質量。u2)提高生產率。u3)減少裝配成本。(二二)主要依據主要依據(即原始資料

26、即原始資料)1 1、產品的裝配圖樣及驗收技術條件、產品的裝配圖樣及驗收技術條件2 2、產品的生產綱領、產品的生產綱領3 3、現有生產條件和標準資料、現有生產條件和標準資料.二、制訂裝配工藝規程的步驟、方法和內容二、制訂裝配工藝規程的步驟、方法和內容1 1、熟悉和分析產品的裝配圖樣及驗收技術條件、熟悉和分析產品的裝配圖樣及驗收技術條件u1)了解產品及部件的具體結構、裝配技術要求和檢查驗收的內容及方法。u2)審查產品的結構工藝性。u3)研究設計人員所確定的裝配方法，進行必要的裝配尺寸鏈分析與計算。2 2、確定裝配方法與裝配組織形式、確定裝配方法與裝配組織形式3 3、劃分裝配單元和確定裝配順序、劃分

27、裝配單元和確定裝配順序.圖7-26.圖7-27.圖7-28.圖7-29.4 4、裝配工序的劃分與設計、裝配工序的劃分與設計工序設計的主要內容有：u1)制訂工序的操作規范。u2)選擇設備與工藝裝備。u3)確定工時定額，并協調各工序內容。5 5、填寫工藝文件、填寫工藝文件6 6、制訂產品檢測與試驗規范、制訂產品檢測與試驗規范它包括：u1)檢測和試驗的項目及檢驗質量指標。u2)檢測和試驗的方法、條件與環境要求。u3)檢測和試驗所需工藝裝備的選擇或設計。u4)質量問題的分析方法和處理措施。.第五節第五節 產品的結構工藝性產品的結構工藝性一、產品結構工藝性的一、產品結構工藝性的概念概念產品結構工藝性是指

28、所設計的產品在能滿足使用要求的前提下，制造、維修的可行性和經濟性。它包括產品生產工藝性和產品使用工藝性，前者是指其制造過程中的難易程度與經濟性，后者則指其在使用過程中維護保養和修理的難易程度與經濟性。產品生產工藝性除零件結構工藝性外，還包括產品結構的裝配工藝性。.二、產品結構的二、產品結構的裝配工藝性裝配工藝性裝配對產品結構的要求，主要是要容易保證裝配質量、裝配的生產周期要短、裝配勞動量要少。歸納起來，有以下七條具體要求：u(1)結構的繼承性好和“三化”程度高u(2)能分解成獨立的裝配單元圖7-30.u(3)各裝配單元要有正確的裝配基準圖7-31.u(4)要便于裝拆和調整圖7-32.圖7-33圖7-34.圖7-35圖7-36.u(5)減少裝配時的修配工作和機械加工圖7-37u(6)滿足裝配尺寸鏈“環數最少原則”u(7)各種連接的結構形式應便于裝配工作的機械化和自動化