机械装配工艺

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装配工艺规程制定第九章机械装配工艺本章要点装配方法装配尺寸链

19.1.1各种生产类型的装配特点装配：按照规定的程序和技术要求，将零件进行配合和连接使之成为机器或部件的过程。装配是机器制造中的后期工作，是决定产品质量的关键环节。装配单元：零件、套件、组件、部件、机器。部装：组成部件的过程称为部件装配。总装：组成整台机器的过程称为总装配。1.装配工作的主要内容：（1）清洗作用、方法（2）连接连接方式（3）校正找正、找平（4）调整具体调节（5）配作组合加工（6）平衡动静平衡（7）验收和试验涂漆、包装等9.1机械装配基本问题概述

29.1.1各种生产类型的装配特点2.装配生产类型：按生产批量分（1）大批、大量生产（2）成批生产（3）单件小批生产9.1机械装配基本问题概述3.各种生产类型的装配特点：表9.1

39.1.2零件精度与装配精度的关系装配精度：9.1机械装配基本问题概述尺寸精度：一定的尺寸要求、一定的配合。相互位置精度：平行度、垂直度、同轴度等。相互运动精度：传动精度、回转度等。

4机器装配精度分析回转台床鞍升降台αPα0αTαRαS图9-1卧式万能铣床工作台面对升降台垂直移动的垂直度要求千分表直角尺工作台移动方向影响装配精度的因素零件的加工精度（与多个零件精度有关，图6-1）装配方法与装配技术零件间的接触质量力、热、内应力引起的零件变形旋转零件的不平衡

59.1机械装配基本问题概述9.1.2装配中的连接方式固定连接活动连接可拆卸连接不可拆卸连接固定不可拆卸连接方法：焊接、铆接、过盈配合、金属镶嵌件铸造粘合等固定可拆卸连接方法：过渡配合、螺纹连接、圆锥连接等活动可拆卸连接方法：间隙配合等活动不可拆卸连接方法：滚珠轴承、滚柱轴承等。

6装配工艺系统图机械装配工艺过程为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。图装配单元通常可划分为五个等级，即零件、套件、组件、部件和机器（图9-2)基准零件机器零件零件零件零件零件部件部件组件套件零件图9-2机器装配系统示意图

7套件与组件示例机械装配工艺过程图9-3套件和组件示例a）套件b）组件

8装配方法工艺特点适用范围表9-2常用装配方法及其适用范围完全互换法①配合件公差之和小于/等于规定装配公差；②装配操作简单；便于组织流水作业和维修工作大批量生产中零件数较少、零件可用加工经济精度制造者，或零件数较多但装配精度要求不高者不完全(部分)互换法①配合件公差平方和的平方根小于/等于规定的装配公差；②装配操作简单，便于流水作业；③会出现极少数超差件大批量生产中零件数略多、装配精度有一定要求，零件加工公差较完全互换法可适当放宽；完全互换法适用产品的其它一些部件装配分组选配法①零件按尺寸分组，将对应尺寸组零件装配在一起；②零件误差较完全互换法可以大数倍适用于大批量生产中零件数少、装配精度要求较高又不便采用其它调整装置的场合修配法预留修配量的零件，在装配过程中通过手工修配或机械加工，达到装配精度用于单件小批生产中装配精度要求高的场合调整法装配过程中调整零件之间的相互位置，或选用尺寸分级的调整件，以保证装配精度动调整法多用于对装配间隙要求较高并可以设置调整机构的场合；静调整法多用于大批量生产中零件数较多、装配精度要求较高的场合9.2保证装精度的方法

9装配尺寸链的建立装配尺寸链组成的最短路线（最少环数）原则9.2.1互换法确定封闭环：通常装配尺寸链封闭环就是装配精度要求装配尺寸链查找方法：取封闭环两端的零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为联系线索，分别查明装配关系中影响装配精度要求的那些有关零件，直至找到同一基准零件或同一基准表面为止。所有零件上连接两个装配基准面间的位置尺寸和位置关系，便是装配尺寸链的组成环。组成装配尺寸链时，应使每个有关零件只有一个尺寸列人装配尺寸链（又称“一件一环”原则）。相应地，应将直接连接两个装配基准面间的那个位置尺寸或位置关系标注在零件图上零件按一定公差加工后，直接装配（不经任何修配和调整）就能达到装配精度的装配方法。

10完全互换法采用极值算法计算装配尺寸链封闭环公差的分配1）当组成环是标准尺寸时（如轴承宽度，挡圈的厚度等），其公差大小和分布位置为确定值2）某一组成环是不同装配尺寸链公共环时，其公差大小和位置根据对其精度要求最严的那个尺寸链确定3）在确定各待定组成环公差大小时，可根据具体情况选用不同的公差分配方法，如等公差法，等精度法或按实际加工可能性分配法等4）各组成环公差带位置按入体原则标注，但要保留一环作“协调环”，协调环公差带的位置由装配尺寸链确定。协调环通常选易于制造并可用通用量具测量的尺寸。9.2.1互换法

11完全互换法完全互换法的优点：1）装配过程简单，生产率高；2）对操作工人技术水平要求不高；3）便于组织流水装配和自动化装配；4）便于实现零部件专业化协作生产；5）备件供应方便。9.2.1互换法完全互换法的缺点：当装配精度要求高，且组成零件数目又较多时，对零件的加工精度要求高，造成零件加工困难，甚至无法加工，难以实现对零件的经济精度要求。完全互换法的应用范围：适用于大批、大量生产中装配精度要求高且装配尺寸链组成环数目很少的组合或装配精度要求不高的多环尺寸链组合。

12完全互换法完全互换法的计算公式：装配公差应大于或等于相关零件公差之和，即9.2.1互换法正计算法：已知产品装配图和全部零件图，要验证组成环公差、基本偏差的规定是否正确，是否满足装配精度要求。反计算法：相依尺寸——组成环中抽出的一环。常用在产品设计阶段，根据装配指标确定组成环公差，然后将其基本尺寸及其偏差标注到零件图上。确定组成环公差的方法有等公差法、等精度法和相依尺寸法。相依尺寸法：

13完全互换法9.2.1互换法协调环（相依尺寸）基本尺寸及偏差的计算。相依尺寸法：当协调环（相依尺寸）为增环时：当协调环（相依尺寸）为减环时：

14完全互换法9.2.1互换法

15完全互换法9.2.1互换法

16不完全（部分）互换法9.2.1互换法1.装配公差（封闭环公差）与各有关零件相关公差之间的关系计算公式：采用概率算法计算装配尺寸链封闭环公差分配原则同完全互换法2.各环算术平均值之间的关系3.各环平均（中间）偏差之间的关系各环公差的标注：关于平均尺寸双向对称分布，即AiM±Ti/2(或A0±T0/2)

17不完全（部分）互换法9.2.1互换法采用概率法计算时，可先估算各组成环公差的平均值（即按等公差原则），公式为：若平均公差满足经济精度要求，可按各组成环加工的难易程度合理调整公差。可得相依尺寸公差法试凑组成环公差由式

18不完全（部分）互换法9.2.1互换法

19不完全（部分）互换法9.2.1互换法

20选配法的实质：1）能达到很高的装配精度；2）不增加零件机械加工难度和成本。9.2.2选配法选配法的种类：选配法的应用范围：适用于成批和大批、大量生产中组成零件不太多但装配精度要求很高的场合。选配法的优点：1）零件按经济精度加工（放大组成环公差至经济精度）；2）选择性（即选择合适的零件）装配。1）直接选配法——不分组，直接选配。2）分组选配法（分组互换法）——按经济精度加工测量分组对应组装配。3）复合选配法（组内选配法）——测量分组＋组内直接选配。

21分组选配的一般要求：9.2.2选配法1）要保证分组后各组的配合精度性质与原来要求相同①配合件的公差范围应相等；②公差的增加方向应相同；③公差增大的倍数应相同（增大倍数＝分组数）。如图所示的孔轴间隙配合，假设孔和轴的公差按完全互换法的要求为T孔和T轴，令T孔＝T轴＝T。装配后的最大、最小间隙分别为⊿max、⊿min。加工后将孔、轴按尺寸大小分为n组，每组公差仍为T孔′/n＝T轴′/n＝T.再按对应组装配。对第k组，装配后的最大、最小间隙分别为⊿kmax、⊿kmin如果T太小，加工困难，可用分组选配法装配。先将孔、轴公差在同一方向放大到经济加工精度（假设放大了n倍），即T′＝nT。可见：加工前后将孔和轴的配合精度和配合性质是不变的。

22分组选配的一般要求：9.2.2选配法2）要保证零件分组后在装配时能够相配（即各组相配零件数量相匹配）如果零件的加工尺寸服从正态分布，则零件分组后是可以相互配套的，即各相应组相配零件的数量是大致相等的。解决分组后零件不配套的措施：但是，如果受某些因素（特别是系统误差）的影响，则会造成各相配零件尺寸偏离正态分布，因而组成各对应尺寸组中相配零件数量不等或不相匹配，故而出现装配时零件不配套的情况，如图所示。累积到一定数量的不配套零件后，专门加工一批相应零件来与之配套，避免造成零件的积压和浪费。

23分组选配的一般要求：9.2.2选配法3）分组数不宜太多若分组数太多，则零件的测量、分组、保管、运输工作复杂，容易造成生产紊乱。分组原则：只要将零件的尺寸公差放大到经济加工精度（即容易加工）就行。4）配合件的表面粗糙度、形状和位置误差必须保证原设计要求，决不能随着公差的放大而降低表面粗糙度要求和放大形状、位置误差。5）应严格组织对零件的材料、分组、标记、保管和运输工作。

24例：发动机中活塞销与销孔的配合精度很高活塞销与销孔的基本尺寸d、D均为Φ28，装配技术要求：冷态装配时销与销孔间的过盈量为0.0025~0.0075.若活塞销与销孔采用完全互换法装配，其公差按“等公差法”分配，则有故按基轴制标注偏差，则有这样精确的销子是很难加工的。

25例：发动机中活塞销与销孔的配合精度很高解决办法：加工时将活塞销与销孔的公差值均按同方向（尺寸减小方向）放大4倍，即然后，将活塞销与销孔测量，按尺寸大小分成4组（采用不同颜色标识），采用分组法装配。分组情况见表9.2。这样，活塞销外圆可采用无心外圆磨削加工，活塞销孔可采用金刚镗加工。组号1234活塞销直径活塞销孔直径

26分组选配法的特点：１.零件制造精度不高，却可获得很高的装配精度；2.组内零件可以互换，装配效率高；３.增加零件测量、分组、存贮、运输工作量，分组数不宜太多。必须满足的几个条件：（1）相配件的公差应相等；（2）相配件公差应同向扩大，分组数与扩大的倍数相等；（3）相配件具有完全相同的对称尺寸分布曲线；（4）相配件形位公差表面粗糙度等，仍按图纸要求加工。适于大批量生产中组成环少而装配精度特别高的情况

27注意以下三点：（1）正确选择修配对象应选便于装拆、修配与测量的，不需热处理、非公共环做修配环。（2）修配件余量要经过装配尺寸链计算修配量太小，不能满足装配精度要求；修配量过大，工人修配工作量过大。（3）尽量利用机械加工代替手工修配9.2.３修配法单件小批生产中，组成环较多装配精度很高的产品，常用修配法装配。此时各组成环先按经济精度加工，装配时根据实测结果对某一组成环（此环叫“修配环”）进行修配，以达到装配精度要求。增加了修配量，装配效率低，装配质量受工人技术水平限制。

28选择尺寸链中的某一个零件作为修配对象，通过修配改变其尺寸，从而达到装配精度要求。9.2.３修配法修配方式：按件修配法、合并加工修配法、自身加工修配法。9.2.3.1按件修配法

29解：①按完全互换法求组成环平均公差TavA=T0/(m-1)=0.06/3=0.02公差小不经济用修配法②选择修配环刮修方便，选A2为修配环③按经济精度定组成环公差及A1、A3偏差A1、A3用镗模加工，T1=T3=0.1A1=202±0.05A3=156±0.05A1A3A0④确定修配环偏差（用极值法）修配环A2为增环，刮修A2→A0减小。其公差按半精加工的经济精度规定为0.15。A2min=A0min＋A1max－A3min=0＋202.05－155.95=46.10A2max=46.10+0.15=46.25A2=46+0.10+0.25例：车床装配前后轴线等高，A0=0+0.06，A1=202，A2=46，A3=156，试确定修配环及尺寸公差。0A2

30⑤确定实际修配环偏差为了保证有一定的接触刚度，底板底面在总装时必须修刮，故尺寸A2必须进一步放大，若取最小刮研量为0.10，则修正后的实际尺寸A2应为当修配环为减环时，随着修刮使封闭环实际尺寸变大，应使A0′max≤A0max⑥最大修刮余量Zmax的计算显然，当增环A2、A3最大，减环A1最小时，尾座顶尖套锥孔中心线高出主轴锥孔中心线为0.06mm时的刮削余量即为最大修刮余量实际上正好刮到最大尺寸是很少的，修刮量会稍大于0.39.

31解：①为了减少修刮量，先把尾座和底板的配合平面加工好，且配刮横向小导轨，然后将二者装配在一起镗尾座孔。②选择修配环选A2、A3合并成为修配环A23，4环尺寸链变为3环尺寸链。③按经济精度确定组成环公差T1=T23=0.1，A1=202±0.05A23=46＋156=202A1A23A0④确定修配环尺寸及偏差修配环A23为增环，刮修A23→A0减小A23min=A0min＋A1max=0＋202.05＝202.05A23max=A23min＋T23=202.15A23=202+0.15+0.05例：车床装配前后轴线等高，A0=0+0.06，A1=202，A2=46，A3=156，试确定修配环及尺寸公差。09.2.3.2合并加工修配法

32⑤确定实际修配环偏差取最小刮研量为0.10，A23′=202+0.25＋0.10=202+0.35+0.15+0.25A1A23A0当修配环为减环时，随着修刮使封闭环实际尺寸变大，应使A0′max≤A0max⑥最大修刮余量Zmax的计算显然，当增环A23最大，减环A1最小时，尾座顶尖套锥孔中心线高出主轴锥孔中心线为0.06mm时的刮削余量即为最大修刮余量可见，合并加工可使修刮余量大为减小.

33在机床制造中，有一些装配精度很不容易保证，常采用“自身加工修配法”来达到装配精度要求。9.2.３修配法9.2.3.3自身加工修配法

34原理与修配法基本相同，除调整环外各组成环均按经济精度加工，造成封闭环过大的累积误差通过调节调整件的尺寸或位置，达到装配精度要求。装配可达较高的精度，效率比修整法高。可分可移动调整法、固定调整法、误差抵消调整法三种。9.2.调整法

359.2.4.1移动调整法特点：零件精度不高可达较高装配精度，调整方便，应用很广。需增加一套调整装置，适于小批生产中。采用一个可调整的零件，通过调节调整件在装配中的位置（移动、旋转或移动＋旋转），达到装配精度要求。

36（2）固定调整法通过更换不同尺寸的固定调整环来补偿封闭环的累积误差，达到装配精度要求。例:A0=0+0.20，A1=115，A2=8.5，A3=95，A4=2.5，A5=9，以固定调整法解各组成环偏差，求调整环的分组数和调整环尺寸系列。+0.05解：1）建立装配尺寸链；2）选择A5为调整环；3）确定各组成环公差及偏差；A1为协调环，其它环的公差规定为T2=T3=0.10，T4=0.12，T5=0.03按入体原则标注公差，即A1偏差按尺寸链计算确定EIA0=EIA1-ESA2-ESA3-ESA4-ESA5EIA1=0.05，因T1=0.15，故ESA1=0.20，即4）确定调整范围δ；实测空隙A，包含A5和A0，A为尺寸链中的封闭环Amax=A1max-A2min-A3min-A4min=115.2-(8.5-0.1)-(95-0.1)-(2.5-0.12)=9.52Amin=A1min-A2max-A3max-A4max=115.05-8.5-95-2.5=9.05δ=Amax-Amin=9.52-9.05=0.47A1A2A3A4A

375）确定调整环的分组数i因δ＞T0，应将调整环分组在对应组尺寸链中，实测间隙A、调整环A5为组成环，A0为封闭环T0=Δ＋T5Δ为分组间隔（极差），即一组中A变化范围Δ=T0-T5＝0.15－0.03＝0.12则i=δ/Δ=δ/(T0-T5)=0.47/(0.15-0.03)≈3.9取i=4，分组数不宜过多。A0Amin=9.05A5Amax=9.52A5ΔΔΔΔA56）确定调整环A5的尺寸系列A0min=Amin-A5max=9.05-A5maxA5max=9.05-0.05=9，9.12，9.24，9.36

38固定调整装配法适于大批量生产中装配精度要求较高的产品，调整环可采用多件拼合的方式。适于在小批生产中应用。（3）误差抵消调整法在装配中通过调整零部件的相对位置，使加工误差相互抵消，达到或提高装配精度的要求。例如车床主轴装配中调整前后轴承的径跳方向来控制主轴的径向跳动。在滚齿机工作台分度蜗轮装配中，调整蜗轮和轴承的偏心方向来抵消误差，提高分度蜗轮工作精度。

395.装配方法的选择互换法完全互换法优先选用，多用于低精度或较高精度少环装配不完全互换法大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况选配法直接选配法成批大量生产精度要求很高环数少的情况分组选配法大批量生产精度要求特别高环数少的情况复合选配法大批量生产精度要求特别高环数少的情况修配法单件小批生产装配精度要求很高环数较多的情况，组成环按经济精度加工，生产率低调整法可动调整法小批生产装配精度要求较高环数较多的情况固定调整法大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况误差抵消法小批生产装配精度要求较高环数较多的情况

409.3.1装配工艺规程制定原则制定装配工艺规程的原则保证产品装配质量选择合理的装配方法，综合考虑加工和装配的整体效益合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工装配工作量，缩短装配周期，提高装配效率尽量减少装配占地面积，提高单位面积生产率，改善劳动条件注意采用和发展新工艺、新技术装配工艺规程及其重要性将装配工艺过程用文件形式规定下来就是装配工艺规程它是指导装配工作的技术文件，也是进行装配生产计划及技术准备的主要依据。对于设计或改建一个机器制造厂，它是设计装配车间的基本文件之一。9.3装配工艺规程制定

411.研究产品装配图和装配技术及验收条件2.确定装配方法及装配组织形式（1）固定式装配是全部装配工作都在固定工作地进行，产品位置不变。对工人技术要求高，效率不高，多用于单件小批生产。（2）移动式装配产品或部件不断地从一个工作地移到另一个工作地，每个工作地重复地完成某一固定的装配工作。对工人技术要求低，效率高，多用于大批量生产。

423.划分装配单元，确定装配顺序划分装配单元——将产品划分为套件、组件、部件等能进行独立装配的装配单元，选定装配基准件，便于组织生产。装配基准件应是产品的基体或主干零件、部件，应有较大的体积和重量，有足够支撑面和较多的公共结合面。安排装配顺序的原则是：先下后上，先内后外，先难后易，先精密后一般。

434.划分装配工序,进行工序设计主要任务是：①划分装配工序，确定工序内容；②确定各工序所需设备及工具；③制订各工序装配操作规范；④制订各工序装配质量要求与检验方法；⑤确定各工序的时间定额，平衡各工序的装配节拍；5.编制装配工艺文件单件小批生产时，通常只绘制装配工艺系统图。成批生产时还编制部装、总装工艺卡。在大批量生产中，编制装配工艺卡及装配工序卡。

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459.3.3装配系统图图9-11车床床身装配简图油盘总成P011床身10031垫板上涂铅油床身总成Z011用水平仪检查导轨的直线度右垫板20018左托盘10011右托盘10041前床脚10021后床脚10051螺栓20028垫圈20044螺栓20034垫圈20064螺母20054图9-12床身部件装配系统图

469.4.1自动装配概述机器装配自动化的基本内容设备：立体仓库、堆垛机、自动导航车、搬运机器人等装配过程的储运系统自动化包括零、部件及产品出入库、运输和储存包括：装配过程中零件定向和定位自动化；零件装配动作的自动化；检验及选配自动化；产品的清洗、油漆、涂油和包装自动化等装配作业自动化指装配过程中的各种信息数据的收集、处理和传送自动化包括：市场预测和订货要求与生产计划间信息数据的汇集、处理和传送自动化；管理信息流自动化；自动装配系统信息流自动化装配过程信息流自动化

479.4.1自动装配概述自动装配系统形式12345a）b）图9-13同步传送与非同步传送1－机器人2－料斗3－存储的工件4－装配的工件5－操作者同步传送与非同步传送

489.4.1自动装配概述自动装配系统形式柔性装配系统（FAS）模块积木式FAS图9-14以装配中心为基础的模块式FAS5＇5＇5＇555DDCAAABEFF312864794＇A－工件配套位B－输入位C－检验位D－返修位E－输出位1－存储传送装置2－通用装配装置3、4、4‘、6－工件传送装置5、5＇－装配中心7－工件托盘8－工件收集站9－传送装置控制器以装配机器人为主体的可编程序FAS

499.4.1自动装配概述1－料仓2－夹具提升装置3、4、5、6－机器人7－八工位回转试验机8－贴标签机9－不合格品斗10－包装机11－夹具下降装置12－气动机械手13－振动料斗14随行夹具15－传送装置图9-15以机器人为主体的气体调节阀FAS

509.4.1自动装配概述图9-16机器人装配工作单元检测机器人VIM控制器圆工作台侧视摄像机顶视摄像机检测工作台被检测产品中央控制器PAM控制器装配工作台手爪合格品中间库不合格品中间库零件上料台SCARA机器人

519.4.2零件自动送进系统零件送进系统组成图9-17零件送进装置组成示例选择器进给轨道装配头工件托架料斗分配器料斗零件送进器选择/取向器送进轨道擒纵机构与分配装置

529.4.2零件自动送进系统图9-18选择器与取向器示意图a)b)

539.4.2零件自动送进系统图9-19操纵机构与分配装置示例

549.4.3装配作业自动化自动装配作业的基本形式图9-20机器装配的基本作业形式a）轴孔件间隙配合b）挡销轴件装入扭转c）多个轴销装入d）装侧销e）螺钉的装入f）轴孔件过盈配合i）安放临时支承j）拆除临时支承k）卷褶联接薄板g）轴销拔出h）零件翻转l）熔焊或锡焊连接

559.4.3装配作业自动化轴孔类零件自动装配关键如何保证轴孔配合c）基件中心运动轨迹a）机构示意图b）振动原理图图9-21轴孔配合自寻中心装入机构1—电磁铁2—支架3—压杆4—弹簧5—推杆6—套7—装配零件(轴)8—料道9—擒纵器10—装配基件11—夹紧机构12—挡铁13—夹具14、15—X、Y坐标滑板16——衔铁

569.4.3装配作业自动化螺纹联接件的自动装配图9-22自动拧紧螺钉装置1—料管口2—隔料器3—导管4—直导管a）b）c）图9-23螺钉拧入的过程

579.4.3装配作业自动化图9-24连杆螺母自动拧紧工作原理1—推料杆；2—输料槽；3—卡簧；4—钢球；5—主轴；6—连杆盖；7—连杆体；8—连杆螺栓；9、10——螺母当连杆盖6合装在连杆体上，并从上面装入螺栓8后，从输料槽2送来的螺母，由推料杆1送入主轴5的内六角孔中，并用卡簧3及钢球4档住螺母。然后主轴5边旋转边上升，将螺母逐个拧在螺栓8上。

58可从以下几方面进行分析：（1）产品应能分解成若干个独立的装配单元。（2）装配中的修配工作和机加工工作量应尽可能少。（3）机器结构应便于装配与拆卸。2.装配结构的工艺性

59（2）装配中的配工作和机加工工作量应尽可能少

60（3）机器结构应便于装配与拆卸