装配工艺过程与装配精度

第一节　装配工艺过程与装配精度

一、装配工艺过程

1．概述

机械产品一般由许多零件和部件组合而成。零件是构成机器（或产品）的最小单元。

按规定的技术要求，将若干零件组合成部件或将若干个零件和部件组合成机构或机器的工艺过程称为装配。

装配是机械制造过程的最后阶段，在机械产品的制造过程中占有非常重要的地位，装配工作的质量对产品质量有很大的影响。虽然零件的质量是产品质量的基础，但装配质量不好，即使有高质量的零件，也会出现质量差甚至不合格的产品。因此，必须重视产品的装配工作。

装配过程并不是将合格零件简单地进行连接，而是根据各级组装、部装和总装的技术要求，通过校正、调整、平衡、配作以及反复试验来保证产品质量合格的过程。

2．装配工艺过程

机械产品的装配工艺过程可以分为以下几个阶段：

（1）装配前的准备

1）研究和熟悉产品（包括部件、组件）装配图样、装配工艺文件和产品质量验收标准等，分析产品结构，了解零件间的连接关系和装配技术要求。

2）确定装配的顺序、方法，准备所需的装配工具。

3）对装配所需的零件启封、清洗，去除零件上的毛刺、油污等。

4）检查零件加工质量，对有特殊要求的零件进行平衡试验或密封性试验等。

（2）装配　根据产品结构的复杂程度，装配工作可以分成组件装配、部件装配和总装装配。

1）组件装配　将若干零件连接成组件或将若干零件和组件连接成结构更为复杂的组件的工艺过程，如车床主轴箱中某一传动轴（轴和轴上零件）的装配。

2）部件装配　将若干零件和组件连接成部件的工艺过程，如车床主轴箱、进给箱等部件的装配。

3）总装配　将若干零件和部件装配成最终产品的工艺过程，如完整的机床、汽车、汽轮机等的装配。

（3）调整、精度检验和试车

1）调整　指调节零件或机构间结合的松紧程度、配合间隙和相互位置等。调整的目的是使机构或机器能协调地工作，如轴承间隙的调整、镶条位置调整、蜗轮轴向位置调整等。

2）精度检验　指几何精度检验和工作精度检验。前者主要检查产品静态时的精度，如车床主轴轴线与床身导轨平行度的检验、主轴顶尖与尾座顶尖等高性的检验、中滑板导轨与车床主轴轴线垂直度的检验等；后者主要检查产品在工作状态下的精度，对于机床来说，主要是切削试验，如车削螺纹的螺距精度检验、车削外圆的圆度、圆柱度检验、车削端面的平面度检验等。

3）试车　指机器装配后，按设计要求进行的运转试验。试车用来检查产品运转的灵活性、工作温升、密封性能、振动、噪声、转速、输出功率等是否达到设计要求。试车包括空运转试验、负荷试验和超负荷试验。

（4）涂装、涂油、装箱　　机械产品的涂装主要是喷漆，涂油即是油封。目的是使装配后的产品美观、防锈和便于运输。

3．装配的组织形式

装配的组织形式随生产类型、产品复杂程度和技术要求的不同而不同。机械制造的装配组织形式主要有固定式装配和移动式装配两种。

（1）固定式装配　将产品（或部件）的装配工作安排在一个固定的工作地点进行。装配过程中产品（或部件）位置（工作地）不变，装配所需的零件和部件都汇集在工作地附近，由一个（或一组）工人完成装配工作。固定式装配对工人的技术要求较高，装配周期较长，生产率较低，主要应用于单件生产或小批量生产中。

（2）移动式装配　将产品的装配划分为各组件、部件的装配，装配过程中，装配对象（组件或部件）有顺序地由一个（或一组）工人转移给另一个（或一组）工人，每一个（或一组）工人重复地完成固定的工作内容。这种转移通常是装配对象的移动，当装配对象不便于移动时也可以是工人的移动。这种装配的组织形式即所谓的流水装配法。由于流水装配法广泛地采用互换性原则、使用专用设备和专用工具，所以装配质量好，生产率高，是一种先进的装配组织形式，适用于大量生产。

二、装配精度

1．装配精度的概念

机器或部件装配后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度称为装配精度。

一般机械产品的装配精度包括零部件间的距离精度、相互位置精度、相对运动精度以及接触精度等。

（1）距离精度　指相关零件间距离的尺寸精度和装配中应保证的间隙，如卧式车床主轴轴线与尾座套筒内孔轴线不等高的精度、齿轮副的侧隙等。

（2）相互位置精度　包括相关零、部件间的平行度、垂直度、同轴度、跳动等，如主轴莫氏锥孔的径向圆跳动、其轴线对床身导轨面的平行度等。

（3）相对运动精度　指产品中有相对运动的零、部件间在相对运动方向和相对速度方面的精度。相对运动方向精度表现为零、部件间相对运动的平行度和垂直度，如铣床工作台移动对主轴轴线的平行度或垂直度。相对速度精度即传动精度，如滚齿机主轴与工作台的相对运动速度等。

（4）接触精度　零、部件间的接触精度通常以接触面积的大小、接触点的多少及分布的均匀性来衡量，如主轴与轴承的接触、机床工作台与床身导轨的接触等。

2．保证装配精度的方法

装配工作的主要任务是保证产品在装配后达到规定的各项精度要求，因此，必须采取合理的装配方法。保证装配精度的方法主要有以下几种：

（1）完全互换装配法　装配时各配合零件不经修配、选择或调整即可达到装配精度的方法称为完全互换装配法。完全互换装配法的装配精度完全依赖于零件制造精度，具有装配工作简单、生产率高、便于协作生产以及维修、配件供应方便等优点，但应用有局限性，仅适用于参与装配的零件较少、生产批量大、零件可以用经济加工精度制造的场合，如汽车、中小型柴油机的部分零部件等。

（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进行分组，各对应组内零件实行互换装配达到装配精度，这种方法称为分组装配法。分组装配法的各组装配具有完全互换装配法的特点，因此，在不提高零件制造精度的条件下，仍可以获得很高的装配精度，且装配质量稳定可靠。但缺点是增加了零件的检测、分组的工作量，增大了零件生产的投入批量，并总有零件的库存积压，零件的储存、保管、运输等管理工作难度较大，一般应用于成批、大量生产中装配精度要求高、参与装配的零件数量少且不便于采用调整装配的场合，如中小型柴油机的活塞与缸套，活塞与活塞销，滚动轴承的内、外圈和滚动体的装配等。

例如，图11－1所示某发动机内直径为28mm的活塞销与活塞销孔配合，要求活塞销与销孔的配合有0．01～0．02mm的过盈量。若采用完全互换装配法，按基轴制设活塞销尺寸为mm，则销孔尺寸为mm，销与销孔的公差均为0．005mm，精度要求很高，加工困难，成本高。采用分组装配法时，如果孔、轴的经济公差为0．02mm，则可将销与销孔的制造公差向同一方向扩大4倍（0．005mm×4＝0．02mm）。活塞销加工要求改为把mm，销孔加工要求改为mm。对加工后的活塞销与活塞销孔进行逐个测量并按实测尺寸分成4组，分组尺寸公差带如图11－2（b）所示。将对应组别的活塞销与活塞销孔实行互换装配，仍能保证配合有0．01～0．02mm的过盈量要求。活塞销与活塞销孔的分组尺寸，见表11－1。

表11－1　活塞销与活塞销孔的分组尺寸

图11－1　活塞销与活塞装配示意图

（3）修配装配法　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称为修配装配法。

图11－2　销与销孔的尺寸公差带

修配装配法的特点是参与装配的零件仍按经济精度加工，其中一件预留修配量，装配时进行修配，补偿装配中的累积误差，从而达到装配质量的要求。用修配装配法可以获得较高的装配精度，但增加了装配工作量，生产率低，且要求工人技术水平高，多用于单件、小批量生产，以及装配精度要求高的场合。修配件应选择易于拆装且修配量较小的零件。图11－3所示为车床床鞍的修配装配实例，为限制机床工作时床鞍离开床面，床鞍与床面的间隙（即压板与床身下导轨面的间隙）Δ＝a－b，装配时通过修整压板使间隙Δ满足装配要求。

（4）调整装配法　在装配时改变产品中可调整零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称为调整装配法。

调整装配法的特点是零件按经济精度加工，装配时产生的累积误差用改变可动调整件相对位置或用机构设计时预先设定的固定调整件（又称补偿件）来消除。

常用的调整方法有两种：

1）可动调整法　使调整件移动、回转或移动和回转同时进行，以改变其位置，进而达到装配精度。常用的可动调整件有螺钉、螺母、楔块等。可动调整法在调整过程中不需拆卸零件，故应用较广。图11－4所示为通过调整螺钉使楔块上下移动，改变两螺母的间距，以调整传动丝杠和螺母的轴向间隙。图11－5所示为用螺钉调整轴承的间隙。

1—床鞍　2—床身　3—压板

图11－3　床鞍的修配装配图

图11－4　用螺钉、楔块调整丝杠螺母的轴向间隙

2）固定调整法　预先制备各种尺寸的固定调整件（如不同厚度的垫圈、垫片等），装配时根据实际累积误差，选定所需尺寸的调整件装入，以保证装配精度要求。如图11－6所示，传动轴组件装人箱体时，使用适当厚度的调整垫圈D（补偿件）补偿累积误差，保证箱体内侧面与传动轴组件的轴向问隙。

调整装配法可获得很高的装配精度，并且可以随时调整因磨损、热变形、弹性及塑性变形等原因所引起的误差，其不足是增加了零件数量及较复杂的调整工作量。除必须采用分组装配的精密配件外，可用于各种装配场合。

图11－5　轴承间隙的调整

图11－6　用调整垫圈调整轴向间隙