装配方法选择与优化

选择装配法时应充分考虑机械装配的经济性和可行性，在满足装配精度要求的前提下，应将零件的公差尽量放大。机械产品的精度要求最终是靠装配实现的，而产品的装配精度要求、结构和生产类型不同，采用的装配方法也不相同。生产中保证装配精度的方法有：互换法、选配法、修配法和调整法。在实际装配中应根据零件及部件的具体尺寸精度、几何精度和所要求的配合性质等选择具体的装配方法。

装配法的分类和选用如下：

1.互换法

互换法也称互换装配法，是指在装配过程中，同种零部件互换后仍能达到装配精度要求的一种方法。产品采用互换装配法时，装配精度主要取决于零部件的加工精度。互换法的实质就是通过控制零部件的加工误差来保证产品的装配精度。

互换法分为完全互换法和不完全互换法。

（1）完全互换法

完全互换法也称完全互换装配法。采用互换法保证产品装配精度时，零部件公差的确定有2种方法：极值法和概率法。采用极值法时，各有关零部件（组成环）的公差之和小于或等于装配公差（封闭环公差），装配中同种零部件可以完全互换，即装配时零部件不需经任何选择、修配和调整，即可达到装配的精度要求。

（2）不完全互换法

不完全互换法也称不完全互换装配法或大数互换装配法（简称大数互换法）。采用概率法时，如果各有关零部件（组成环）公差值合适，当生产条件比较稳定，从而使各组成环的尺寸分布也比较稳定时，也能达到完全互换的效果。否则，将有一部分产品达不到装配精度的要求。显然，概率法适用于较大批量生产。

用不完全互换法比用完全互换法对各组成环的加工要求低，降低了各组成环的加工成本。但装配后可能会有少量的产品达不到装配精度要求，这一问题可通过更换组成环中的1～2个零件加以解决。

采用完全互换法进行装配，可以使装配过程简单，生产率高，易于组织流水作业及自动化装配，也便于采用协作方式组织专业化生产。因此，只要能满足零件加工的经济精度要求，无论何种生产类型都应首先考虑采用完全互换法装配。但是当装配精度要求较高，尤其是组成环数较多时，零件就难以按经济精度制造。在较大批量生产条件下，可考虑采用不完全互换法装配。

2.选配法

选配法也称选择装配法。在大量或成批生产条件下，当装配精度要求很高且组成环数较少时，可考虑采用选配法进行装配。选配法是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度来加工，装配时选择适当的零件配套进行装配，以保证装配精度要求的一种装配方法。

选配法分为直接选配法、分组装配法和复合选配法。

（1）直接选配法

直接选配法是指在装配时，由工人从许多待装的零件中，直接选取合适的零件进行装配，来保证装配精度的要求。这种方法的特点是：装配过程简单，但装配质量和时间很大程度上取决于工人的技术水平。由于装配时间不易准确控制，所以不宜用于节奏要求较严的大批大量生产中。

（2）分组装配法

分组装配法又称分组互换法。它是将组成环的公差相对于完全互换法的计算值放大数倍，使其能按经济精度进行加工。装配时先测量零件尺寸，根据尺寸大小将零件分组，然后按对应组分别进行装配，来达到装配精度的要求。使用分组装配法时，各组内的零件装配是完全互换的。

（3）复合选配法

复合选配法是直接选配法与分组装配法2种方法的复合。即零件公差可适当放大，加工后先测量分组，装配时再在各对应组内由工人进行直接选配。这种方法的特点是：配合件的公差可以不等，且装配质量高、速度较快，能满足一定生产节拍要求。如发动机气缸与活塞的装配多采用这种方法。

3.修配法

修配法是将装配尺寸链中各组成环按经济精度进行制造，装配时依据多个零件累积的实际误差，通过修配某一预先选定的补偿环尺寸来减少产生的累积误差，使封闭环达到规定精度的一种装配工艺方法。

在单件小批或成批生产中，当装配精度要求较高，而装配尺寸链的组成环数较多时，常采用此方法来保证装配精度要求。

修配法分为单件修配法、合并加工修配法和自身加工修配法。(www.xing528.com)

（1）单件修配法

单件修配法是指在装配时，选定某一个固定零件作为修配件进行修配，以保证装配精度的方法。此法在生产中应用最广。

（2）合并加工修配法

合并加工修配法是将2个或多个零件合并在一起，当作一个零件进行修配。这样，减少了组成环的数目，从而也减少了修配量。合并加工修配法虽有上述优点，但是，由于零件合并要对号入座，因而给加工、装配和生产组织工作带来不便，所以多用于单件小批生产中。

（3）自身加工修配法

自身加工修配法常用于机床制造中，其利用机床本身的切削加工能力，用自己加工自己的方法，方便地保证某些装配精度要求。这种方法在机床制造中应用极广。

修配法最大的优点是各组成环均可按经济精度制造，而且可获得较高的装配精度。但由于产品需逐个修配，所以没有互换性，且装配劳动量大，生产效率低，对装配工人的技术水平要求高。因而修配法主要用于单件、小批生产和中批生产中装配精度要求较高的情况。

4.调整法

调整法也称调整装配法，是将尺寸链中各组成环按经济精度加工，在装配时，通过更换尺寸链中某一预先选定的组成环零件，或调整其位置来保证装配精度的方法。装配时进行更换或调整的组成环零件叫调整件，该件的调整尺寸称调整环。调整法和修配法在原理上是相似的，但具体方法不同。

调整法可分为可动调整法、固定调整法和误差抵消调整法3种。

（1）可动调整法

可动调整法指在装配时，通过调整、改变调整件的位置来保证装配精度的方法。在产品装配中，可动调整法的应用较多。如图2-3（a）所示为通过调整楔块3的上下位置来调整丝杠与螺母轴向螺纹的间隙；图2-3（b）所示为调整镶条的位置以保证导轨副的配合间隙；图2-3（c）所示为调整套筒的轴向位置以保证齿轮轴向间隙Δ的要求。

可动调整法不仅能获得较理想的装配精度，而且在产品使用中，由于零件磨损使装配精度下降时，可重新进行调整，使产品恢复原有的精度。所以，该法在实际生产中应用较广。

图2-3　CA6140车床的可动调整法应用实例

（a）丝杠的间隙调整　（b）溜板间隙的调整　（c）齿轮间隙的调整
1为丝杠；2、4为螺母；3为楔块；5为螺钉；6为镶条；7为套筒A为齿轮轴向间隙

（2）固定调整法

固定调整法是指在装配时，通过更换尺寸链中某一预先选定的组成环零件来保证装配精度的方法。预先选定的组成环零件称为调整件，需要按一定尺寸间隔制成一组专用零件，以备装配时根据各组成环所形成累积误差的大小进行选择。选定的调整件应形状简单，制造容易，便于装拆。常用的调整件有垫片、套筒等。固定调整法常用于大批大量生产和中批生产中装配精度要求较高的多环尺寸链。

（3）误差抵消调整法

误差抵消调整法是指在产品或部件装配时，通过调整有关零件的位置，使其加工误差相互抵消一部分，以提高装配精度的方法。该方法在机床装配时应用较多，如在机床主轴装配时，通过调整前后轴承的径向跳动方向来控制主轴的径向跳动。

总之，在机械产品装配时，应根据产品的结构、装配精度要求、装配尺寸链环数的多少、生产类型及具体生产条件等因素合理选择装配方法。一般情况下，只要组成环的加工比较经济可行，就应优先采用完全互换法；若生产批量较大，组成环又较多时应考虑采用不完全互换法。当采用互换法装配使组成环的加工比较困难或不经济时，可考虑采用其他方法：大批量生产，且组成环数较少时可以考虑采用分组装配法，组成环数较多时应采用调整法、单件小批生产常用修配法，成批生产也可根据情况采用修配法。

常用装配方法的适用范围和应用实例如表2-1所列。

表2-1　常用装配方法的适用范围和应用实例