机器装配工艺教学课件PPT.ppt

1 第6章机器装配machineassembling 本章主要内容 装配方法 装配尺寸链 装配工艺规程制定 自动装配 2 机器装配 机械装配是按规定的精度和技术要求 将构成机器的零件结合成组件 部件和产品的过程 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 3 机器装配基本作业 机器装配精度 4 机器装配精度分析 影响装配精度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 5 装配工艺系统图 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6 2 6 套件与组件示例 7 8 9 一 装配工艺规程制定原则 1 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 10 2 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 11 二 装配工艺规程的设计步骤 研究产品装配图和验收条件确定装配方法和装配组织形式划分装配单元 将产品划分为部件 组件和套件等装配单元是制定装配工艺规程最重要的一步 装配单元的划分要便于装配 并应合理的选择装配基准件 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 有足够的支撑面和较多的公共结合面 12 确定装配顺序 在划分装配单元并确定装配基准件以后 即可安排装配顺序 安排装配顺序的一般原则是先难后易 先内后外 先小后大 先下后上划分装配工序编制装配工艺文件 13 14 1 装配精度 15 2 装配尺寸链 尺寸链中全部组成环由不同零件的设计尺寸形成 装配尺寸链按各环特征可分为 直线 角度 平面和空间尺寸链四种 装配尺寸链的建立 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 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 16 装配尺寸链组成的最短路线 最少环数 原则 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 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 又称一件一环原则 3 装配尺寸链的分析 17 1 等公差法 将封闭环的公差平均分配给各组成环 tk t0 n 尺寸链反计算中的公差分配 特点 计算简便 当各组成环的基本尺寸相近 加工方法相同时 优先考虑该种方法的采用 2 等精度法 按等精度原则来分配封闭环公差 即认为各组成环公差具有相同的公差等级 按此计算出公差等级系数 再求出各组成环公差 4 装配尺寸链的计算 装配尺寸链的计算有正向和反向计算两种 18 3 实际可行性分配法 先按实际可行 参考经济加工精度 拟定各组成环的公差 然后校核是否满足 若满足 则确定所分配的公差 反之 提高组成环的加工精度 注意 标准件的尺寸公差大小和偏差不能变更 a1 25 0 084 mm a2 20 0 065mm a3 5 0 006mm 试校核装配间歇a0能否得到保证 例1 尺寸链正向计算应用实例 图示为车床溜板部位的局部装配简图 装配间隙a0 0 005 0 025mm 其余各组成环尺寸及偏差为 19 解 1 作尺寸链图 判断各环性质 a0 a1 a2 a3 20 4 结论 根据设计要求判断 其间隙不能得到保证 2 根据装配间隙a0 0 005 0 025mm及各组成环尺寸及偏差为 3 验算结果 a1 25 0 084 mm a2 20 0 065mm a3 5 0 006mm 对封闭环的基本尺寸及公差进行验算 5 产生原因 组成环公差不合理 t0 0 02 t 0 0 226 21 图示为发动机曲轴轴颈局部装配图 设计要求轴向装配间隙 试确定曲轴轴颈长度a1 43 5mm 前后止推垫片厚度a2 a4 2 5mm 轴承宽度a3 38 5mm等尺寸的上 下偏差 a0 a2 a3 a4 a1 解 1 作尺寸链图 例2 尺寸链反向计算应用实例 22 2 较核各基本尺寸 3 确定各组成环尺寸公差及偏差 a0 a1 a2 a3 a4 43 5 2 5 38 5 2 5 0 1 按等公差法计算tk tk 0 25 0 05 4 0 05mm 2 确定协调环及其余各环公差 选择a1为协调环 根据各环加工难易程度调整其余各环公差 并按 入体原则 安排各环的偏差 3 计算a1协调环的偏差 a4 a2 2 5 0 04mm a3 38 5 0 07mm 23 二 常用装配方法 24 1 互换装配法 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 封闭环公差的分配原则 采用完全互换装配法时 装配尺寸链采用极值法计算 即尺寸链各组成环公差之和应小于封闭环公差 即装配精度要求 1 完全互换装配法 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 25 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 5 应使组成环尺寸的公差值和分布位置符合 公差与配合 国家标准的规定 以便于组织生产 26 装配质量稳定可靠 装配过程简单 生产率高 易于实现装配机械化 自动化 便于组织流水作业和零 部件的协作与专业化生产 有利于产品的维护和各 部件的更换 完全互换装配方法的特点 这种装配方法常用于高精度少环尺寸链或低精度的多环尺寸链的大批大量生产装配中 27 解 1 建立装配尺寸链 图6 4 2 确定各组成环的公差 按等公差法计算 各组成环公差为 t1 t2 t3 t4 t5 0 35 0 1 5 0 05考虑加工难易程度 进行适当调整 a4公差不变 得到 t4 0 05 t1 0 06 t3 0 1 t2 t5 0 02 28 3 确定各组成环的偏差 取a5为协调环 a4为标准尺寸 公差带位置确定 除协调环以外各组成环公差按入体标注 计算协调环偏差 由式 5 23 得到 ei5 0 12 es5 0 1最后可确定 29 不完全互换法的实质是放宽尺寸链各组成环的公差 以利于零件的经济加工 其装配特点与完全互换装配法相同 但由于零件所规定的公差要比完全互换法所规定的大 会有极少可能使封闭环的公差超出规定的范围 从而产生极少量的不合格产品 2 不完全互换法 大数互换法 大数互换法是以概率论为理论根据的 在正常生产条件下加工零件时 零件获得极限尺寸的可能性是较小的 大多数零件的尺寸处于公差带范围的中间部分 而在装配时 各零 部件的误差恰好都处于极限尺寸的情况更为少见 因此 在尺寸链环数较多 封闭环精度又要求较高时 使用概率法计算更为合理 30 采用概率法计算装配尺寸链 采用不完全互换法解算尺寸链时 其封闭环公差分配原则同完全互换法一致 31 解 a4为标准尺寸 公差确定 t4 0 05 1 确定各组成环的公差 a1 a2 a5公差取经济公差 t1 0 1 t2 t5 0 025 32 2 确定各组成环的偏差 取k 1 4 将t1 t2 t4 t5及t0值代入 可求出 t3 0 135 根据公式有 取a5为协调环 a4标准尺寸的公差带位置确定 除协调环外各组成环公差入体标注 33 于是有 计算协调环的偏差 得到 a5m 4 93 通过上面的两个例子可以看出 当封闭环公差一定时 用大数互换法可以扩大各组成环公差 从而降低加工费用 将本方法所得公差值与完全互换法所得值比较 完全互换 t1 0 06 t3 0 1 t2 t5 0 02 不完全互换 t1 0 1 t3 0 135 t2 t5 0 025 34 选择装配法是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度 使零件可以比较经济地加工 然后选择合适的零件进行装配 以保证装配精度要求的方法 这种方法可以分为直接选择装配法 分组装配法和复合选配法等三种形式 2 选择装配法 直接选择装配法的优点是能达到很高的装配精度 缺点是装配精度依赖于装配工人的技术水平和经验 装配的时间不易控制 因此不宜用于生产节拍要求较严的大批大量生产中 1 直接选择装配法 35 分组装配法可以降低对组成环的加工精度要求 而不降低装配精度 但却增加了测量 分组 和配套工作 因此 分组装配法适用于成批或大量生产中装配精度要求较高 尺寸链组成环很少的情况 2 分组装配法 将组成环公差按完全互换法求得后 放大若干倍 使之达到经济公差的数值 然后 按此数值加工零件 再将加工所得的零件按尺寸大小分成若干组 分组数与公差放大倍数相等 最后 将对应组的零件装配起来 36 活塞与活塞销在冷态装配时 要求有0 0025 0 0075的过盈量 若活塞销孔与活塞销直径的基本尺寸为28 加工经济公差为0 01 现采用分组选配法进行装配 试确定活塞销孔与活塞销直径分组数目和分组尺寸 例7 5 活塞与活塞销组件图 37 解 1 建立装配尺寸链如下图所示 3 确定各尺寸 若活塞销直径尺寸定为 将其分为4组 解图所示尺寸链 可求得活塞销孔与之对应的分组尺寸如下 2 确定分组数 平均公差为0 0025 经济公差为0 01 可确定分组数为4 38 1 为保证分组后 各组的配合性质和配合精度与原装配精度要求相同 应当使配合件的公差相等 公差增大的方向相同 增大的倍数应等于以后的分组数 如图所示 采用分组装配时应当注意以下几点 2 配合件的形状精度和相互位置精度及表面粗糙度 不能随尺寸公差放大而放大 应与分组公差相适应 以保证配合性质和配合精度要求 3 分组数不宜过多 否则就会因零件测量 分类 保管工作量的增加造成生产组织工作复杂化 39 4 制造零件时 应尽可能使各对应组零件的数量相等 满足配套要求 否则会造成某些尺寸零件的积压浪费现象 复合选择法的特点是配合件公差可以不相等 装配速度较快 能满足一定的生产节拍要求 发动机气缸与活塞的装配多采用这种方法 3 复合选择法 40 修配装配法是在装配时修去指定零件上预留的修配量以达到装配精度的方法 简称修配法 3 修配法 采用修配法时 装配尺寸链中各尺寸均按经济公差制造 但留出一个尺寸做修配环 通常选容易修配加工 且对其它尺寸链没有影响的尺寸作修配环 单件或成批生产中那些精度要求高 组成环数目又较多的部件适合于用修配法装配 41 采用修配法装配时 首先应正确选定补偿环 作为补偿环的零件应满足以下要求 3 不要求进行表面处理的零件 以免修配后破坏表面处理层 1 易于修配并且装卸方便 2 不是公共环 即作为补偿环的零件应当只与一项装配精度有关 而与其它装配精度无关 否则修配后 保证了一个尺寸链的装配精度 但又破坏了另一个尺寸链的装配精度 42 当补偿环选定后 解装配尺寸链的主要问题是如何确定补偿环的尺寸和验算修配量是否合适 其计算方法一般采用极值法 修配尺寸链计算 修配过程中 修配环对封闭环尺寸变化的影响有两种情况 修配后使封闭环尺寸变大或者使封闭环尺寸变小 用修配法解算装配尺寸链时 可分别根据这两种情况来进行计算 43 车床主轴孔轴线与尾座套筒锥孔轴线等高误差要求为0 0 06 且只允许尾座套筒锥孔轴线高 为简化计算 略去各相关零件轴线同轴度误差 得到一个只有a1 a2 a3三个组成环的简化尺寸链 如图所示 例7 6 44 解 1 选择修配环本例中修刮尾座底板最为方便 故选a2作修配环 若已知a1 a2 a3的基本尺寸分别为202 46和156 用修配法装配 试确定a1 a2 a3的偏差 45 用a00表示修配前封闭环实际尺寸 本例中 修配环修配后封闭环变小 故a00的最小值应与a0的最小值相等 按直线尺寸链极值算法公式 可导出 2 确定各组成环公差及除修配环外的各组成环公差带位置 3 确定修配环公差带的位置 a1和a3两尺寸均采用镗模加工 经济公差为0 1 按对称原则标注 有 a1 202 0 05 a3 156 0 05a2采用精刨加工 经济公差也为0 1 46 此时 可能出现的最大刮研量为 zmax a00max a0max 0 39 将已知数值代入 可求出 a2min 46 1 于是可得到 若要求尾座底板装配时必须刮研 且最小刮研量为0 15 则可最后确定底板厚度为 47 调整法与修配法相似 尺寸链各组成环按经济精度加工 由此引起的封闭环超差 通过调节某一零件的位置或对某一组成环 调节环 的更换来补偿 常用的调整法有三种 可动调整法 固定调整法和误差抵消调整法 4 调整装配法 调整装配法是在装配时用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 48 可动调整法 改变预先选定的可调零件在产品中的相对位置来达到装配精度的要求 49 通过更换不同尺寸的调节件来达到装配精度 采用固定调节法的关键是确定调节件的分级和各级调节件的尺寸大小 固定调节法 例 图中所示部件中 齿轮轴向间隙要求控制在0 05 0 15范围内 若a1和a2的基本尺寸分别为50和45 按加工经济精度确定a1和a2的公差分别为0 15和0 1 试确定调节垫片ak的厚度 50 图a所示尺寸链中 将 空位 尺寸as视为中间变量 可将此尺寸链分解为两个尺寸链 如图b c所示 解 在尺寸链c中 a0是在装配中最后保证的 是封闭环 为使a0获得规定的公差 可将空位尺寸分成若干级 每一级空位尺寸的公差应小于或等于轴向间隙 封闭环 公差与调节垫片厚度 组成环 公差之差 由尺寸链b 可求出 as 5 0 25 51 式中ts t0 tk分别为空位尺寸 封闭环尺寸 调节垫片厚度公差 由此可确定出分级数n 本例中 t0 0 1 ts 0 25 并假定tk 0 03 代入上式得到 n 3 6 取n 4 将空位尺寸适当分级后解尺寸链 可确定调节件各级尺寸 52 在批量大 精度高的装配中 调节件的分级级数可能很多 不便于管理 此时 可采用一定厚度的垫片与不同厚度的薄金属片组合的方法 构成不同尺寸 使调节工作更加方便 误差补偿调节法 在装配时 根据尺寸链中某些组成环误差的方向作定向装配 使各组成环的误差方向合理配置 以达到互相抵消的目的 这种方法在机床装配中应用较多 如装配机床主轴时 通过调整前后轴承的径向圆跳动方向来控制主轴锥孔的径向跳动 53 54 一 自动装配概述 1 实现装配自动化的目的和意义 由于机器装配质量的最终保证 主要是依靠人的智慧和装配知识来进行判断 抉择后 采取相应的装配工艺来实现的 因此 装配工作中随所占手工劳动量大的增大 其装配费用更高 生产率更低 故 实现机器装配自动化有利于提高生产率 降低生产成本和稳定产品质量 尤其是大批大量生产时 55 2 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 1 装配