机械制造工艺学第五章.ppt

机械制造工艺学 装配工艺规程制定 本章要点 装配方法 装配尺寸链 自动装配 第五章机器装配工艺过程设计 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 机器装配基本作业 机器装配精度 5 1机器装配概述 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 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 5 1机器装配概述 套件与组件示例 5 1机器装配概述 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 5 2装配工艺规程的制订 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 5 2装配工艺规程的制订 制定装配工艺规程步骤 车床床身装配简图 5 2装配工艺规程的制订 制定装配工艺规程示例 5 3机器的装配工艺性 机器结构应能分成独立的装配单元 5 3机器的装配工艺性 机器结构应便于装配 设计过程中应预先考虑到机器结构便于机器的制造 维修或拆卸 5 3机器的装配工艺性 机器结构应便于拆卸 机器装配精度分析 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 如图 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 4装配尺寸链 装配精度的内容 相对位置精度相对运动精度相对配合精度 装配精度取决于零件的加工精度和装配方法 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 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 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 5 4装配尺寸链 5 4装配尺寸链 5 5保证装配精度的方法 装配尺寸链的完全互换法 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 5 5保证装配精度的方法 解 例1 5 5保证装配精度的方法 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 EI5 0 12 ES5 0 1最后可确定 5 5保证装配精度的方法 装配尺寸链的大数互换法 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 解 取k 1 4 将T1 T2 T4 T5及T0值代入 可求出 T3 0 135 于是有 除协调环外各组成环公差入体标注 A4为标准尺寸 公差确定 T4 0 05A1 A2 A5公差取经济公差 T1 0 1 T2 T5 0 025 确定各组成环的公差 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 计算协调环的偏差 由公式 得到 A5M 4 93 有 5 5保证装配精度的方法 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 装配尺寸链的分组选配法 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 例3 活塞与活塞销组件图 5 5保证装配精度的方法 解 1 建立装配尺寸链如图所示 3 确定各尺寸 若活塞销直径尺寸定为 将其分为4组 解如图所示尺寸链 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 5 5保证装配精度的方法 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 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 例4 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 装配尺寸链的修配法 5 5保证装配精度的方法 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 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 此时 可能出现的最大刮研量为 Zmax A00max A0max 0 39为了减小刮研量 可以采用 合并加工 的方法 将尾座和底板配合面配刮后装配成一个整体 再精镗尾座套筒孔 此时 直接获得尾座套筒孔轴线至底板底面的距离A23 由此而构成的新的装配尺寸链 组成环数减少为两个 这是装配尺寸链最短路线 最少环数 原则的一个应用 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 5 5保证装配精度的方法 调节法与修配法相似 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 常用的调节法有三种 可动调节法 固定调节法和误差抵消调节法 可动调节法 装配尺寸链的调节法 5 5保证装配精度的方法 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 图a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 例5 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 5 5保证装配精度的方法 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 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 由此可确定出分级数n 5 5保证装配精度的方法 误差补偿调节法 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 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 在滚齿机工作台分度蜗轮的装配中 采用调整两者偏心方向来抵消误差 提高装配精度 5 5保证装配精度的方法 误差补偿调节法 5 5保证装配精度的方法 车床主轴的定向装配 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 5 6机器装配自动化 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 5 6机器装配自动化 自动装配系统形式 同步传送与非同步传送 5 6机器装配自动化 自动装配系统形式 柔性装配系统 FAS 模块积木式FAS 以装配机器人为主体的可编程序FAS 5 6机器装配自动化 5 6机器装配自动化 5 6机器装配自动化 零件送进系统组成 零件自动送进系统 5 6机器装配自动化 零件自动送进系统 5 6机器装配自动化 擒纵机构与分配装置示例 零件自动送进系统 5 6机器装配自动化 自动装配作业的基本形式 5 6机器装配自动化 关键如何保证轴孔配合 轴孔类零件自动装配 5 6机