第5章 机器装配工艺过程设计.ppt

第5章机器装配工艺过程设计 结构装配工艺性装配尺寸链保证装配精度的装配方法 2020 2 2 1 5 1概述 5 1 1机器装配的基本概念 1 机器的组成机器由零件 套件 组件 部件等组成 为保证有效地进行装配工作 通常将机器划分为若干能进行独立装配的部分 称为装配单元 1 零件 组成机器的最小单元 它由整块金属或其他材料制成的 图1套件示例 2 套件 在一个基准零件上 装上一个或若干个零件构成 它是最小的装配单元 图1a 为套件的一个示例 其中蜗轮即属于 基准零件 2020 2 2 2 1 机器的组成 2020 2 2 3 3 组件 在一个基准零件上 装上若干套件及零件构成 图1b 为一个组件的一个示例 其中蜗轮和齿轮合件是先前准备好的一个套件 阶梯轴为 基准零件 图1组件示例 4 部件 在一个基准零件上 装上若干组件 套件和零件构成 部件在机器中能完成一定的 完整的功用 机器的装配包括 套装 组装 部装 总装 5 1 2装配工艺系统图 图2装配单元的表示图 在装配工艺规程制订过程中 表明产品零 部件间相互装配关系及装配流程的示意图称为装配工艺系统图 组成机器的零件 套件 组件和部件等装配单元都可用如图2所示的方框来表示 图3组件和部件的装配系统图 2020 2 2 4 图4机器装配系统图 图4表示机器的装配工艺系统图 其绘制步骤如下 1 先划一条横线 2 横线左端画出代表基准件的方框 在方框中注明装配单元名称 编号和数量 3 横线右端画出代表装配成品的方框 4 按装配顺序 将直接装到成品上的零件画在横线上面 组件 套件 部件画在横线下面 2020 2 2 5 5 3机器结构的装配工艺性 1 机器结构应能分成独立的装配单元 图5转塔车床的两种结构比较a 改进前结构b 改进后结构1 操纵箱2 光轴3 联轴器4 阶梯轴5 箱体 把机器划分成独立装配单元的好处 1 可以组织平行的装配作业 2 机器的有关部件可以预先进行调整和试车 3 利于机器局部结构改进 4 利于机器的维护检修 给重型机器的包装 运输带来很大方便 5 利于一些不能在使用现场进行装配的精密零部件 例如 精密丝杠车床的丝杠就是在特殊的环境下装配的 以便保证机器的精度 2020 2 2 6 2 减少装配时的修配和机械加工 1 尽量减少不必要的配合面 a b 图6主轴箱与床身的不同装配结构形式a 改进前结构b 改进后结构 例 车床主轴箱与床身的装配结构 2020 2 2 7 2 采用调整装配法代替修配法3 要尽量减少机械加工 a b 图8车床溜板后压板的两种结构a 改进前结构b 改进后结构 例 车床溜板后压板结构 a b 图9两种不同的轴上油孔结构a 改进前结构b 改进后结构 例 轴润滑结构 2 减少装配时的修配和机械加工 2020 2 2 8 3 机器结构应便于装配和拆卸 1 组件的几个表面不应该同时装入基准零件 如箱体零件 的配合孔中 而应该先后依次进入装配 a b 图10轴依次装配的结构a 改进前结构b 改进后结构 例 轴装配结构 2 连接位置不要置于封闭腔室中 a b 图11车床床身 油盘及床腿的两种连接方式a 改进前结构b 改进后结构 例 车床床身 油盘及床腿的装配结构 2020 2 2 9 3 应考虑装配工具与连接件的位置 a b c 图12装配时应考虑装配工具与连接件的位置 4 所有的易损零件都应考虑拆卸方便 a b 图13轴承结构应考虑拆卸问题a 难拆卸b 易拆卸 5 注意销孔的结构 a b c 图14销孔的不同结构a 销难取出b c 销易取出 2020 2 2 10 5 4装配尺寸链 5 4 1装配精度 1 装配精度的内容 1 相互位置精度指产品中相关零部件间的距离精度和相互位置精度 2 相对运动精度产品中有相对运动的零部件之间在运动方向和相对运动速度上的精度 运动方向的精度通常表现为部件间相对运动的平行度和垂直度 如机床溜板在导轨上的移动精度 溜板移动轨迹对主轴中心线的平行度 相对运动速度上的精度即是传动精度 如滚齿机滚刀主轴与工作台的相对运动精度 它直接影响滚齿机的加工精度 3 相互配合精度包括配合表面间的配合质量和接触质量 配合质量是指零件配合表面之间达到规定的配合间隙或过盈的程度 它影响配合的性质 接触质量是指两配合或连接表面之间达到规定的接触面积的大小和接触点分布的情况 它影响接触刚度 也影响配合质量 2020 2 2 11 5 4装配尺寸链 2020 2 2 12 2 各装配精度间的关系相互位置精度是相对运动精度的基础 相互配合精度对相对位置精度和相对运动精度的实现有较大的影响 3 装配精度与零件精度的关系 1 单件自保 由一个零件的精度来保证某项装配精度的情况 例如 在卧式车床装配中 要满足尾座移动对溜板移动的平行度要求 只要保证床身上溜板移动的导轨A与尾座移动的导轨B相互平行即可 图15尾座对溜板移动精度由床身导轨精度单件自保 2 多数情况下 机器和部件的装配精度与和其相关的若干个零部件的加工精度有关 即这些零件的加工误差的累积将会影响产品的装配精度 图16主轴箱主轴与尾座套筒中心线等高结构示意图1 主轴箱2 尾座3 尾座底板4 床身 例如 卧式车床主轴锥孔中心线和尾座顶尖套锥孔中心线对床身导轨的等高度要求 这项精度与床身4 主轴箱1 尾座2 底板3等零部件的加工精度有关 2020 2 2 13 5 4 2装配尺寸链的建立 1 装配尺寸链的基本概念 1 在机器的装配关系中 由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链 称为装配尺寸链 2 装配尺寸链的封闭环就是装配所要保证的装配精度或技术要求 装配精度 封闭环 是零部件装配后才最后形成的尺寸或位置关系 3 装配尺寸链的组成环在装配关系中 对装配精度有直接影响的零 部件的尺寸和位置关系 装配尺寸链的组成环也分为增环和减环 2 装配尺寸链的分类 1 直线尺寸链由长度尺寸组成 且各环尺寸彼此平行 2 角度尺寸链由角度 平行度 垂直度等构成 3 平面尺寸链由成角度关系布置的长度尺寸构成 且各环处于同一或彼此平行的平面内 4 空间尺寸链由位于三维空间的尺寸构成的尺寸链 2020 2 2 14 5 4 3装配尺寸链的查找方法 1 装配尺寸链的查找方法 1 根据装配精度要求确定封闭环 2 取封闭环两端的任一个零件为起点 沿装配精度要求的位置方向 以装配基准面为查找的线索 分别找出影响装配精度要求的相关零件 组成环 直至找到同一基准零件 甚至是同一基准表面为止 以车床主轴锥孔中心线和尾座顶尖套锥孔中心线对床身导轨的等高度的装配尺寸链组成为例 见上图16 从图中可以很容易地查找出等高度整个尺寸链的各组成环 如图16b所示 2 查找装配尺寸链应注意的问题 1 装配尺寸链应进行必要的简化即在保证装配精度的前提下 可以不考虑那些影响较小的因素 如图17所示 2020 2 2 15 图17车床主轴与尾座中心线等高装配尺寸链e1 主轴滚动轴承外圆与内孔的同轴度误差e2 尾座顶尖套锥孔与外圆的同轴度误差e3 尾座顶尖套与尾座孔配合间隙引起的向下偏移量A1 主轴锥孔中心线至尾座底板距离A2 尾座底板厚度A3 尾座顶尖套锥孔中心线至尾座底板距离 2020 2 2 16 2 装配尺寸链组成的 一件一环 在查找装配尺寸链时 每个相关的零 部件只应有一个尺寸作为组成环列入装配尺寸链 这样 组成环的数目就等于有关零 部件的数目 这就是装配尺寸链的最短路线 环数最少 原则 图18装配尺寸链的一件一环原则 图19组成环尺寸的不合理算法 3 装配尺寸链的 方向性 同一装配结构中 在不同位置方向都有装配精度的要求时 应按不同方向分别建立装配尺寸链 2020 2 2 17 5 5保证装配精度的装配方法 5 5 1互换装配法 互换装配法的实质是用控制零件的加工误差来保证产品的装配精度 根据零件的互换程度不同 可分为完全互换装配法和大数互换装配法 1 完全互换装配法 1 概念 在全部产品中 装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置 装配后即能达到装配精度的要求 2 特点 装配质量稳定可靠 装配过程简单 生产效率高 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零部件的更换 但是 当装配精度要求较高 尤其是组成环数目较多时 零件难以按经济精度加工 3 应用 高精度的少环尺寸链或低精度多环尺寸链的大批大量生产装配中 4 装配尺寸链计算 采用极值公差公式计算 与工艺尺寸链计算公式相同 2020 2 2 18 1 完全互换装配法 2020 2 2 19 5 对组成环公差进行调整时 可参照下列原则 组成环是标准件尺寸 如轴承或弹性档圈厚度等 时 其公差值及其分布在相应标准中已有规定 应为确定值 组成环是几个尺寸链的公共环时 其公差值及其分布由其中要求最严的尺寸链先行确定 对其余尺寸链则应成为确定值 尺寸相近 加工方法相同的组成环 其公差值相等 难加工或难测量的组成环 其公差可取较大数值 易加工 易测量的组成环 其公差取较小数值 各组成环公差带的位置一般可按入体原则标注 但要事先选定一组成环作为协调环 其公差与分布需经计算后最后确定 以便与其它组成环相协调 最后满足封闭环的精度要求 协调环的选取 不能选取标准件或公共环 因为其公差和极限偏差已是确定值 可选取易加工的零件 而将难加工零件的尺寸公差从宽选取 也可选取难加工的零件 而将易加工零件的尺寸公差从严选取 2 大数互换装配法 1 概念 在绝大多数产品中 装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置 装配后即能达到装配精度的要求 但少数产品有出现废品的可能性 这种装配方法称为大数互换法 或部分互换法 2 特点 零件所规定的公差比完全互换法所规定的公差大 有利于零件的经济加工 装配过程与完全互换法一样简单 方便 但在装配时 应采取适当工艺措施 以便排除个别产品因超出公差而产生废品的可能性 3 应用 适用于大批大量生产 组成环较多 装配精度要求又较高的场合 4 装配尺寸链计算 采用统计公差公式计算 2020 2 2 20 5 5 2选择装配法 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 然后选择合适的零件进行装配 以保证装配精度的要求 这种方法常用于装配精度要求高而组成环数又较少的成批或大批量生产中 它有以下三种不同的形式 1 直接选配法从许多待装配的零件中 直接选择合适的零件进行装配 以保证装配精度的要求 优点 能达到很高的装配精度 缺点 装配时间不易准确控制 装配精度很大程度上取决于工人技术水平 最后可能出现无法满足要求的 剩余零件 不宜用于生产节拍要求较严的大批大量流水作业中 2020 2 2 21 2 分组装配法在零件加工时 常将各组成环的公差相对完全互换法所求数值放大数倍 使其尺寸能按经济精度加工 再按实际测量尺寸将零件分为数组 按对应组分别进行装配 以达到装配精度的要求 由于同组内零件可以互换 故又称为分组互换法 3 复合选配法复合选配法是分组装配法与直接选配法的复合 即零件加工后先检测分组 装配时 在各对应组内进行适当的选配 特点 配合件公差可以不等 装配速度较快 质量高 能满足一定生产节拍的要求 2020 2 2 22 5 5 3修配装配法 1 概念修配法是将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造 装配时 通过改变尺寸链中某一预先确定的组成环尺寸的方法来保证装配精度 装配时进行修配的零件叫修配件 该组成环称为修配环 又称为补偿环 2 应用用于成批生产或单件小批生产中 当装配精度要求较高 组成环数目又较多时 3 补偿环选择条件 1 便于装拆 零件形状比较简单 易于修配 如果采用刮研修配时 刮研面积要小 2 不应为公共环 4 最常见的修配方法 单件修配法在多环装配尺寸链中 选定某一固定的零件做修配件 补偿环 装配时用去除金属层的方法改变其尺寸 以满足装配精度的要求 2020 2 2 23 图20主轴箱主轴与尾座套筒中心线等高结构示意图1 主轴箱2 尾座3 尾座底板4 床身 例如 车床尾座与主轴箱装配中 见图20 以尾座底板为修配件来保证尾座中心线与主轴中心线的等高性 这种修配法生产中应用最广 合并加工修配法将两个或更多的零件合并在一起再进行加工修配 合并后的尺寸可看作为一个组成环 这样就减少了装配尺寸链组成环的数目 并可以相应减少修配劳动量 由于零件合并后再加工和装配 给装配生产带来很多不便 因此这种方法多用于单件小批生产中 例如 尾座装配时 把尾座体和底板相配合的平面分别加工好 并配刮横向小导轨结合面 然后把两件装配成为一体 以底板的底面为定位基面 镗削加工套筒孔 这样就把A2 A3合并成为一个环 减少了一个组成环的公差 可以留给底板底面较小的刮研量 2020 2 2 24 自身加工修配法在机床总装时 用机床本身来加工自己的方法来保证机床的装配精度 这种修配法称为自身加工修配法 例 牛头刨床总装时 自刨工作台面 比较容易满足滑枕运动方向与工作台面平行度的要求 在六角车床装配中也采用自身加工修配法 即 在转塔零件装配到机床上以后 在主轴上装上镗杆 使镗刀旋转 转塔做纵向进给 依次精镗出转塔上的6个孔 这样就保证了转塔上六个安装刀架孔的轴线和机床主轴的重合 因此自身加工修配法在机床制造中经常采用 2020 2 2 25 5 5 4调整装配法 1 概念调整法与修配法的实质相同 即各零件公差仍按经济精度的原则来确定 并且仍选择一个组成环为调整环 此环的零件称为调整件 但在改变