设备管理_机械零部件装配基本知识

第1章机械零部件装配基本知识 1 1装配概述机械装配是机械制造过程中最后的工艺环节 他将最终保证机械产品的质量 如果装配工艺制订不合理 即使所有机械零件都合乎质量要求 也不能装配出合格产品 第1章机械零部件装配基本知识 1 1装配概述1 1 1装配的概念机械产品一般由许多零件和部件组成 按照规定的技术要求 将若干零件结合成一个组件或部件 称为组装或部装 或将若干零件 部件结合成一个完整的机械产品的工艺过程称为装配 总装 零件 组成机械产品的基本单元 基本零件通用零件标准零件外购零件 第1章机械零部件装配基本知识 合件 若干零件永久联接或联接后再加工成套件 合件 例如 涡轮 图1 2P2 装配式齿轮 不具有独立性和完整功能 合件 装配式齿轮1 基准零件2 铆钉3 齿轮 合件在以后的装配中不再拆开 第1章机械零部件装配基本知识 组件 若干个零件组合或若干个零件与若干个合件组合成组件 在结构与装拆上有一定独立性 但不具有完整功能 第1章机械零部件装配基本知识 部件 由若干个零件 合件和组件组成部件 具有相对独立性 能完成一定完整功能 例如 卧式车床的主轴箱 进给箱 溜板箱 刀架 尾座 床身等 2 卧式车床的布局 1 主轴箱2 刀架3 尾座4 床身5 丝杠6 光杠7 右床腿8 溜板箱9 左床腿10 进给箱 第1章机械零部件装配基本知识 组装 零件 合件结合成组件的装配 部装 零件 合件和组件结合成部件的装配总装 零件 合件 组件及部件最终结合成机械产品的装配比较复杂的产品 其装配工艺常分为部装和总装两个过程 第1章机械零部件装配基本知识 1 1 2装配工作的重要性机械装配是机械制造过程中最后的工艺环节 他将最终保证机械产品的质量 如果装配工艺制订不合理 即使所有机械零件都合乎质量要求 也不能装配出合格产品 1 零件合格 产品合格 第1章机械零部件装配基本知识 1 1 2装配工作的重要性反之当零件制造质量不十分良好时 只要装配中采用合适的工艺方案 使的整体机械达到正常的精度等 也可以达到规定的要求 3 在装配过程中可以发现在设计和制造中所存在的问题 2 零件不合格 产品不合格 第1章机械零部件装配基本知识 1 2装配工艺规程1 2 1装配工艺规程的概念工艺 Craft 是劳动者利用生产工具对各种原材料 半成品进行增值加工或处理 最终使之成为制成品的方法与过程 装配工艺规程指装配部件和整个产品的工艺过程 以及该过程中所使用的设备和工具 夹具 量具等的技术文件 第1章机械零部件装配基本知识 1 2 2装配工艺过程装配前的准备工作研究装配图确定装配方法平衡实验装配工作去毛刺检查清理和清洗 联接可拆联接 不可拆联接 可拆联接 装配后可以很容易拆卸而不致损坏任何零件 且拆卸后仍重新装配在一起 例如螺纹联接 键联接等 不可拆联接 装配后一般不再拆卸 如果拆卸就会损坏其中的某些零件 例如焊接 铆接等 1 2 2装配工艺过程 校正 调整与配作校正是指产品中相关零 部件间相互位置找正 用检验平台找正并通过各种调整方法 保证达到装配精度要求等 配作是指两个零件装配后确定其相互位置的加工 如配钻 配铰 或为改善两个零件表面结合精度的加工 如配刮及配磨等 配作是校正调整工作结合进行的 平衡为防止使用中出现振动 装配时 应对其旋转零部件进行平衡 包括静平衡和动平衡两种方法 试验与验收喷漆 涂油 装箱 第1章机械零部件装配基本知识 1 3装配工艺与生产类型生产类型 单件生产 成批生产 大量生产装配工艺表1 1P51 单件生产 例重型机床固定装配修配法 调整法工艺灵活通用设备手工操作比重大 工人技术高工人技术要求全面 2 成批生产例机床 机车车辆固定流水装配互换法 修配法 调整法工艺过程划分适合于批量的大小通用设备 专用工具手工操作比重大 工人技术较高 第1章机械零部件装配基本知识 2 成批生产例机床 机车车辆固定流水装配互换法 修配法 调整法工艺过程划分适合于批量的大小通用设备 专用工具手工操作比重大 工人技术较高 3 大量生产例汽车 内燃机流水装配线互换法 调整法 少 工艺过程划分很细专业化程度高 采用专用高效工艺装备手工操作比重小 补充 装配的组织形式 特点和应用 一 固定式装配 产品或部件的全部装配工作都安排在一个固定的工作地点进行的装配组织形式 1 集中固定式装配 产品的全部装配工作由一组工人在一个工作地点集中完成 特点 1 占用的场地 工人数量少 2 对工人技术要求全面 3 产品效率低 单件小批装配较简单的产品 2 分散固定式装配 产品的全部装配过程分解为部件装配和总装配 分别在多个工作地点进行 特点 1 占用的场地 工人数量较多 2 对工人技术要求低 易于实现现代化 较大批量装配较复杂的产品 如机床的装配 应用 应用 3 产品固定式流水装配 将固定式装配分成若干个独立的装配工序 分别由几组工人负责 各组工人按工艺顺序依次到各装配地点对固定不动的产品进行本组所担负的装配工作 特点 1 工人专业化程度高 效率高 质量好 周期短 2 占用场地 工人多 管理难度大 适合产品结构复杂 尺寸庞大的产品批量生产 如飞机的装配 应用 二 移动式装配 移动式装配是负责各装配工序的工人和工作地固定不变 而所要装配的产品不断的依次通过每个工作地 在每个工作地完成一个或几个工序 在最后一个工作地装配成产品 1 自由移动式装配 在装配过程中由人工或机械运输装置将产品传递至各工作地 从而完成有关的装配工序 2 强制移动式装配 在装配过程中 由传送带或传递链连续或间歇地将产品从一个工作地移向下一个工作地 在各工作地进行不同的装配工序 最后完成全部装配工作 特点 1 投入费用 强制大于自由 2 劳动强度 强制大于自由 主要是生产批量上不一样 较小批量生产采用自由移动式装配 较大批量生产采用强制移动式装配 应用 3 装配效率 强制大于自由 第1章机械零部件装配基本知识 1 4装配精度和装配方法1 4 1装配精度装配精度是指装配后的质量与技术规格的符合程度 装配精度不仅影响机器或部件的工作性能 而且影响它们的使用寿命 装配精度主要包括 配合表面间的配合精度和接触质量 各部件的相互位置精度 各运动部件间的相对运动精度 第1章机械零部件装配基本知识 1 4 2保证装配精度的装配方法装配时要严格按公差要求保证配合精度的装配方法有 1 完全互换法相互配合零件公差之和小于或等于装配允许偏差 零件完全互换 装配时各配合零件可不经挑选 修配及调整 即可达到规定的装配精度的装配方法 对零件的加工精度要求较高适合于配合零件数较少 批量较大的场合 第1章机械零部件装配基本知识 2 分组选配法当零件精度要求很高时 先使零件按经济加工精度进行加工 然后再按实际测量的尺寸将零件分为若干组 装配时选择对应组内零件进行装配 增加了测量分组工作 适合于成批或大量生产 配合零件数少 装配精度较高的场合 第1章机械零部件装配基本知识 3 修配法在某零件上预留修配量 在装配时通过修去其多余部分达到要求的配合精度 零件可按经济加工精度制造 并能获得较高的装配精度 增加了装配过程中的手工修配和机械加工工作量 延长了装配时间 且装配质量很大程度上依赖公认的技术水平 适合于单件小批量 或装配要求高的场合 第1章机械零部件装配基本知识 4 调整法在装配时通过改变产品中可调零件的位置或更换尺寸合适的可调零件来保证装配精度的方法 与修配法的实质相同 第1章机械零部件装配基本知识 1 5装配时零件的清理和清洗1 5 1零部件的清理装配前 去除零件上残存的型砂 铁锈 研磨剂 油漆 灰砂等 装配时 清除钻 铰 攻螺纹时所产生的切屑1 5 2零件的清洗1 清洗方法抹布 清洗机 超声波 20KHz以上 2 常用清洗液汽油 没有 轻柴油 水剂清洗液 第1章机械零部件装配基本知识 1 7机电设备几何精度的检验机电设备几何精度不仅影响设备质量 使用性能和运行可靠性 更是对其所生产产品质量影响巨大 主要几何精度包括 主轴回转精度导轨直线度 平行度工作台面的平面度两部件间的同轴度 垂直度 主轴回转精度 径向圆跳动 端面圆跳动 倾角摆动 主轴端面圆跳动对加工精度的影响 被加工端面不平 与圆柱面不垂直 加工螺纹时 产生螺距周期性误差 第1章机械零部件装配基本知识 1 7主轴回转精度的检验主轴回转中心的径向跳动主轴定心轴颈径向跳动端面跳动轴向窜动 1 7主轴回转精度的检验 1 主轴锥孔中心线径向跳动的检验 锥柄检验棒 1 7主轴回转精度的检验 2 主轴定心轴颈径向圆跳动的检查方法 1 7主轴回转精度的检验 3 主轴端面跳动 1 7主轴回转精度的检验 4 主轴轴向窜动的检验 导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准 也是运动的基准 它的各项误差直接影响被加工工件的精度 包括 导轨在水平面内的直线度 导轨在垂直面内的直线度 前后导轨平行度 扭曲 导轨与主轴回转轴线的平行度 或垂直度 等 机床导轨误差 垂直面内直线度误差对车床的影响较小 可以忽略不计 1 7主轴回转精度的检验 1 7 2导轨直线度的检验1 导轨在垂直平面内直线度的检验 1 水平仪测量法 2 自准直仪测量法2 导轨在水平面内直线度的检验 1 检验棒或平尺测量法 2 自准直仪测量法 3 钢丝测量法 1 7主轴回转精度的检验 1 7机电设备几何精度的检验 1 7 3平行度的检验 1 7机电设备几何精度的检验 1 7 4平面度的检验方法 1 平板研点法 2 塞尺检查法 3 光线基准法 1 7机电设备几何精度的检验 1 7 5同轴度的检验方法1 转表测量法 1 7机电设备几何精度的检验 2 锥套塞插法 1 7机电设备几何精度的检验 1 7 6垂直度的检验方法1 用直角平尺与百分表检验垂直度2 用框式水平仪检验垂直度 1 7机电设备几何精度的检验 3 用方尺 百分表检验垂直度 45 第1章机械零部件装配基本知识 1 6旋转件的平衡旋转件 齿轮 带轮 飞轮 转子不平衡原因 材料密度不均匀旋转件的重心与旋转中心不重合 产生离心力 从而在运动副中引起附加动压力 F mr 2 N n 30 rad s 式中m 不平衡量 kg r 重心与旋转中心之间距离 m n 转速 r min 第1章机械零部件装配基本知识 说明 由于离心力F与角速度 的二次方成正比 因此高速旋转零件所产生的离心力 有可能比零件本身重量大得多 离心力的方向是不断在变化的 因此会产生振动 为此 对于高速旋转的零件以及精度要求较高的机器必须要进行平衡 回转间平衡问题可分为静平衡 动平衡 第1章机械零部件装配基本知识 1 6 2静平衡质量分布在同一回转平面内的平衡问题就是静平衡 宽径比b D 0 2的转子 砂轮 飞轮 齿轮 可近似地认为其质量分布在同一回转平面内 静平衡条件 回转体上各质量的离心惯性力的向量和等于零或质径积的向量和等于零 质量与向径的乘积称为质径积 表示在同一转速下转子上各离心惯性力的相对大小和方位 盘形转子的静平衡设计举例已知 分布于同一回转平面内的偏心质量为m1 m2和m3从回转中心到各偏心质量中心的向径为r1 r2和r3 当转子以等角速度w转动时 各偏心质量所产生的离心惯性力分别为 F1 F2 F3 增加一个平衡质量mb 其向径为rb所产生的离心惯性力为Fb 要求平衡时 Fb F1 F2 F3所形成的合力F应为零 F F1 F2 F3 Fb 0 质量与向径的乘积称为质径积 表示在同一转速下转子上各离心惯性力的相对大小和方位 m和e分别为转子的总质量和总质心的向径 mi和ri分别为转子各个偏心质量及其质心的向径 mb和rb分别为所增加的平衡质量及其质心的向径 转子平衡后其总质心将与回转轴线相重合 即e 0 根据质径积mbrb 确定rb和平衡质量大小 安装方向 向量图上所指的方向 若转子的实际结构不允许在向径rb的方向上安装平衡质量 如何做 为了使设计出来的转子质量不致过大 一般应尽可能将rb选大些 这样可使mb小些 问题1 在向径rb的相反方向上去掉一部分质量来使转子得到平衡 可在另外两个回转平面内分别安装平衡质量 以使转子得以平衡 若在所需平衡的回转面内实际结构不允许安装或减少平衡质量 方法 问题2 方法 2 对于静不平衡的转子 无论它有多少个偏心质量 都只需要适当地增加一个平衡质量即可获得平衡 即对于静不平衡的转子 需加平衡质量的最少数目为1 结论 1 静平衡的条件 分布于转子上的各个偏心质量的离心惯性力的合力为零或质径积的向量和为零 第1章机械零部件装配基本知识 1 6 3动平衡动平衡是指质量分布不在同一回转平面内的平衡问题 宽径比b D 5的转子 发动机 电动机转子 机床主轴等 其质量分布不在同一回转平面内 特点 轴向宽度较大 其质量分布在几个不同的回转平面内 存在惯性力偶 回转体动平衡条件 回转体上各个质量的离心惯性力的向量和等于零 离心惯性力矩的向量和也等于零 设转子上的偏心质量m1 m2和m3分别在回转平面1 2 3内 其质心的向径分别为r1 r2 r3 当转子以等角速度 转动时 平面1内的偏心质量m1所产生的离心惯性力 F1 m1 2r1 在转子的两端选定两个垂直转子轴线的平面T T 设T 与T 相距l 平面1到平面T T 的距离分别为 F1可用分解到平面T 和T 中的力来代替 由工程力学的知识可知 分别为平面 中向径为r1的偏心质 所产生的离心惯性力 原分布在平面1 2 3上的偏心质量 完全可以用平面 上的和 和 和所代替 它们的不平衡效果是一样的 第1章机械零部件装配基本知识 1 6 4回转体平衡试验1 静平衡法 1 静平衡法的适用对象及实验要求 只能平衡旋转件重心的不平衡 适用于长径比小 或长径比大 但转速较低的旋转件 2 具体方法P12 1 常见平衡装置 静平衡具体方法 1 平衡装置 主要有圆柱式平衡架 菱形平衡架 平衡杆 平衡块等 2 静平衡步骤 u将平衡架支撑牢固 并调整其横向 纵向水平 如图所示 u将被平衡零部件装在心轴上厚 放在平衡架上 u用手转动被平衡件使其缓慢转动 待静止后在下方作标记 如图所示 u重复上述过程若干次 找出不平衡质量的径向位置 u用平衡工具 平衡杆 平衡块 橡皮泥等 使旋转件恢复平衡 如图所示 u根据上述结