机械装配工艺

第九章机械装配工艺 约3学时 本章提要 任何机械设备或产品都是由若干零件和部件组成的 装配工作的重要性在于机械设备 产品 的质量如工作性能 使用效果和使用寿命等 最终是由它来保证的 同时通过它也是对机械设备 产品 和零件加工质量的一次总检验 发现设计和加工中存在的问题从而不断加以改进 本章重点介绍为达到装配精度而采取的四种装配方法 各自优缺点和使用场合以及与装配精度相关的尺寸链求解法 9 1机械装配基本问题概述9 1 1各种生产类型的装配特点 见P233表9 1 9 1 2零件精度与装配精度的关系 1 装配精度通常包括三个方面的含义 尺寸精度 相互位置精度 运动精度2 由于一般零件都有一定的加工误差 所以在装配时这种误差的积累就会影响装配精度 但不能只靠提高零件的加工精度来达到提高装配精度目的 在一定程度上还必须依赖于装配的工艺技术 9 1 3装配中的连接方式 在装配中 零件的连接方式可分为 固定连接 如 焊接 铆接 过盈配合 金属镶嵌件铸造 粘接剂粘合 塑性材料的压制等 活动连接 如 各种过渡配合 螺纹连接 圆锥连接等 9 2保证装配精度的方法9 2 1互换法9 2 1 1完全互换法 零件加工误差规定应使各有关零件公差的和小于或等于装配公差 式中TO 封闭公差 装配公差 Ti 各有关零件的制造公差m 组成环的环数 连同封闭在内总环数为m 1 特点 装配过程简单 生产率高 对工人技术水平要求不高 便于组织流水装配和自动化装配 便于实现零部件专业化协作 备件供应方便适用于大批 大量生产中装配精度要求高而尺寸链环数很少的组合或装配度要求不高的多环尺寸链的组合 例题9 1 解组成环尺寸 公差及偏差 图9 1为某双联转子 摆线齿轮 泵的轴向装配关系图 已知各基本尺寸为 AO 0 A1 41 A2 A4 17 A3 7 根据要求 冷态下的轴向装配间隙AO TO 0 1求组成环尺寸的公差大小和分布位置 解 画出装配尺寸链图 见下图 校验各环基本尺寸 该图是一个总环数n 5尺寸链图 其中 A0是封闭环 A1是增环 A2 A3及A4是减环 计算封闭环基本尺寸 得 A0 A1 A2 A3 A4 41 17 17 7 0可见各环基本尺寸确定无误 确定各组成环尺寸公差大小和分布位置为了满足封闭环公差T0 0 1 的要求 各组成环公差Ti的总和 Ti不得超过0 1 即 Ti T1 T2 T3 T4 0 1 在具体确定各Ti值的过程中 首先可按各环为 等公差 分配 看一下各环所能分配到的平均公差Tav的数值 即 由所得数值可以看出 零件制造加工精度要求是不高的 能加工出来 因此用极值解法的完全互换法装配是可行的 但还需要进一步按加工难易程度和设计要求等方面考虑对各环的公差进行调整 考虑到尺寸A2 A3 A4可用平面磨床加工 其公差可规定得小些 而且其尺寸能用卡规来测量 其公差必需符合准公差 孔深尺寸A1是由镗削加工保证的 公差应给得大些 在成批生产中常用通用量具测量 为此确定 A2 A4 T T4 0 18 属于7级精度基准轴的公差 A3 T3 0 15 属于7级精度基准轴的公差 确定尺寸A1的公差和偏差很明显 尺寸A1的公差值T1应根据式 9 2 计算 T1 T0 T2 T3 T4 0 1 0 018 0 018 0 015 0 049 相当于8级精度公差 计算尺寸A1 增环 的上 下偏差 ESA1 EIA1 ESA1 ESA0 EIA2 EIA3 EIA4 0 15 0 018 0 018 0 015 0 099 EIA1 ESA1 T1 0 099 0 049 0 050 A1 9 2 1 2不完全互换法 概率法 应用极值法解尺寸链 具有简便 可靠等优点 但当封闭环公差较小时 环数较多时 则各组成环公差就相应地减少 造成了加工困难 成本增加 生产实践表明 加工一批工件所获得的尺寸 处于公差带中部的较多 处于极值的较少 尤其是尺寸链中各组成环都恰好出现极值的情况更少见 因此封闭环的实际误差比用极值法计算出来的公差小的多 根据概率理论和上述分析 计算尺寸链的概率法蕴育而生 此时有公式 举例 例9 3 在图9 1所示的尺寸链中 用概率法来估算实际生产的间隙A0的分布范围 实际上这是一个正计算问题 已知 求公差 求封闭环平均尺寸 Aoav A1av A2av A3av A4av 41 0745 16 991 6 9925 16 991 0 1 Ao Aoav To 2 0 1 0 029 这证明 在实际上尺寸TO的波动范围要比按极值法计算的范围小一些 如P237图9 3所示 也就是说 若按概率法计算 尺寸A1 A2 A3 A4的公差可以放大些 现在来看一下 尺寸A1 A2 A3 A4的公差可以放大多少呢 若与极值法相同 预先确定A2 A4 17 0 018 A3 7 0 015 TO 0 1 则尺寸A1的公差T1为 0 096 即尺寸A1的公差比按极值法计算扩大了近一倍 而如前所述 用极值法计算出来的A1为 9 2 2 选配法 零件按经济精度加工 即把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 以保证封闭环的精度达到规定的技术要求 这种装配方法称为选配法 9 2 1 1选配法的种类 直接选配法就是由装配工人从许多待装配零件中 挑选合适的零件装在一起 分组选配法就是将组成环的公差按完全互换法 极值法 求的值 加大倍数 一般为2 4倍 使其能按经济精度加工 然后将加工后零件按测量尺寸分组 再按对应组分别进行装配 以满足装配要求 由于同组零件可以互换 故亦称分组互换法 复合选配法即把加工后的零件进行测量分组 装配时再在各对应组中直接选配 大批 大量流水线装配的实际生产中多采用 分组选配法 9 2 2 2 分组选配的一般要求 要保证分组后各组的配合精度性质与原来的要求相同 要保证零件分组后在装配时能够配套相配零件尺寸不是正态分布 各对应尺寸组中的零件数不等而出现零件不能配套 这在实际生产中是难以避免的 积累相当数量不配套零件后 通过专门加工一批零件来配套 分组数不宜太多 易造成生产紊乱 配合件的表面粗糙度 形状和位置误差必须保持原设计要求 决不能随着公差的放大而降低粗糙度要求的放大形状及位置误差 应严格组织对零件的测量 分组 标记 保管和运送工作 9 2 2 3 分组选配应用举例 例 某种发动机的活塞销与活塞销孔的装配 采用分组装配法 假设活塞销与销孔的基本尺寸d D均为28mm 装配技术要求规定冷态装配时销与销孔间应有0 0025 0 0075mm过盈量 即 9 2 2 3 分组选配应用举例 例 某种发动机的活塞销与活塞销孔的装配 采用分组装配法 假设活塞销与销孔的基本尺寸d D均为28mm 装配技术要求规定冷态装配时销与销孔间应有0 0025 0 0075mm过盈量 即 dmin Dmax 0 0025dmax Dmin 0 0075则可求得T0 0 0075 0 0025 0 005 若销与销孔采用完全互换法装配 其公差按 等公差法 分配 则它们的公差为 TD Td 0 025 按基轴制原则标注偏差 则其尺寸为 很明显 这样精确的销子是难以加工的 制造很不经济 故生产上常采用分组装配法将它们的公差值均按同向 尺寸减小方向 放大四倍 则活塞销尺寸为 活塞销孔尺寸为 这样 销轴外圆可用无心磨销加工 销孔可用金刚镗加工 然后用精密量具测量 按尺寸大小分成四组 用不同颜色标记 以便进行分组装配 具体分组情况表9 2 9 2 3 修配法 在单件小批生产中 当装配精度要求高而且组成环多时 完全互换法或不完全互换法 选配法均不能采用 此时可将零件按经济精度加工 而在装配时通过修配方法改变尺寸链中某一预先规定的组成环尺寸 使之能满足装配精度要求 调整法的实质与修配法相似 只是具体办法有所不同 在调整法中 一种是用一个可调整的零件来调整它在装配中的位置以达到装配精度 另一种是增加一个定尺寸零件 如垫片 垫圈 套筒 达到装配精度 前者称为移动调整法 后者称为固定调整法 9 2 4 调整法 移动调整 固定调整 9 3 装配工艺规程的制订9 3 1 装配工艺规程的内容 制定出经济合理的装配顺序 并根据所设计的结构特点和要求 确定机械各部分的装配方法 选择和设计装配中需用的工艺装备 并根据产品的生产批量确定其复杂程度 规定部件装配技术要求 使之达到整机的技术要求和使用性能 规定产品的部件装配和总装配的质量检验方法及使用工具 确定装配中的工时定额 其它需要提出的注意事项及要求 9 3 2 装配工艺规程的制订步骤和方法 研究产品图纸和装配时应满足的技术要求 对产品结构进行分析 其中包括装配尺寸链分析 计算和结构装配工艺分析 装配单元的划分 9 3 2 2 装配组织形式的确定 组织形式一般分为固定式和移动式两种 固定式装配可直接在地面上进行和在装配台架上分工进行 移动式装配又分为连续移动式和间歇移动式 可在小车上或输送带上进行 9 3 2 3 装配工艺过程的确定 装配顺序的确定装配顺序主要根据装配单元的划分来确定 装配工作基本内容的确定 清洗 刮削 过盈连接 螺纹连接 校正另外 检验 试运转 油漆 包装等一般也属于装配工作 装配工艺设备的确定根据机械结构及其装配技术要求便可确定工作内容 为完成这些工作