机械制造工艺学第六章_机器装配工艺过程设计

1 第七章机器装配工艺过程设计 7 1装配概述 7 2装配工艺方法 7 3装配尺寸链的解法 7 4装配工艺规程的制定 2 7 1装配概述 一 装配的概念及装配内容 1 装配概念 装配工艺 3 2 装配工作的基本内容 清洗 联接 4 校正 调整与配作 平衡 验收试验 5 二 装配精度与零件精度 1 1 装配精度内容 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 各部件的相互位置精度 各运动部件间的相对运动精度 配合表面间的配合精度和接触精度 6 1 2 装配精度与零件精度间的关系 机器和部件是由许多零件装配而成的 所以 零件的精度特别是关键零件的精度影响相应的装配精度 当装配精度要求较高时 应采用适当的工艺措施 零件按经济精度加工 也保证装配精度 7 3 装配单元 零件是组成机器的最小单元 由整块金属或其他材料制成 套件是在一个基准零件上 装上一个或若干个零件构成的 是最小的装配单元 如轴承 8 1 组件是在一个基准零件上 装上若干套件及零件而构成的 如 主轴组件 部件是在一个基准零件上 装上若干组件 套件和零件而构成的 如 车床的主轴箱 部件的特征 是在机器中能够完成一定的 完整的功能 9 三 装配结构的工艺性 1 产品应能分解成若干个独立的装配单元 10 2 装配中的修配工作和机加工工作量应尽可能少 11 3 机器结构应便于装配与拆卸 12 四 装配尺寸链 装配关系中 由相关零件的尺寸关系或位置关系所组成的一个封闭的尺寸系统 称为装配尺寸链 1 装配尺寸链的定义 13 2 装配尺寸链的建立方法 1 确定装配结构中的封闭环 2 确定组成环 增环和减环 3 装配尺寸链的计算 采用完全互换法或概率法 前面介绍的工艺尺寸链基本计算公式 完全适用装配尺寸链的计算 装配间隙或过盈量尺寸就是封闭环 14 装配尺寸链的计算公式 封闭环基本尺寸 封闭环的上偏差 封闭环的下偏差 封闭环公差 中间偏差计算公式 15 3 装配尺寸链解算方法步骤 根据题意 画装配尺寸链图 判断并指出封闭环 标注增环和减环 根据装配尺寸链计算公式 分别计算封闭环的基本尺寸 封闭环的上偏差 封闭环的下偏差 移项后 求得未知数 16 4 解题类型 正计算 用于校核 从已确定的各组成环尺寸及其上下偏差 校核计算封闭环 装配精度 能否达到设计要求 中间计算 已知封闭环和部分组成环的基本尺寸及公差 求其余的一个或几个组成环基本尺寸及公差 或偏差 反计算 用于设计 已知封闭环 即装配精度 尺寸 求解各组成环的尺寸及其上下偏差 17 7 2装配工艺方法 保证装配精度的方法 互换装配法 选择装配法 修配装配法和调整装配法 互换装配法 采用互换法装配时 被装配的每一个零件不需作任何挑选 修配和调整就能达到规定的装配精度要求 其装配精度主要取决于零件的制造精度 18 1 完全互换装配法 1 完全互换装配法定义 在全部产品中 装配时各组成环不需挑选或不需改变其大小或位置 装配后即能达到装配精度要求的装配方法 称为完全互换法 条件 各有关零件的公差之和小于或等于装配允许公差 完全互换法也称极值法 19 完全互换装配法 2 特点 3 应用 适用于在成批生产 大量生产中装配那些装配精度要求高 组成环数较少或组成环数虽多但装配精度要求不高的机器结构 20 2 不完全互换装配法 实质是将组成环的制造公差适当放大 使零件容易加工 但这会使极少数产品的装配精度超出规定要求 但这种事件是小概率事件 很少发生 1 不完全互换装配法 2 特点 21 不完全互换装配法 3 应用 适用于在大批大量生产中装配那些装配精度要求较高且组成环数又多的机器结构 22 选择装配法 1 选择装配法定义 是将装配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 以保证装配精度要求的装配方法 23 选择装配法 1 直接选配法 24 选择装配法 2 分组选配法 定义 将各组成环的公差按经济精度加工适当放大 再按实际测量尺寸将零件分组 按对应的组分别进行装配 以达到装配精度要求的选择装配法 称为分组选配法 应用 在大批大量生产中 装配那些精度要求特别高 若用互换装配法装配 组成环的制造公差过小 加工很困难或很不经济 此时可以采用分组选配法装配 25 分组选配法 例 发动机中活塞销与销孔的配合精度很高 第 组的孔与第 组的轴相配 以此类推 26 修配装配法 1 定义 是将装配尺寸链中各组成环按经济加工精度 放大公差 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 修配环 的方法来保证装配精度的装配法 称为修配装配法 27 修配装配法 2 修配装配法的特点 3 应用 适用于单件小批生产中装配那些组成环数较多而装配精度又要求较高的机器结构 28 注意以下三点 1 正确选择修配对象 应选便于装拆 修配与测量的 不需热处理 非公共环做修配环 2 修配件余量要经过计算 3 尽量利用机械加工代替手工修配 29 调整装配法 1 定义 装配时用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用合适的调整件来达到装配精度的装配方法 称为调整装配法 30 移动调整法 移动调整法 例一 就是用改变补偿件的位置移动 旋转或移动和旋转二者兼用 以达到装配精度的 调整过程中不需拆卸零件 31 移动调整法 还有 在机床导轨结构中常用锲铁调整来得到合适的间隙等 移动调整法 例二 为了保证装配间隙 加工一个可移动的套筒 补偿件 来调整装配间隙 32 2 固定调整法 利用调整垫片厚度的方法获得要求的装配精度 调整环可采用多件拼合的方式 适于大批量生产中装配精度要求较高的产品 固定调整装配法 33 2 调整装配法的特点 主要优点是 组成环均可以加工经济精度制造 但却可获得较高的装配精度 装配效率比修配装配法高 不足之之处是 要另外增加一套调整装置 可动调整法适用于在小批生产中应用 固定调整法 如 改变垫片厚度 则主要适用于大批量生产 3 应用 34 五 装配方法的选择 35 一 完全互换法 完全互换法有等公差法和等精度法两种 等公差法适用于尺寸链环数较少 装配精度要求不高的场合 1 等公差法的特点和适用场合 等公差法的优点是 装配工作简单 生产效率高 缺点是对相关零件的制造精度要求高 当尺寸链中的环数较多时 零件由于加工精度高而造成加工困难 7 3装配尺寸链的解法 36 根据题意 画出装配尺寸链图 指出封闭环 计算各组成环的平均公差 其中 n为总环数 按各组成环尺寸的加工难易程度 在平均公差的基础上调整并确定它们的公差大小 且选一个组成环为协调环 应根据装配图 选择形状简单 易于加工的零件尺寸作为协调环 2 等公差法的解题方法步骤 37 等公差法 容易加工的组成环尺寸 给予较小的公差 难加工的组成环尺寸 给予较大的公差 尺寸相近 加工方法相同的组成环 它们的公差取成相等 公差带的分布位置按 入体原则 确定相对于孔的包容尺寸 应标注成单向正偏差如 相对于轴的被包容尺寸 应标注成单向负偏差如 对于孔的中心距位置尺寸 应标注成对称公如 入体原则 公差的调整原则是 38 等公差法 解算装配尺寸链 求协调环的上 下偏差 验算 封闭环的公差应等于各组成环的公差之和 39 3 等公差法举例 如下左图所示 某汽车发动机曲轴的轴向间隙设计要求为 已知 试用完全互换装配法确定有关零件的尺寸和极限偏差 反计算 法计算举例 40 反计算 法计算举例 解 画装配尺寸链图 判断可知 轴向间隙尺寸为封闭环 由封闭环基本尺寸公式 故 计算平均公差 41 反计算 法计算举例 按加工的难易程度 确定各组成环公差 选为协调环 按 入体原则 确定各组成环公差带位置 42 反计算 法计算举例 求协调环的极限偏差由封闭环的上偏差公式 解得 由封闭环的下偏差公式 解得 故 43 反计算 法计算举例 检查 公差大小合理 验算 计算正确 44 正计算 法举例 用于校核已设计好的零件的各组成环尺寸能否满足装配精度要求 根据题意画出装配尺寸链图 由已知的各组成环尺寸计算封闭环的尺寸和极限偏差 校核原设计尺寸和公差是否合理 能否满足装配精度要求 各组成环的公差大小是否合理 各组成环的上下偏差是否按 入体原则 协调环除外 正计算 法解题方法和步骤 45 正计算 法举例 正计算解题举例 46 正计算 法举例 如上图所示为车床离合器装配图 要求装配后齿轮的轴向间隙 已知各组成环的尺寸为 试校核按此尺寸加工的零件 装配后能否保证装配精度 47 正计算 法举例 解 画装配尺寸链图 如上右图所示 装配间隙尺寸为封闭环 解尺寸链封闭环基本尺寸 封闭环上偏差 封闭环下偏差 检验计算结果可知 装配间隙为0 0 40mm 不符合装配精度要求 即 原设计尺寸有错 应重新设计 48 二 大数 不完全 互换装配法 定义 实质 方法 平均公差为 49 特点 应用 50 右图所示为车床主轴部件的局部装配图 要求装配后保证轴向间隙A0 0 1 0 35mm 已知各组成环的基本尺寸为 A1 43mm A2 5mm A3 30mm A5 5mm A4为标准件的尺寸 试按极值法 即等公差法 和大数互换法求出各组成环的公差及上 下偏差 计算例题 51 解 1 建立装配尺寸链 按极值法 即等公差法 求解 A0 0 1 0 35 为封闭环 2 确定各组成环的公差 组成环的平均极限公差为 根据加工的难易程度确定 T A1 T A3 0 06mm T A2 T A5 0 045mm A4为标准件 即T A4 0 04mm 52 以A3作为协调环 其它各组成环按入体原则标注上 下偏差 即 计算协调环A3的上 下偏差 计算过程略 EI A3 0 16mm ES A3 0 10mm T A3 0 06mm合理 53 按大数互换法求解 解 装配尺寸链与前相同 组成环的平均公差Tav为 以Tav作参考 根据加工的难易程度确定 T A1 0 15mm T A2 T A5 0 10mm A4为标准件 即T A4 0 04mm 选A3为协调环 其公差T A3 可从下式算出 54 确定各组成环的上 下偏差 除协调环A3以外 其它组成环均按入体原则标注 即 计算协调环A3的上 下偏差 根据公式 计算协调环的中间偏差 3 0 225 0 075 0 05 3 0 02 0 05 解得 3 0 03mm 即 55 修配法例题一 越修越小 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 例题 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 56 修配法例题一 越修越小 1 选择修配环 建立装配尺寸链可见 各组成环公差太小 现采用修配法 本例中修刮尾座底板最为方便 故选A2作修配环 解 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 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 中间偏差 A3 156 0 05A2采用精刨加工 经济公差为0 15 57 修配法例题一 越修越小 3 计算修配环A2的最大刮研量F 4 计算A2的极限偏差封闭环的中间偏差 故 58 修配法例题一 越修越小 5 验算装配后封闭环极限偏差 由题意可知 封闭环要求的极限偏差为 则 题故修配环需改变 0 145 才能保证原装配精度不变 59 修配法例题一 越修越小 6 确定修配环A2尺寸 在本例中 修配环底版越修 封闭环尺寸越小 故 只有封闭环的实际最小尺寸 不小于封闭环要求的最小尺寸 时 才能进行修配 故应满足不等式 根据修配量足够且最小原则 应 即 60 修配法例题一 越修越小 为满足上述不等式 修配环A2应增加0 145mm 封闭环最小尺寸 才能从 0 145mm增加到0 尾座中心与床头箱中心等高 以保证具有足够的修配量 所以 修配环的尺寸应为 由于底板的底面在总装时必须有一定的刮研量 而上述计算的最大刮研量为0 29mm 符合装配要求 但最小刮研量为0 这不符合总装要求 必须将A2尺寸再放大些 如保留最小刮研量为0 1mm 最终修配环的尺寸为 61 修配法例题二 越修越大 例题 如图所示齿轮部件装配 轴固定不动 齿轮在轴上回转 要求齿轮与挡圈的轴向间隙为0 1 0 35mm 已知 A1 30mm A2 5mm A3 43mm mm 标准件 A5 5mm 现采用修配法装配 试确定各组成环的公差及其分布 62 修配法例题二 越修越大 63 7 4装配工艺规程的制定 1 制定装配工艺过程的基本原则 保证产品的装配质量 以延长产品的使用寿命 合理安排装配顺序和工序 尽量减少钳工手工劳动量 缩短装配周期 提高装配效率 尽量减少装配占地面积 尽量减少装配工作的成本 2 制订装配工艺规程的步骤 研究产品的装配图及验收技术条件 审核产品图样的完整性 正确性 分析产品的结构工艺性 审核产品装配的技术要求和验收标准 分析和计算产品装配尺寸链 64 制订装配工艺规程的步骤 确定装配方法与组织形式 装配方法的确定 主要取决于产品结构的尺寸大小和重量 以及产品的生产纲领 装配组织形式 1 固定式装配 全部装配工作在一固定的地点完成 适用于单件小批生产和体积 重量大的设备的装配 2 移动式装配 是将零部件按装配顺序从一个装配地点移动到下一个装配地点 分别完成一部分装配工作 各装配点工作的总和就是整个产品的全部装配工作 适用于大批量生产 65 制订装配工艺规程的步骤 划分装配单元 确定装配顺序 将产品划分为套件 组件和部件等装配单元 进行分级装配 确