机械装配工艺过程设计.ppt

1、南通大学机械工程学院 张华 ,机械制造工艺学,5.1 装配工艺的概述 5.2 装配尺寸链建立及计算方法 5.3 保证装配精度的工艺方法与尺寸链的解算,第五章 装配工艺基础,5.1 装配工艺的概述,一、装配的基本概念 二、装配工艺规程 三、机器结构的装配工艺性,一、装配的基本概念,1、装配的有关名词 装配单元 套件（结合件）套装 组件组装 部件部装 总装机器的装配,名 称,编 号,件数,基准零件,零 件 1,零 件 2,结 合 件,基准零件,组 件,结 合 件,零 件 2,零 件 1,零 件 3,零 件 4,a. 装配单元表示图,b. 结合件装配表示图,c. 组件装配表示图,2、装配工艺系统图,

2、零 件 1,零 件 2,零 件 3,零 件 4,零 件 n,基准零件,机 器,组 件 1,部 件 1,部 件 m,组 件 k,e. 机器总装系统图,零 件 1,零 件 2,零 件 3,零 件 4,组 件 1,组 件 2,基准零件,部 件,结 合 件,d. 部件装配系统图,组件,零件,油盘的 组装,床身部件装配系统图,车床床身 装配图(简图),二、装配工艺规程 三、机器结构的装配工艺性 (均参见教材，自学),5.2 装配尺寸链及其计算方法,一、装配精度的概念 二、装配尺寸链 三、装配尺寸链的计算方法,一、装配精度的概念,1、产品的性能评定与质量标准 产品性能的评定包括：适用性、可靠性、经 济性指

3、标。 产品质量的评定技术性文件：质量标准。 2、装配精度的概念 装配质量：包括装配的几何参数、物理参数 装配精度装配的几何参数精度,包括：,配合精度 相互位置精度 相对运动精度,二、装配尺寸链,组成环对某一装配精度产生直接影响作用的零件 尺寸精度或相互位置精度要求。 封闭环装配精度 (所要保证的装配精度和技术要求） 由装配完成以后形成的尺寸，是由参加装配的尺寸精度（或相互位置精度）间接保证的尺寸。,1、装配尺寸链和累积误差 装配尺寸链,装配过程中，由参加装配零件的相关尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链。,根据尺寸链的理论，在装配过程中，各组成环的误差( 零 件的加工精度 ) 将以其总和反映给封闭

4、环( 装配精度要求）， 即T = Ti 。因此参加装配的各零件的误差将形成装配结果 的累积误差，即零件加工的精度直接影响相应的装配精度。,结 论 1）合理地确定零件的制造精度，以使其误差累积在装配精 度要求范围之内，这样可以简化装配的工艺过程。 2）当装配精度要求高或很高，而零件的加工精度受工艺条 件和加工经济性的限制，单纯依靠控制零件制造精度将难 以保证装配精度的要求，此时就需要在装配时采用一定的 装配工艺方法以保证装配精度的要求。,累积误差 装配精度与零件精度之间的关系,2、装配尺寸链的类型 直线尺寸链： 尺寸的环均为长度尺寸且互相平行。 角度尺寸链： 尺寸的环为角度、平行度、垂直度等。

5、平面尺寸链： 尺寸链为处于同一平面内成角度关系的 长度尺寸构成。 空间尺寸链： 尺寸链由三维空间的长度尺寸组成。,直线尺寸链,装配尺寸链 的环均为互 相平行的长 度尺寸,角度尺寸链 立式铣床主轴轴线对工作台面的垂直度装配,装配尺寸链的环为角度及平行度、垂直度等位置要求。,装配尺寸链由处于同一平面内并且成角度关系的长度尺寸构成,平面尺寸链,3、装配尺寸链的建立（查找）： 从封闭环( 装配精度 )开始，取其两端零部件为起点，沿装配精度要求的位置( 或方向 )，查找与装配精度相关的零部件装配表面之间的尺寸或位置关系，直至它们形成封闭。 装配尺寸链查找的最短路线原则,参加装配的零部件中，每个零部件只

6、有一个尺寸进入相应的装配尺寸链 （即所谓“一件一环”）,车床主轴尾座中心线等高装配尺寸链,装配尺寸链查找的 “一件一环”原则,零件尺寸的不合理标注,A1,A2,正确标注,三、装配尺寸链的计算方法,1、极值法：基本公式（同工艺尺寸链的解算） 封闭环的基本尺寸： A = A i A j 封闭环的最大极限尺寸： Amax = Ai max Aj min 封闭环的最小极限尺寸： Amin = Ai min Aj max 封闭环的公差：T = T i,2、概率解法： 各组成环的分散范围i与均方根偏差i 间的关系为：i = 6 i 封闭环与组成环的均方根偏差、分散范围关系分别为： 当解算对象为直线尺寸链、

7、误差分散范围等于公差值且各组 成环呈正态分布时，封闭环与各组成环公差的关系： 各组成环呈正态分布（对称分布）则： 组成环的平均尺寸： Ai = Ai M Tj/2 （1） 封闭环的平均尺寸：A =A M T /2 （2） 平均尺寸和： A M =Ai M A j M (3),5.3 保证装配精度的工艺方法 及尺寸链的解算,一、互 换 装 配 法 二、分 组 选 配 法 三、修 配 法 装 配 四、固定调整法装配 本节为第五章的关键内容，需要掌握：, 装配尺寸链和生产类型的情况不同时，需要采用相应的装配工艺方法类型； 互换法装配和修配法装配时，装配尺寸链解算方法。,例：齿轮部件装配，齿轮与挡圈A

8、5之间的轴向间隙 A=0.100.35mm A2 A1 AA5 A4 A3,一、互 换 装 配 法,互换法装配的原理： 在全部产品中，装配时的各组成环无需经过挑选、改变尺寸大小或调整位置，装配以后即能达到装配精度的要求。 参加装配的同一种零件可以任意互换。,互换法装配的方法： 将尺寸链中的一个组成环选作协调环，其余各组成环均按加工经济精度预先确定其公差，并按“入体原则”确定其尺寸偏差；通过尺寸链的计算求得协调环的尺寸。,协调环的作用： 调整各组成环的公差分配值；协调尺寸链中所有组成环的尺寸偏差。 协调环的选择： 应选择容易加工的零件作为协调环。,互换法的装配尺寸链计算方法: 极值法（完全互换法

9、） 概率法（大数互换法）,互换法的适用范围： 各种生产类型的装配优先考虑采用互换装配法 适用装配尺寸链的情况： 较高精度的少环尺寸链或低精度多环尺寸链,互换装配法的装配尺寸链极值解算法 的基本计算公式： 基 本 尺 寸： A=Ai Aj 最大极限尺寸： Amax=Aimax Ajmin 最小极限尺寸： Amin=Aimin Ajmax 公 差： T =Ti,极值法计算过程(见书P232) 1）估算各组成环的平均公差TiM： TiM = T /（n 1）=(0.35-0.10)/5=0.05 2）确定协调环： 由于A2、A5为易加工尺寸，且可采用通用量具测量， 故可将作为协调环，现确定A5为协调

10、环。 3）确定各组成环（除协调环）的公差： 根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求： T1=0.06 T2=0.04 T3=0.07 T4=0.05（标准件） 4）试算协调环的公差： T5= T ( T1 + T2 + T3 + T4 ) = 0.25 (0.06 + 0.04 + 0.07 + 0.05) = 0.03 -J1-,5)确定各组成环（除协调环）的偏差（按入体原则）： A1=300.06 A2=50.04 A3=43+0.07 A4=30.05（标准件） 6)用竖式计算协调环的基本尺寸与偏差: ES EI A3 = +43 0.07 0 A1 = 30 0.06 0 A2

11、 = 5 0.04 0 A4 = 3 0.05 0 A5 = 4.9 0.03 0 A = 0.10 0.25 0 A5 =4.9-0.03 -J2-,互换法的装配尺寸链 概率解算法的基本计算公式 组成环平均尺寸: Ai = AiM Ti/2 封闭环平均尺寸: A =A M T /2 平 均 尺 寸 和： AM=Ai M Aj M 公 差： T2=Ti2,概率法计算过程： 1）估算各组成环的平均公差TiM： TiM = 2）确定协调环： 由于A2、A5为易加工尺寸，且可采用通用量具测量， 故可将作为协调环，现确定A5为协调环。 3）确定各组成环（除协调环）的公差： 根据各环的基本尺寸、加工难易

12、程度和设计图纸要求： T1=0.12 T2=0.10 T3=0.16 T4=0.05（标准件） 4）试算协调环的公差： T5= =0.10 -G1-,5)确定各组成环（除协调环）的偏差（按入体原则）： A1=300.12 = 29.940.06 A2= 50.10 = 4.95 0.05 A3=43+0.16 = 43.08 0.08 A4= 30.05 = 2.975 0.025（标准件） A= 0.225 0.125 6) 计算协调环的基本尺寸与偏差: AM =AiM AjM =A3M (A1M +A2M+ A4M+ A5M) 0.225 =43.08 (29.94+4.95+2.975+

13、 A5M) A5M=4.99 A5 =A5M T5/2=4.99 0.05=5.040.10 G2-,计 算 步 骤 的 归 纳 1、估算各组成环的平均公差TiM： 2、确定协调环： 将容易加工的零件尺寸（如外表面尺寸）作为协调环 3、确定各组成环（除协调环）的公差： 根据各组成环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸 要求来确定组成环的公差 4、试算协调环的公差： 极值法和概率法采用不同的计算公式 5、确定各组成环（除协调环）的偏差（按入体原则）： 概率法还需换算出按对称偏差标注的平均尺寸 6、计算协调环的基本尺寸及偏差: 极值法用竖式；概率法通过平均尺寸的计算求得。,二、分 组 选 配 法,分

14、组选配法的原理： 制造时将组成环（配对件）的公差适当放大，并预先将配对件分别测量分组；装配时按对应的配对组直接装配，以保证装配精度的要求.,分组选配法分组过程需满足的条件： 组成环（配对件）的公差相等； 分组数与公差放大倍数相等； 组成环（配对件）的公差放大方向相同。,适用范围:大批大量生产中,装配精度要求很高, 装配尺寸链组成环很少时（n=2)的装配。,三、修 配 法 装 配,1、修配法的定义 将装配尺寸链中组成环按经济加工精度制造，装配时用去除金属层的方法改变尺寸链中某个预定的组成环的尺寸，以保证装配精度要求的装配方法。 2、修配环的概念 要求：非尺寸链中的公共环；便于装拆和修配。 3、修

15、配法的适用范围 装配精度要求高、尺寸链的组成环数多的成批以下生产的产品装配工艺。 4、修配法的解算方法及实例,修配法之一,A,A3,A2,A1,：修配使得A尺寸变小,车床的主轴与尾座轴线等高的装配,Amax,Amin,Amin,Amax,T,T,“修小定小”,装配起来满足不需修配的最低条件 Amin= Amin,计算基本条件: Amin= Amin= Ai min Aj max,A2,A1,A,A3,A2为修配环时,修配使得A尺寸变小的计算实例,实例：C6140车床主轴尾座装配 装配要求：尾座中心线应高于主轴中心线0.030.06mm。 已知A1=202mm，A2=46mm，A3=156mm，

16、采用修配法 装配，试确定各组成环的公差及偏差。 解 算 过 程 1、选择修配环： 本例中尾座底板（ A2）易于修配，故选择 A2为修配环， 修配A2将使得A越修越小。 2、按经济加工精度确定各组成环公差： T1 =T3 =0.20 T2 =0.10,3、确定各组成环（除修配环）的尺寸偏差： 中心线至平面的距离尺寸偏差可取正负值： A1=2020.10mm A3=156 0.10mm 4、计算修配环的尺寸偏差： 由于修配使得A越修越小，因此应当有： A min= Amin（修小定小） A min= Amin= Ai min Aj max=(A3min +A2min) A1max 0.03=(15

17、6 0.10+ A2min) (212+0.10) A2min=46.23 A2max= A2min+T2=45.23+0.1=46.33 A2 =46.330.10 5、最大修配量=T T=0.50 0.03=0.47,A1,A2,A,：修配使得A尺寸变大 镗夹具的镗模板孔中心距的修配装配法,镗模板,定位支承板,修配法之二,A1为修配环,Amax,Amin,Amin,Amax,T,T,“修大定大”,装配起来满足不需修配的最低条件为: Amax= Amax,计算基本条件: Amax= Amax= Ai max Aj min,A2,A,A1,A1为修配环,修配使得A尺寸变大的计算实例,实例：箱体

18、孔镗夹具的装配 装配要求：镗模板镗套孔中心线至定位支承板的距离为： A=160 0.015 mm，已知A1=20mm，A2=180mm，用修 配法装配时修磨A1 ，试确定A1 和A2的公差及偏差。 解 算 过 程 1、选择修配环： 本例中支承板（ A1）易于修配，故选择 A1为修配环， 修配A1将使得A越修越大。 2、按经济加工精度确定各组成环公差： T1 =0.10 T2 =0.16,3、确定各组成环（除修配环）的尺寸偏差： 孔中心线至平面的距离尺寸偏差可取正负值： A2=1800.08mm 4、计算修配环的尺寸偏差： 由于修配使得A越修越大，因此应当有： A max= Amax（修大定大） A max= Amax= Ai max Aj min= A2max A1min 160.015=(180+0.08 ) A1min A1min=20.165 A1max= A1min+T1=20.065+0.1=20.165 A1 =20.1650.10 5、最大修配量=T T=0.26 0.03=0.23,计 算 步 骤 的 归 纳 1、选择修配环： 按修配环确定的原则选取 2、按经济加工精度确定各组成环的公差（包括修配环） 3、确定各