哈工大机械制造技术基础 第6章机器装配工艺

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1、机械制造技术基础,机械制造及自动化系,第6章 机器的装配工艺,FUNDAMENTALS OF MACHINERY MANUFACTURING TECHNOLOGY,Techniques of Machine Assembly,6.1 概述,一个基准零件上装上一个或若干个零件,一个基准零件上装上一个或若干个套件和零件,一个基准零件上装上若干个组件、套件和零件,装配是机器制造中的最后阶段，除组装、部装和总装外，还包括调整、检验和试验等工作。 机器的质量不只取决于机器结构设计的正确性及零件的加工质量，装配的质量也很大程度地决定着产品的最终质量。 采用合理的机器装配工艺方法还可适当地降低对机械加工精度

2、的要求。 不同的生产类型与装配工作的安排具有紧密的联系。 表6.1 p.234,6.2 装配工艺规程的设计方法,p.235,设 计步骤,确定装配组织形式,拟定装配工艺过程,编写装配工艺文件 装配工艺过程卡片，装配工序卡片,p.235 -,零、部件之间的相互位置精度 零、部件之间的相对运动精度 零、部件之间的相互配合精度 零、部件之间的相互接触精度,装配精度,6.3 保证机器装配精度的工艺方法,6.3.1 机器的装配精度,相互配合精度,包括配合表面间的配合质量和接触质量： 配合质量是指配合面之间达到规定的间隙或过盈的程度。配合质量影响着配合的性质； 接触质量是指两配合或连接表面间达到规定的接触面

3、积的大小和接触点的分布情况。接触质量主要影响接触刚度及配合质量的保持度。,书例：,p.237,理论要求同轴，结果不同轴，要求A0控制在一定范围之内。,装配精度要求不仅影响机器或部件的工作性能和使用寿命，而且影响到产品制造的经济性。同时，它也是确定零件加工精度和制订装配工艺规程的重要依据。,一般情况下，装配精度是由有关组成零件的加工精度来保证的。 对于某些装配精度要求高的产品，或组成零件较多的部件，如果完全由零件的制造精度来保证装配精度，则往往对各零件的加工精度要求太高而导致加工困难，甚至无法加工。 在这种情况下：通常按经济加工精度确定零件的制造精度 并采用一定的装配工艺措施来保证装配精度 （如

4、汽轮机的叶片装配，连杆、活塞、活塞销装配）,因此，要保证机器制造的优质、高效、低成本，必须从机器的设计、零件的制造、装配及检验各方面综合考虑。,6.3.2 装配尺寸链,在机器的设计过程中，必须合理地规定零件的尺寸公差和技术条件，并计算校核零部件的配合尺寸及公差是否协调； 在制订装配工艺时，要采取相应的工艺措施，合理地确定装配方法以保证机器各部件及总体的装配精度。,在根据不同装配方法确定零件制造精度与装配精度的关系时，可通过建立和解算装配尺寸链的方法来分析。,p.236 -,装配尺寸链及其种类,装配尺寸链是以某项装配精度指标或装配要求作为封闭环，查找所有与该项精度指标（或装配要求）相关零件的设计

5、尺寸（或位置要求）作为组成环而形成的尺寸链。,装配尺寸链按各环的几何特征和所处的空间位置可分为: 直线尺寸链 由长度尺寸组成，全部组成环都平行于封闭环； 角度尺寸链 组成环均为角度尺寸，包括角度、平行度、垂直度等。 平面尺寸链 由成角度关系布置的长度尺寸组成，全部组成环位于 一个或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环； 空间尺寸链 组成环位于几个不平行平面内的尺寸链；,装配尺寸链的建立,首先应查明机器或部件装配的最终精度要求，将每项精度要求作为一个装配尺寸链的封闭环； 对于每一个封闭环，通过装配关系查明与其各项精度要求有关的零部件的尺寸和精度，作为尺寸链中的组成环； 最短路线原则一件一环

6、，使装配尺寸链中所包括的组成环数目最少。,例：图示为一曲轴轴颈与齿轮的装配简图，要求垫片Ak与齿轮端面之间的间隙为A0 。试建立装配尺寸链。,6.3.3 互换装配法,p.240 -,互换装配法是通过控制零件的加工误差来保证产品的装配精度的。,互换装配法在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度的装配方法。,由各组成环零件的尺寸，利用极值解法核算封闭环（装配精度）。,计算协调环的尺寸极其偏差。 协调环预定在尺寸链中起协调作用以满足封闭环要求的组成环。 协调环尺寸是在其他组成环尺寸确定后通过尺寸链计算获得的。 选择原则： （1）非标准件； （2）易加工、易测量件（也可取难加工尺寸作协调环，此时所给协

7、调环 公差大，其它组成环公差小）； （3）易拆卸、非公共环。,书例6.1： 用完全互换法确定各组成环尺寸。,p.241,反计算问题,书题6-6： 用完全互换法确定各组成环尺寸及公差分布。,p.257,2）确定协调环,1）画装配尺寸链，校验各环基本尺寸：,3）按照 “等公差法” 分配各组成环公差,根据各零件加工的难易程度作适当调整，并“入体”标注各尺寸为：,由此，求协调环公差,4）计算协调环尺寸 用极值法计算公式：,得：,解：,难加工件 A1,完全互换装配法的特点:,装配质量稳定可靠； 装配过程简单、生产率高； 易于实现装配机械化、自动化； 便于组织流水作业、加工协作和专业化生产； 有利于产品的

8、维护和零、部件更换； 零件数多、装配精度要求又高时，零件难以经济精度加工。（缺点）,p.242,2. 大数互换装配法,大数互换法的实质是放宽各组成环的公差，以利于零件的经济加工。,p.242,采用大数互换法时，装配尺寸链用概率解法计算 （反问题求解，平均公差法）,与完全互换法相比，同样按照等公差原则计算，大数互换法装配时的各组成环公差可平均放大 倍。,除在某些特殊情况下需考虑置信水平与相对分布系数外，一般认为各组成环的尺寸假定为接近于正态分布。,例：图示为齿轮箱的装配关系，试用大数互换法求解齿轮轴向与箱盖间的间 隙。已知： ，且 均为正态分布。,1）建立尺寸链如图。,解：,2）将各组成环尺寸变

9、换为对称公差形式,3）计算封闭环基本尺寸和公差,得,正计算问题,书例6.2: 用大数互换法确定各组成环尺寸。,p.243,反计算问题,概率法,例：如图所示箱体，根据使用要求，齿轮轴肩与轴承端面间的轴向间隙应在1-1.75mm范围内，若已知各零件基本尺寸为A1=101，A2=50，A3=A5=5mm，A4=140mm，试用极值法和概率法确定这些尺寸的公差及偏差。那一种方法更易满足装配精度指标要求？对实际生产有何指导意义？,解 （1）建立装配尺寸链，如图所示，A1，A2为增环，A3,A4为减环，间隙A0为封闭环。,由题意得：A0max=1.75mm, A0main=1mm 封闭环基本尺寸为：,（2

10、）极值法（设各环公差相等） （a）计算各组成环的平均公差（一定要注意环数）,（b）根据加工条件及尺寸大小调整公差，并选出协调环，求出其公差 由于A3=A5尺寸小又易加工，可取T3=T5=0.1mm；又因A1，A2尺寸较大，且为箱体尺寸，加工较难，适当放大公差为T1=T2=0.2mm，尺寸A4最大，选之为协调环。,则协调环A4的公差为：T4=T0-（T1+T2+T3+T4）=0.15mm （c）确定除协调环外其它组成环的公差及分布位置（按“入体原则”进行）A1，A2为包容尺寸，则有A1=101（+0.2，0），A2=50（+0.2，0）mm A3,A5为被包容尺寸，则有A3=A5=5（0，-0.

11、1）mm （d）求协调环公差分布位置,（e）验算 T0LT0 计算正确,p.244 -,（2）概率法（等公差） （a）计算各组成环平均公差,（b）根据加工条件及尺寸大小调整公差，并选出协调环，求出其公差 由于A3=A5尺寸小又易加工，可取T3=T5=0.16mm；又因A1，A2尺寸较大，且为箱体尺寸，加工较难，适当放大公差为T1=0.46, T2=0.34mm，尺寸A4最大，选之为协调环。,则协调环A4的公差为： （c）确定除协调环外其它组成环的公差及分布位置（按“入体原则进行”）A1，A2为包容尺寸，则有A1=101（+0.46，0），A2=50（+0.34，0）mm A3,A5为被包容尺寸

12、，则有A3=A5=5（0，-0.16）mm,（e）验算 T0ST0 计算正确,（d）求协调环公差分布位置,6.3.4 选择装配法,p.244 -,选择装配法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，使之满足装配精度要求。这种方法常用于装配精度很高而组成环数较少的成批或大量生产中。 选择装配法主要有直接选配法、分组装配法、复合选配法三种形式。,分组装配是将组成环公差按完全互换极值解法所得的数值放大数倍，使其能按经济加工精度制造，然后将零件的有关尺寸进行测量和分组，再按对应组分别进行装配，以满足原定装配精度的要求。由于同组内的零件可以互换，故又叫分组互换法。,直接选配

13、是由装配工人从许多待装配的零件中，凭经验挑选合适的零件装配在一起。装配时工人选择零件的时间长短不易准确控制，而且装配质量在很大程度上取决于工人的技术水平。,复合选配是分组装配与直接装配的复合 ：预先分组后由工人从组内选装。,p.244 -,公差过小，不能加工，怎样解决？放大组成环公差（四倍）,例如：连杆小端孔与活塞销装配，要求间隙为0.0005-0.0055mm，间隙大小为0.0055-0.0005=0.005mm，这样小的间隙，如果按完全互换法求解：可得： 活塞销尺寸： 连杆小头孔尺寸：,分组装配实质？,加工后检测活塞销和连杆小头孔尺寸并分成四组，（分组数=放大倍数）,对应组进行装配，正好满

14、足0.0005-0.0055之间的间隙要求。这就是分组装配的实质。,6.3.5 修配装配法,p.245 -,修配装配法根据封闭环的实测结果，放大组成环的公差（使之能经济地加工出来，如果此时装配，肯定不能满足要求，怎么办？），留一个组成环作为预定的修配环，其它放大公差后的组成环正常装配，只对该修配环进行修配，以保证封闭环满足精度指标要求。（不成倍放大，单件小批）,采用修配法时，尺寸链中各尺寸均按经济加工精度制造； 尺寸链解算按极值法。,1 修配环修配时，封闭环尺寸变小（越修越小）,p.245 -,注意：装配精度指标：T0 组成环公差放大后：T0 装配后肯定有T0 T0,满足条件：,p.245 -

15、,修配要能成功，应使 否则，不能满足修配要求,注意：组成环公差放大后应“入体原则”标注（除修配环）,2 修配环修配时，封闭环尺寸变大（越修越大）,p.245 -,注意：装配精度指标：T0 组成环公差放大后：T0 装配后肯定有T0 T0,满足条件：,p.245 -,修配要能成功，应使 否则，不能满足修配要求,注意：组成环公差放大后应“入体原则”标注（除修配环）,书例6.4 普通车床的装配关系，要求尾架中心线比主轴中心线高0-0.06mm，已知A1A2A3，试用修配确定各组成环的公差与偏差。,解法：,1） 画装配尺寸链 完全互换：TM=0.02，各组成环公差小，加工较为困难。,2） 选择修配环（尾座底板好修A2）,3） 按经济加工精度确定各组成环 的公差,4） 标注除修配环外的各组成环尺寸,5） 为使修配量最少，按 或 计算修配环尺寸,6） 核算修配量 最大修配量为,修配后使封闭环尺寸减小的情况,p.246 -,例： 图示要求双联齿轮、卡圈及垫片等装在主轴上之后，保证双联齿轮的轴向间隙为0.05mm 0.1mm。试按修配法装配进行零件相关尺寸设计。,修配后使封闭环尺寸增大的情况,解法：,1） 画装配尺寸链,2） 选择修配环（A2易拆卸）,3） 按经济加工精度确定各组成环 的公差,4） 标注除修配环外的各组成环尺寸,5） 为使修配量最少，按