机械制造工艺学第5章机器装配工艺过程设计课件

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1、第5章 机器装配工艺过程设计,5.1 概述,机械制造工艺学,机器装配 机械装配是按规定的精度和技术要求，将构成机器的零件结合成组件、部件和产品的过程。装配是机器制造中的后期工作，是决定产品质量的关键环节。 任何机器都是由零件、套件、组件、部件等组成的。 机器装配作业 清洗 连接（包括可拆连接和不可拆连接） 校正、调整与配作 平衡（静平衡、动平衡） 验收、试验,2,5.1.1 机器装配的基本概念,图5-1 套件装配式齿轮,在装配工艺规程制订过程中，表明产品零、部件间相互装配关系及装配流程的示意图称为装配系统图。,3,5.1.2 装配工艺系统图,图5-2 装配单元的表示图,第5章 机器装配工艺过程

2、设计,5.2 装配工艺规程的制定,机械制造工艺学,装配工艺规程及其重要性 将装配工艺过程用文件形式规定下来就是装配工艺规程; 它是指导装配工作的技术文件，也是进行装配生产计划及技术准备的主要依据。对于设计或改建一个机器制造厂，它是设计装配车间的基本文件之一。 制定装配工艺规程的原则 保证产品装配质量； 选择合理的装配方法，综合考虑加工和装配的整体效益； 合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工装配工作量，缩短装配周期，提高装配效率； 尽量减少装配占地面积，提高单位面积生产率； 注意采用和发展新工艺、新技术。,5,5.2.1 装配工艺规程制定原则,第5章 机器装配工艺过程设计,5.3 机器结构的 装

3、配工艺性,机械制造工艺学,所谓划分成独立的装配单元，就是要求机器结构能划分成独立的组件、部件等。首先按组件或部件分别进行装配，然后再进行总装配。 好处： 1）可以组织平行的装配作业，各单元装配互不妨碍，缩短装配周期，或便于组织多厂协作生产。 2）机器的有关部件可以预先进行调整和试车，各部件以较完善的状态进人总装，这样既可保证总机的装配质量，又可以减少总装配的工作量。 3）机器局部结构改进后，整个机器只是局部变动，使机器改装起来方便，有利于产品的改进和更新换代。 4）有利于机器的维护检修，给重型机器的包装、运输带来很大方便。,9,5.3.1 机器结构应能分成独立的装配单元,10,5.3.1 机器

4、结构应能分成独立的装配单元,首先要尽量减少不必要的配合面。 因为配合面过大、过多，零件机械加工就困难，装配时修刮量也必然增加。 采用调整装配法代替修配法，可以从根本上减少修配工作量。,11,5.3.2 减少装配时的修配和机械加工,12,5.3.3 机器结构应便于装配和拆卸,第5章 机器装配工艺过程设计,5.4 装配尺寸链,机械制造工艺学,装配精度的内容 1）相互位置精度指产品中相关零部件间的距离精度和相互位置精度。如机床主轴箱装配时，相关轴间中心距尺寸精度和同轴度、平行度、垂直度等。 2）相对运动精度是产品中有相对运动的零部件之间在运动方向和相对运动速度上的精度。 3）相互配合精度包括配合表面

5、间的配合质量和接触质量。 配合质量是指零件配合表面之间达到规定的配合间隙或过盈的程度，它影响配合的性质。 接触质量是指两配合或联接表面间达到规定的接触面积的大小和接触点分布的情况，它影响接触刚度，也影响配合质量。,14,5.4.1 装配精度,影响装配精度的因素 零件的加工精度（与多个零件精度有关）； 装配方法与装配技术 ； 零件间的接触质量； 力、热、内应力引起的零件变形； 旋转零件的不平衡。,15,5.4.1 装配精度,装配尺寸链的建立 装配尺寸链：在机器的装配关系中，由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链。 装配尺寸链的封闭环：装配所要保证的装配精度或技术要求。装配精度（封闭环）是零

6、部件装配后才最后形成的尺寸或位置关系。 装配尺寸链的组成环：在装配关系中，对装配精度有直接影响的零、部件的尺寸和位置关系。同工艺尺寸链一样，装配尺寸链的组成环也分为增环和减环。,16,5.4.2 装配尺寸链的建立,装配尺寸链查找方法 首先，根据装配精度要求确定封闭环。 再取封闭环两端的任一个零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为联系线索，分别找出影响装配精度要求的有关零件，直至找到同一基准零件或同一基准表面为止。所有零件上连接两个装配基准面间的位置尺寸和位置关系，便是装配尺寸链的组成环。 查找装配尺寸链应注意的问题 1）装配尺寸链应进行必要的简化，在保证装配精度的前提下，可以不考

7、虑那些影响较小的因素。 2）装配尺寸链组成的“一件一环”原则。 3）装配尺寸链的“方向性”。,17,5.4.3 装配尺寸链的查找方法,装配方法与装配尺寸链的解算方法密切相关。同一项装配精度，采用不同装配方法时，其装配尺寸链的解算方法也不相同。 装配尺寸链的正计算：已知与装配精度有关的各零部件的基本尺寸及其偏差，求解装配精度要求（封闭环）的基本尺寸及偏差，用于对已设计的图样进行校核验算。 装配尺寸链的反计算：已知装配精度要求（封闭环）的基本尺寸及偏差，求解与该项装配精度有关的各零部件基本尺寸及偏差的计算，主要用于产品设计过程之中，以确定各零部件的尺寸和加工精度。,18,5.4.4 装配尺寸链的计

8、算方法,第5章 机器装配工艺过程设计,5.5 保证装配精度的 装配方法,机械制造工艺学,20,表6-1 常用装配方法及其适用范围,完全互换装配法 采用极值算法计算装配尺寸链； 封闭环公差的分配原则： 1）当组成环是标准尺寸时（如轴承宽度，挡圈的厚度等），其公差大小和分布位置为确定值； 2）某一组成环是不同装配尺寸链公共环时，其公差大小和位置根据对其精度要求最严的那个尺寸链确定； 3）在确定各待定组成环公差大小时，可根据具体情况选用不同的公差分配方法，如等公差法，等精度法或按实际加工可能性分配法等； 4）各组成环公差带位置按入体原则标注，但要保留一环作“协调环”，协调环公差带的位置由装配尺寸链确

9、定。协调环通常选易于制造并可用通用量具测量的尺寸。,21,5.5.1 互换装配法,【例】图示齿轮部件，齿轮空套在轴上，要求齿轮与挡圈的轴向间隙为0.10.35。已知各零件有关的基本尺寸为：A1 = 30 , A2 = 5 , A3 = 43, （标准件），A5 = 5 。用完全互换法装配，试确定各组成环的偏差。,22,5.5.1 互换装配法,【解】 1）建立装配尺寸链（图5-25 ） 2）确定各组成环的公差：按等公差法计算，各组成环公差为： T1 = T2 = T3 = T4 = T5 = （0.35-0.1）/ 5 = 0.05 考虑加工难易程度，进行适当调整（A4公差不变），得到： T4

10、= 0.05, T1 = 0.06 , T3 = 0.1 , T2 = T5 = 0.02,3）确定各组成环的偏差：取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定： 除协调环以外各组成环公差按入体标注： 计算协调环偏差：由图得到： EI5 = - 0.12 , ES5 = - 0.1 最后可确定：,23,5.5.1 互换装配法,大数互换装配法 采用概率算法计算装配尺寸链; 封闭环公差分配原则同完全互换法。 【例】同上例，用大数互换法计算 【解】 确定各组成环的公差 A4 为标准尺寸，公差确定：T4 = 0.05 A1、A2、A5 公差取经济公差：T1 = 0.1, T2 = T5 = 0.02

11、5 由计算公式，得： 取k=1.4，将T1 、T2 、T4 、 T5 及T0 值代入，可求出：T3 = 0.135 确定各组成环的偏差 取A5为协调环。A4为标准尺寸, 公差带位置确定： 除协调环外各组成环公差入体标注： 计算协调环的偏差：由计算公式，得：A5M = 4.93 于是有：,24,5.5.1 互换装配法,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，以保证装配精度的要求。 这种装配方法常应用于装配精度要求高而组成环数又较少的成批或大批量生产中。 选择装配法有三种不同的形式：直接选配法、分组装配法和复合选配法。 直接选配法 在装配时，从许多待装配

12、的零件中，直接选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的要求。 优点：能达到很高的装配精度。 缺点：装配时间不易准确控制；装配精度在很大程度上取决于工人技术水平；可能会有“剩余零件”。,25,5.5.2 选择装配法,分组装配法 将组成环公差按完全互换法求得后，放大若干倍，使之达到经济公差的数值。然后，按此数值加工零件，再将加工所得的零件按尺寸大小分成若干组（分组数与公差放大倍数相等）。最后，将对应组的零件装配起来。,26,5.5.2 选择装配法,【例】 活塞与活塞销在冷态装配时，要求有0.00250.0075的过盈量。若活塞销孔与活塞销直径的基本尺寸为28，加工经济公差为0.01。现采用分组选配

13、法进行装配，试确定活塞销孔与活塞销直径分组数目和分组尺寸。,图5-27 活塞与活塞销组件图,【解】 1）建立装配尺寸链。 2）确定分组数： 各组成环平均公差为(0.0075-0.0025)/2=0.0025 组成环经济公差为0.01，可确定分组数为0.01/0.0025=4 3）确定各尺寸：采用基轴制配合，若活塞销直径尺寸定为：，将其分为 4组，解尺寸链，可求得活塞销孔与之对应的分组尺寸如下：,27,5.5.2 选择装配法,复合选配法 复合选配法是分组装配法与直接选配法的复合，即零件加工后先检测分组，装配时，在各对应组内经工人进行适当的选配。 这种装配方法的特点是配合件公差可以不等，装配速度较

14、快、质量高、能满足一定生产节拍的要求。如发动机气缸与活塞的装配多采用此种方法。,28,5.5.2 选择装配法,采用修配法时，装配尺寸链中各尺寸均按经济公差制造，但留出一个尺寸做修配环。通常选容易修配加工，且对其它尺寸链没有影响的尺寸作修配环。 【例】车床主轴孔轴线与尾座套筒锥孔轴线等高误差要求为00.06，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。,29,5.5.3 修配装配法,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。 【解】1）选择修配环 本例中修刮

15、尾座底板最为方便，故选A2作修配环。,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 = 2020.05 , A3 = 1560.05 A2采用精刨加工，经济公差为0.15。 3）确定修配环公差带的位置 用A00表示修配前封闭环实际尺寸。本例中，修配环修配后封闭环变小，故A00的最小值应与A0的最小值相等。按直线尺寸链极值算法公式，可导出： 将已知数值代入，可求出：A2min = 46.1, 于是可得到： 若要求尾座底板装配时必须刮研，且最小刮研量为0.10。则可最后确定底板厚度为：,30,5.5.3 修配装

16、配法,调整法与修配法相似，尺寸链各组成环按经济精度加工，由此引起的封闭环超差，通过调节某一零件的位置或对某一组成环（调整环）的更换来补偿。 常用的调整法有三种：可动调整法，固定调整法和误差抵消调整法。 固定调整法 通过更换不同尺寸的调整件来达到装配精度。采用固定调整法的关键是选择调整范围、确定调整件的分组和各组调整件的尺寸大小。 常用的调整件有：轴套、垫片、垫圈等。,31,5.5.4 调整装配法,【例】图示部件中，齿轮轴向间隙要求控制在0.050.15范围内。若A1和A2的基本尺寸分别为50和45，按加工经济精度确定A1和A2的公差分别为0.15和0.1。试确定调节垫片AK的厚度。,32,5.5.4 调整装配法,【解】将“空位”尺寸AS视为中间变量，可将此尺寸链分解为两个尺寸链，如图b、c所示。 由尺寸链b，可求出： 在尺寸链c中，A0是在装配中最后保证的，是封闭环。为使A0获得规定的公差，可将空位尺寸分成若干级，每一级空位尺寸的公差应小于或等于轴向间隙（封闭环）公差与调节垫片厚度（组成环）公差之差。,由此可确定出分级数n ： 式中 TS、T0、TK 分别为空位尺寸、封闭