机器装配工艺基础.ppt

1,第十一章 机器装配工艺基础,第一节 装配工作的基本内容,1.装配,装配：按一定的技术要求，将零件或部件进行配合与连接，使之成为半成品或成品的工艺过程。,装配单元：对于结构比较复杂的产品，为了保证装配的质量和效率，按照产品结构的特点，从装配工艺角度将产品分解成的可以单独进行装配的生产单元。,部件：由若干零件、合件、组件结合成的，具有独立功能的组合体。,合件（套件）：少数零件组合成的不分开组合体。,装配单元 零件、合件、组件、部件、机器,组件：由若干零件、合件结合成的组合体。,2,装配,组装 零件结合成组件的装配。,部装 零件和组件结合成部件的装配。,总装 零件、组件和部件结合成机械产品的装配。,3,2.装配内容,装配内容,清 洗,连 接,校 正 调 整,配 作,平 衡,验 收 试 验,（1）清洗。去除油污及机械杂质保证产品的质量和延长产品 的使用寿命。清洗剂有煤油、汽油、碱液和多种化学清洗剂 等。清洗方法有擦洗、浸洗、喷洗和超声波清洗等。经清洗 后的零件或部件必须有一定的中间防锈能力。,4,（4）配作。用已加工的零件为基准，加工与其相配的另一个零 件，或将两个(或两个以上)零件组合在一起进行加工的方法 叫配作。配作的工作有配钻、配铰、配刮、配磨和机械加工 等，配作常与校正和调整工作结合进行。,（5）平衡。对转速较高、运动平稳性要求高的机械，为了防止在 使用中出现振动，需要对有关的旋转零件、部件进行平衡工 作，常用的有静平衡法和动平衡法两种。,（6）验收试验。产品装配完毕后，要按有关技术标准和规定，对 产品进行全面检查和试验工作，合格后才能准许出厂。,（2）连接。装配过程中有大量的连接。常见的连接方式有两种， 一种是可拆卸连接，如螺纹连接、键连接和销连接等；另一 种是不可拆卸连接，如焊接、铆接和过盈配合联接等。,（3）校正调整。在装配过程中对相关零件、部件的相互位置要进 行找正、找平和相应的调整工作。,5,第二节 装配精度与装配尺寸链,装配方法含义包含两个方面：一是指手工装配还是机械装配；二是指保证装配精度的工艺方法和装配尺寸链的计算方法。前者主要取决于生产纲领和产品的装配工艺性，也要考虑产品尺寸、质量、结构复杂程度及条件；对后者的选择则主要取决于生产纲领和装配精度，但也与装配尺寸链中组成环数的多少有关。,1.装配精度,装配精度是指装配后实际达到的精度。对于各类机械产品的精度，有相应的国家标准和部颁标准，对于无标准可循的产品，可根据用户的要求，参照经过实践考验的类似产品的已有数据，采用类比法确定。,6,装 配 精 度,配合精度,位置尺寸精度和位置精度,相对运动精度,接触精度,零部件间的配合精度是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求。它影响配合性质和配合质量，由国家标准公差和配合来确定。例如：轴和孔的配合间隙或配合过盈的变化范围。,（1）配合精度,7,8,9,零部件间的位置尺寸精度是指零部件间的距离精度，如轴向距离精度和轴线距离(中心距)精度等。例如床头和尾座两顶尖的等高度属此项精度。,（3）位置尺寸精度和位置精度,零部件间的接触精度是指配合表面、接触表面和连接表面达到规定的接触面积大小与接触点分布的情况。它影响接触刚度和配合质量。例如导轨接触面间、锥体配合和齿轮啮合等处，均有接触精度要求。,（2）接触精度,10,零部件间的位置精度包括平行度、垂直度、同轴度和各种跳动。,（4）相对运动精度,相对运动精度是指有相对运动的零部件间在运动方向和运动位置上的精度。运动方向上的精度包括零部件间相对运动时的直线度、平行度和垂直度等。运动位置上的精度即传动精度是指内联系传动链中，始末两端传动元件间相对运动(转角)精度。,11,12,2.装配精度与零件精度的关系,相关因素,要求,13,机器和部件是由零件装配而成的，因此零件的精度特别是关键零件的加工精度对装配精度有很大影响；一般而言，多数的装配精度是和它相关的若干个零部件的加工精度有关。,？,能否完全靠相关零件的制造精度来直接保证较高的装配精度？,有时装配精度很难由相关零部件的加工精度直接保证。所以在生产中常按较经济的精度来加工相关零部件，而在装配时则采用一定的工艺措施(如选择、修配和调整等)，从而形成不同的装配方法来保证装配精度。,14,3.装配尺寸链,装配尺寸链：指在装配过程中，由不同零件的相关设计尺寸作为组成环所构成的尺寸链。,15,（1）线性装配尺寸链的建立方法,减速器齿轮轴组件装配实例,步骤,查找组成环,确定封闭环,画尺寸链图并确定组成环的性质,确定相关零件上的相关尺寸确定相关尺寸应遵守“一件一环（尺寸链环数最少或尺寸链最短）”的原则。,装配精度要求即为封闭环,查找相关零件 从封闭环两端为起点，沿着两端的两个零件由近及远地查找与封闭环有关的零件，直至找到同一个基准零件或同一基准表面为止。其间所经过的零件就是相关零件。,A2,A3 A4 A5 A6 A0 A1,16,（2）装配尺寸链的计算方法,方法,概率法,极值法,极值法（完全互换法）是在各组成环误差处于极端情况下，来确定封闭环和组成环关系的一种计算方法。特点是简单可靠，但在封闭环公差较小且组成环数较多时，各组成环的公差将更小，而使加工困难，制造成本增加。,概率法（大数互换法）的出发点是考虑到各环同时出现极值的概率很小，从而可以用利用误差分布的概率规律来计算封闭环和各组成环之间的关系。特点是可以将各组成环的公差扩大 倍。,概率法解尺寸链的基本公式,封闭环的基本尺寸计算公式与第六章相同。,封闭环的公差,根据概率论关于独立随机变量合成规则，各组成环 ( 独立随机变量),与封闭环的标准偏差,的关系为,的标准偏差,式中m组成环的环数,1,17,组成环按正态规律分布,如果组成环的实际尺寸都按正态分布，且分布范围与公差带宽度一致，分布中心与公差带中心重合(见图) ，则封闭环的尺寸也按正态分布，各环公差与标准偏差的关系如下：,2,将此关系代入式1得,即封闭环的公差等于所有组成环公差的平方和开方。,当各组成环为不同于正态分布的其他分布时，应当引入一个相对分布系数 K ，即,3,不同形式的分布，K的值也不同。如正态分布时，Kl；偏态分布时，K1.17 等。,18,封闭环的中间偏差和极限偏差,由上图可见，中间偏差为上偏差与下偏差的平均值，即,5,4,封闭环的中间尺寸,6,即封闭环的中间尺寸等于所有增环的中间尺寸之和减去所有减环中间尺寸之和。,封闭环的中间偏差,7,即封闭环的中间偏差等于所有增环的中间偏差之和减去所有减环的中间偏差之和。,19,4.装配尺寸链的应用,（1）正计算（校核计算）,即已知组成环的尺寸和公差，求解封闭环的尺寸和公差。这类问题多出现在装配、检验中，用以校验产品是否合格。,中间偏差、极限偏差和公差的关系如下,8,9,式1式9也可以用于完全互换法。用概率互换法计算尺寸链的步骤与完全互换法相同，只是某些计算公式不同。,20,（2）反计算（设计计算）,即已知封闭环的尺寸和公差，求解组成环的尺寸和公差。这类问题多出现在设计中，即在提出装配精度要求后，如何设计相关零件的精度。,分配封闭环 公差的方法,等公差法 等精度法 经验法 ,等公差法：由于封闭环的公差,，所以各组成环的公差,10,等精度法：各组成环相同的公差等级系数,11,21,计算出 后，按标准查取与之相近的公差等级系数，进而查表确定各组成环的公差。 各组成环的极限偏差确定方法是先留一个组成环作为调整环，其余各组成环的极限偏差按“入体原则”确定，即包容尺寸的基本偏差为H，被包容尺寸的基本偏差为h，一般长度尺寸用jS。 进行公差设计计算时，最后必须进行校核，以保证设计的正确性。,（3）解中间问题（设计计算）,即已知封闭环与部分组成环的尺寸和公差，求解其余组成环的尺寸和公差。这类问题在设计和工艺中均会出现，许多反计算最后都会转化为中间问题来求解。,22,第三节 装配方法和装配尺寸链计算,机械产品的精度要求，最终是由装配来予以保证。根据产品的性能要求、生产条件，可以采用不同的装配方法。,23,24,1.完全互换法,互换法是在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法。产品采用互换法时，装配精度主要取决于零件的加工精度。互换法的实质就是控制零件的加工误差来保证产品的装配精度。,完全互换法就是装配时各配合零件不需进行任何修理、选择或调整、修配即可达到装配精度要求的装配方法。,该方法的特点是装配质量稳定可靠，对装配工人的技术等级要求较低，装配工作简单、经济、生产率高，便于组织流水装配和自动化装配，又可保证零、部件的互换性，便于组织专业化生产和协作生产，容易解决备件供应。因此完全互换装配法是比较先进和理想的装配方法。适宜于成批、大量生产。,完全互换法 应用实例,25,例1：如图所示齿轮箱，根据使用要求，应保证间隙A。在11.75mm之间。已知各零件的基本尺寸为(单位为mm)：A1140，A2A55，A3101，A450。用“等精度法”求各环的极限偏差。,解：(1)由于间隙A。是装配 后得到的，故为封闭环；尺寸链图如图b所示，其中A3、A4为增环，A1、A2和A5为减环。,(2)计算封闭环的基本尺寸,A0(A3+A4)-(A1+A2+A5)(101+50)-(140+5+5)1（mm）,故封闭环的尺寸为 mm。 T00.75mm。,(3)计算各环的公差 由表可查各组成环的公差单位：,26,i12.52，i2=i5=0.73，i3=2.17，i4=1.56。（单位均为m) 按式得各组成环相同的公差等级系数,查表可知，a97在ITl0级和ITll级之间。,根据实际情况，箱体零件尺寸大，难加工，衬套尺寸易控制，故选A1、A3和A4为ITll级，A2和A5为ITl0级。,查标准公差表得组成环的公差：T1=0.25，T2=T5=0.048，T3=0.22，T4=0.16（单位均为mm)。,校核封闭环公差,故封闭环为,27,(4)确定各组成环的极限偏差,根据“入体原则”，由于 、 和,相当于被包容尺寸，,，,故取其上偏差为零，即,和,均为同向平面间距离，留,作调整环，取,的下偏,差为零，即,根据,解得,由于,故,（5）校核封闭环的上偏差,28,校核结果符合要求。,最后结果为(单位均为mm),例2：如图所示齿轮箱，根据使用要求，应保证间隙A。在11.75mm之间。已知各零件的基本尺寸为(单位为mm)：A1140，A2A55，A3101，A450。用大数互换法中的 “等精度法”求各环的极限偏差。假设各组成环尺寸服从正态分布，且分布范围与公差带宽度一致，分布中心与公差带中心重合。,29,解 步骤 (1)、(2)与例1同。,(1)由于间隙A。是装配后得到的，故为封闭环；尺寸链图如图b所示，其中A3、A4为增环，A1、A2和A5为减环。,(2)计算封闭环的基本尺寸,A0(A3+A4)-(A1+A2+A5)(101+50)-(140+5+5)1（mm）,故封闭环的尺寸为 mm。 T00.75mm。,(3)计算各环的公差 由表可查各组成环的公差单位：,查表可知a196 在IT12IT13级之间。,取A3为IT13级，其余为IT12级，即,T1=0.40mm，T2=T5=0.12mm，T3=0.54mm，T4=0.25mm,30,校核封闭环的公差,符合要求。,故封闭环为,(4)确定各组成环的极限偏差,除把A4作为调整环外，其余各环按“入体原则”确定极限偏差，即,，,，,各环的中间偏差为,，,，,，,因为,31,所以,所以,最后结果为,，,，,，,与例1比较，当封闭环的公差一定时，用大数互换法解尺寸链各组成环的公差等级可降低12级，降低了加工成本，而实际出现不合格件的可能性很小，可以获得明显的经济效益。,32,2.选配法,选配法是将相关零件的相关尺寸公差放大到经济精度，然后选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的方法。这种装配法常用于装配精度要求很高而组成环数又极少的成批或大量生产中，如滚动轴承的装配；内燃机活塞和缸套的装配、活塞销的装配等。,分 类,直接选配法,分组选配法,复合选配法,从许多待装配的零件中，直接选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的要求。,该方法是分组选配与直接选配法的复合形式.即先将组成环尺寸公差增大后分组,在组内再进行选择装配.,33,分组装配法是将相关零件的相关尺寸公差放大若干倍，使其尺寸能按经济精度加工，然后按零件的实际加工尺寸分为若干组，各对应组进行装配，以达到装配精度要求。由于同组零件具有互换性，所以这种方法又称为分组互换法。,分组选配法 应用实例,1)保证分组后各组的配合性质及配合精度与原来的要求相同。 2)保证零件分组后在装配时各组内的数量相等，形成配套。 3)配合件的表面粗糙度、相互位置精度和形状精度不能随尺寸精度放大而任意放大。 4)分组数不易过多。,34,35,36,3.修配法,修配法就是在装配时修去指定零件上预留修配量以达到装配精度的方法。即将装配尺寸链中各组成环按经济精度制造，装配时根据实测结果，通过修配某一组成环的尺寸，或就地配制这个环（补偿环或修配环），来补偿其他各组成环由于公差放大后产生的累积误差，使封闭环达到规定精度的一种装配工艺方法。,修配法能获得很高的装配精度，而零件可按经济精度制造；但增加了一道修配工序，费工费时，又需技术熟练的工人，修配工时不易确定，零件不能互换，不适于流水线生产。,修配 方法,单件修配 合并加工修配 自身加工修配,修配环为一个零件上的尺寸,修配环是由多个零件构成的尺寸。,即为“就地加工法”,修配环 选择原则,易于修配、便于装卸；尽量不选择公共环。,应用实例,37,38,39,4.调整法,调整法装配是一种装配时用调整的方法改变调整环的位置或实际尺寸，使封闭环达到其公差或极限偏差的要求方法。一般以螺栓、斜面、挡环、垫片或孔轴联结中的间隙等作为调整环。,调整 方法,可动调整法,误差抵消调整法,固定调整法,在装配时，通过调整有关零件的相互位置，使其加工误差互相抵消一部分，以提高装配精度。 如在组装机床主轴时，通过调整前后轴承径向跳动和主轴锥孔径向跳动大小和方位，来控制主轴的径向跳动。,40,需要确定 三个问题,调整范围大小,调整环组数确定,每组调整环尺寸大小,固定调整法：在组成装配尺寸链的组成环中选一零件或增加一个零 件作为调整环，其它组成环按照经济加工精度制造，装配前作 一系列数量大小不同的调整环，装配时选择合适的调整环进行 装配。常选的调整环有垫圈、垫片和轴套等。,41,42,43,44,45,第四节 装配工艺规程的制订,1.装配工艺规程制订原则,原 则,保证产品装配质量,提高生产率,降低装配成本,合理选择装配方法,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,减少装配场地面积，减少工人数量，降低对工人技术等级的要求，尽量采用通用设备等,2.制订装配工艺规程所需原始资料,资 料,产品的总装配图、部件装配图、重要的零件图,产品的验收标准,产品的生产纲领,现有生产条件,主要指规定的产品主要技术性能的检验、试验内容及方法。,包括装配工艺条件、作业面积、工人技术水平及时间定额等。,46,47,3.制订装配工艺规程的方法与步骤,（1）产品分析,研究产品装配图，审查图样的完整性和正确性。,明确产品的性能、工作原理和具体结构。,对产品进行结构工艺性分析，明确各零件、部件间的装配关系。,研究产品的装配技术要求和验收技术要求，以便制定相应的措施予以保证。,必要时进行装配尺寸链的分析与计算。,在产品的分析过程中，如发现存在问题，要及时与设计人员研究予以解决。,（2）装配方法选择,装配方法选择包含两个方法含义，一是指手工装配或是机械装配；另指保证装配精度的工艺方法和装配尺寸链的计算方法。,48,49,固定式 装配,移动式 装配,将产品或部件的全部装配工作安排在一个固定的工作地上进行。装配过程中产品的位置不变，所需的零件、部件全汇集在工作地附近，由一组工人来完成装配全过程。,将产品或部件置于装配线上，通过连续或间歇的移动使其顺次经过各装配工作地以完成全部装配工作。,选择,（3）确定装配的组织形式,装配的组织形式可分为固定式和移动式。,50,装配顺序 确定原则,先下后上，先内后外，先难后易， 先精密后一般，先重大后轻小,装配顺序 表达方式,装配系统图,在装配系统图中，装配单元均用长方格表示，并注明名称、代号和数量。画图时，先画一条水平线，左右端分别表示基准件和装配目标，箭头方向表示装配顺序。装配单元用线引出，零件在横线上方，合件、组件或部件在横线下方。,（4）确定装配顺序,在确定除零件以外的每一级装配单元的装配顺序时，要先选定一个零件(或合件、部件)作为装配基准件，其它装配单元按一定顺序装配到基准件上，成为下一级的装配单元。 装配基准件一般应是产品的基体或主干零件、部件，应具有较大的体积与重量和足够的支承面，以利于装配和检测的进行。,51,52,（5）划分装配工序,装配工艺过程是由站、工序、