建筑工程类第7章机器装配工艺过程设计(课堂讲义)

1、第七章第七章 机器装配工艺过程设计机器装配工艺过程设计 7.1 7.1 概述概述装配装配根据技术要求将若干零件接合成部件根据技术要求将若干零件接合成部件 或将若干个零件和部件接合成产品或将若干个零件和部件接合成产品 的劳动过程。的劳动过程。装配内容装配内容零部件的清洗、接合、调整、试零部件的清洗、接合、调整、试 验、检验、油漆和包装。验、检验、油漆和包装。 机械产品质量机械产品质量( (1) ) 物理参数：转数、质量、平物理参数：转数、质量、平 衡、密封、磨擦等衡、密封、磨擦等;( (2) )几何参数：距离精度、相互几何参数：距离精度、相互 位置精位置精 度，相对运动精度，配合度，相对运动精度

2、，配合 精度和接触精度。精度和接触精度。装配的距离精度装配的距离精度 距离精度距离精度是指保证一定的间隙、配合质量、尺寸是指保证一定的间隙、配合质量、尺寸要求等相关零件、部件的距离尺寸的准确程度。要求等相关零件、部件的距离尺寸的准确程度。图图7-1车床装配的尺寸车床装配的尺寸B B3 3B B1 1B B0 0B B2 2A A2 2A A3 3A A1 1A A0 0返回本章目录返回本章目录装配的相互位置精度装配的相互位置精度活塞活塞连杆连杆缸体缸体曲轴曲轴3 0 1 2 装配相互位置精度装配相互位置精度-反映各零件有关相互反映各零件有关相互位置与装配相互位置位置与装配相互位置的关系。的关系

3、。装配的运动精度装配的运动精度装配的运动精度有装配的运动精度有 主轴圆跳动主轴圆跳动 轴向窜动轴向窜动转动精度转动精度 传动精度传动精度它们主要与主轴轴颈处的精度、轴承它们主要与主轴轴颈处的精度、轴承精度、箱体轴孔精度及传动元件自身精度、箱体轴孔精度及传动元件自身精度有关。精度有关。 接触精度接触精度 接触精度是指配合表面接触达到规接触精度是指配合表面接触达到规定接触面积的大小与接触点分布情况。定接触面积的大小与接触点分布情况。 接触精度主要影响接触刚度和配合接触精度主要影响接触刚度和配合质量的稳定性。质量的稳定性。 上述精度之间的关系：上述精度之间的关系： 接触精度和配合精度是距离精度的基础

4、。接触精度和配合精度是距离精度的基础。 位置精度又是相对运动精度的基础。位置精度又是相对运动精度的基础。 装配精度与零件精度之间的关系：装配精度与零件精度之间的关系： 一般来说零件精度越高，装配精度就一般来说零件精度越高，装配精度就 越容易保证。但装配精度不完全依靠零件精越容易保证。但装配精度不完全依靠零件精 度来达到，而与装配方法有关度来达到，而与装配方法有关。 7.2 7.2 装配尺寸链装配尺寸链装配尺寸链的概念装配尺寸链的概念 装配尺寸链装配尺寸链 是以某项装配精度指标或装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配要求作为封闭环，查找所有与该项精度指标或装配要求有

5、关零件尺寸或位置要求作为组成或装配要求有关零件尺寸或位置要求作为组成环而形成的尺寸链。环而形成的尺寸链。 装配尺寸链是保证装配精度的依据。装配尺寸链是保证装配精度的依据。返回本章目录返回本章目录5A 4A 3A1230A0A1A2A3A4A5A5A2A4A45装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立 最短路线原则最短路线原则-要求装配尺寸链中所要求装配尺寸链中所占据的组成数目最少，占据的组成数目最少，即每个有关零件仅以即每个有关零件仅以一个组成环列入。一个组成环列入。建立装配尺寸步骤：建立装配尺寸步骤：(1) 封闭环确定：装配间隙封闭环确定：装配间隙0.20.7mm 为装配为装配精度要求精度要求， 即

6、即 (2) 组成环确定组成环确定：遵守尺寸链最短路线原则。遵守尺寸链最短路线原则。(3) 画出尺寸链图。画出尺寸链图。mmA2 . 07 . 000装配尺寸链的计算方法装配尺寸链的计算方法 装配尺寸链应用于两方面：装配尺寸链应用于两方面： (1)正计算正计算用于验算。用于验算。 (2)反计算反计算用于设计。用于设计。 计算方法有：计算方法有：（1）极值法）极值法 （2）概率法）概率法 (1)极值法极值法 极值法正计算与工艺尺寸链同。极值法正计算与工艺尺寸链同。 极值法反计算极值法反计算:选选相依尺寸相依尺寸选择加选择加工容易或生产上受限制较少的组成环。工容易或生产上受限制较少的组成环。 1)

7、分析建立装配尺寸链分析建立装配尺寸链 2)确定组成环公差。确定组成环公差。求平均公差求平均公差1)()(0nATATicp计算相依尺寸公差计算相依尺寸公差 “相依尺寸相依尺寸”公差公差3) 确定组成环上下偏差确定组成环上下偏差 按按入体原则入体原则确定即确定即 ： 包容面包容面 (孔孔)下偏差为零；下偏差为零； 被包容面被包容面(轴轴)上偏差为零。上偏差为零。 210)()()(niiyATATAT)(yAT 计算相依尺寸上下偏差计算相依尺寸上下偏差 2n1miim1ii0y2n1miim1ii0y1n1mii1m1ii0y1n1mii1m1ii0y)A(EI)A(ES)A(ES)A(EI)A

8、(ES)A(EI)A(EI)A(ES)A(ES)A(EI)A(EI)A(EI)A(EI)A(ES)A(ES)A(ES例：如图，冷态下的例：如图，冷态下的轴向装配间隙为轴向装配间隙为0.050.15mm,A1=41mm, A2=A4=17mm，A3=7mm。求各组成。求各组成环的公差及偏差。环的公差及偏差。1 12 23 34 45 5A A2 2A A0 0A A1 1A A4 4A A3 3图图7-4 双联转子泵轴向关系简图双联转子泵轴向关系简图相依尺寸相依尺寸级级级级A)7IT(mm7A)7IT(mm17AA10015. 030018. 042 解解: ( (1) ) 分析和建立尺寸链图分

9、析和建立尺寸链图 封闭环尺寸是封闭环尺寸是mm025. 0151 . 01n)A(T)A(T0icp 15. 005. 000A A A 0 0A A4 4A A1 1A A 3 3A A 2 2 （2）确定各组成环公差：）确定各组成环公差：选择选择A1为为“相依尺寸相依尺寸(3)计算相依尺寸偏差计算相依尺寸偏差故故“相依尺寸相依尺寸”为：为：mmmmmmmmmmAESAESAESAEIAEImmmmmmmmmmAEIAEIAEIAESAES05. 000005. 0)()()()()(099. 0)018. 0()015. 0()018. 0(15. 0)()()()()(432014320

10、1mmA099. 005. 0141 基本尺寸基本尺寸 ES EI A1 41 A2 -17 A3 -7 A4 -17 +0.009 +0.018 +0.015 +0.018 +0.05 0 0 0 A0 0 +0.15 +0.05表表7-1 ( (2) )概率法概率法 极值法优点是简单可靠极值法优点是简单可靠, 缺点是在封闭环缺点是在封闭环公差较小组成环数量较多时，各组成环公差会公差较小组成环数量较多时，各组成环公差会很小，使零件加工困难，增加零件制造成本。很小，使零件加工困难，增加零件制造成本。 因此，在成批生产或大量生产中，当装配因此，在成批生产或大量生产中，当装配精度要求高，组成环数目

11、又较多时，应用概率精度要求高，组成环数目又较多时，应用概率法解尺寸链比较合理。法解尺寸链比较合理。 1) 各环公差计算各环公差计算 独立随机变量之和的均方根误差独立随机变量之和的均方根误差 与这与这些随机变量相应的值些随机变量相应的值 有如下关系有如下关系: 在装配尺寸链中在装配尺寸链中, 其组成环是彼此独立其组成环是彼此独立的随机变量，因此作为组成环合成封闭环的的随机变量，因此作为组成环合成封闭环的数值也是一个随机变量。数值也是一个随机变量。 1120nii0i 当尺寸链中各组成环的尺寸误差分布当尺寸链中各组成环的尺寸误差分布都遵循正态分布规律则其封闭环必将遵循都遵循正态分布规律则其封闭环必

12、将遵循正态分布规律此时尺寸的随机误差即尺寸正态分布规律此时尺寸的随机误差即尺寸的分散范围为其均分均误差的的分散范围为其均分均误差的6倍倍。 令尺寸的公差为令尺寸的公差为 ，则封闭，则封闭环公差为环公差为6)(iAT1120)()(niiATAT 如零件尺寸不属于正态分布时，则引入一如零件尺寸不属于正态分布时，则引入一个相对分布系数个相对分布系数K，则有：，则有： 不同分布曲线的相对分布系数值见表不同分布曲线的相对分布系数值见表8-21120)()(niiAKTAT 1.17 -1.17 1.73 1.22 1 k -0.26 0.26 0.23 1.4 0 0 0 e分布曲线分布曲线 内尺寸内

13、尺寸 外尺寸外尺寸 偏态分布偏态分布瑞利分布瑞利分布均匀分均匀分布布三角分布三角分布正态分正态分布布分布特征分布特征2Te 2Te 2Te 表表7-2 一些尺寸分布曲线的一些尺寸分布曲线的K和和e值值1110nmiimiiAAA 2）各环平均尺寸的计算）各环平均尺寸的计算 根据概率论原理，各环的基本尺寸是根据概率论原理，各环的基本尺寸是以尺寸分布的集中位置即用以尺寸分布的集中位置即用算术平均算术平均 来表示，所以装配尺寸链中有来表示，所以装配尺寸链中有A 当各组成环的尺寸分布曲线属于对称当各组成环的尺寸分布曲线属于对称分布，而且分布中心与公差带中心重合时，分布，而且分布中心与公差带中心重合时，

14、则其尺寸分布算术平均值则其尺寸分布算术平均值 等于该尺寸等于该尺寸公差带中心尺寸，此时有公差带中心尺寸，此时有1110nmiiMmiiMMAAAA 例：如上图利用概率法求各组成环公差例：如上图利用概率法求各组成环公差及上下偏差及上下偏差 (设各零件加工符合正态分布设各零件加工符合正态分布)。 解：解：( (1) )分析和建立装配尺寸链分析和建立装配尺寸链 封闭环尺寸为封闭环尺寸为mmA15. 005. 000 ( (2) ) 确定各组成环公差。确定各组成环公差。 相依环公差相依环公差:mmmmnATATicp05. 0151 . 01)()(0mmAA0043. 04217mmA0037. 0

15、37mmmmATATATATAT07. 0037. 0043. 0043. 01 . 0)()()()()(2222232422201 确定各环公差确定各环公差:( (2) ) 计算相依尺寸的平均尺寸计算相依尺寸的平均尺寸( (3) ) 计算相依尺寸及其偏差计算相依尺寸及其偏差mmAAAAAmmAmmAAmmAMMMMMMMMM0385.419815. 62037. 0778785.162043. 017171 . 0205. 015. 0342013420mmmmATAAM0735. 00035. 0035. 0035. 0111410385.412)( 7.37.3 保证装配精度的工艺方法

16、保证装配精度的工艺方法 互换法互换法 互换法实质：用控制零件加工误差来保证装互换法实质：用控制零件加工误差来保证装配精度的一种方法。根据互换程度，分两种：配精度的一种方法。根据互换程度，分两种： ( (1) )完全互换法完全互换法：就是机器在装配过程中每：就是机器在装配过程中每个待装配零件不需要挑选、修配和调整装配后就个待装配零件不需要挑选、修配和调整装配后就能达到装配精度。能达到装配精度。 计算方法：计算方法：按装配尺寸链中极值法计算。按装配尺寸链中极值法计算。优点：优点：装配过程简单，装配生产率高装配过程简单，装配生产率高 对工人的技术水平要求不高对工人的技术水平要求不高 便于组织流水线及

17、自动化装配便于组织流水线及自动化装配 容易实现零部件专业协作容易实现零部件专业协作 便于备件供应及维修工作。便于备件供应及维修工作。缺点：缺点：在装配精度高，环数较多时就难以满足在装配精度高，环数较多时就难以满足 零件加工经济精度要求。零件加工经济精度要求。适用：适用：在满足零件加工经济精度情况下，首先在满足零件加工经济精度情况下，首先 考虑选用完全互换。考虑选用完全互换。 （2）不完全互换法不完全互换法（部分互换法）（部分互换法） 用极值法计算各组成环的公差结果有时候难用极值法计算各组成环的公差结果有时候难于满足零件的经济加工精度要求甚至很难加工，于满足零件的经济加工精度要求甚至很难加工，因

18、此可以适当放大零件公差来达到装配精度。因此可以适当放大零件公差来达到装配精度。 计算方法计算方法：概率法概率法 优点优点：放大了零件制造公差，零件加工容放大了零件制造公差，零件加工容 易，成本低。易，成本低。 缺点缺点：有极小部分产品达不到装配精度（正有极小部分产品达不到装配精度（正 常情况常情况0.27%）。）。选配法选配法 （1）直接选配法直接选配法 由装配工人在许多待装配的零件中凭经验由装配工人在许多待装配的零件中凭经验挑选合适的零件装配在一起保证装配精度。挑选合适的零件装配在一起保证装配精度。 优点：优点：简单简单 缺点：缺点：选配时间长；选配时间长； 不宜在有节拍的生产中用。不宜在有

19、节拍的生产中用。 （2）分组选配法分组选配法 将被加工零件的制造公差放宽几倍将被加工零件的制造公差放宽几倍, 零件加零件加工测量后分组（公差放宽几倍分几组），并按对工测量后分组（公差放宽几倍分几组），并按对应组进行装配以保证装配精度的方法应组进行装配以保证装配精度的方法。 优点：优点：零件加工精度要求不高，而能获得零件加工精度要求不高，而能获得 很高的装配精度；很高的装配精度； 同组零件可以互换。同组零件可以互换。 缺点：缺点：增加零件的存贮量，增加了零件的测量分增加零件的存贮量，增加了零件的测量分 组工作，使零件的贮存运输工作复杂化。组工作，使零件的贮存运输工作复杂化。例：如图所示，连杆小头

20、孔的直径为例：如图所示，连杆小头孔的直径为 ， 活塞销的直径为活塞销的直径为 , 其配合间隙要求为其配合间隙要求为 0.0025mm0.0075mm , 因此，生产上采用分组装因此，生产上采用分组装 配法，将活塞销直径公差放大四倍为配法，将活塞销直径公差放大四倍为 ， 连杆小头孔直径公差亦放大四倍连杆小头孔直径公差亦放大四倍, 为为 , 再分为四组相应进行装配再分为四组相应进行装配, 就可以保证配合精度和性质，就可以保证配合精度和性质，如下表：如下表：mm250025. 00 mm250025. 00050. 0 mm250025. 00125. 0 mm250025. 00075. 0 1

21、12 23 34 41 12 23 34 43 34 42 21 1-0.0025-0.0025-0.0050-0.0050-0.0075-0.0075-0.0100-0.0100-0.0125-0.0125+0.0025+0.00250 0-0.0075-0.0075-0.0050-0.0050-0.0025-0.00251 1活塞活塞2 2连杆连杆3 3活塞销活塞销4 4挡圈挡圈最小间隙最小间隙 (mm)最大间隙最大间隙 (mm) 红红 4 黄黄 3 绿绿 2 0.0025 0.0075 白白 1 配合性质配合性质连杆小头孔连杆小头孔 直径直径( mm) 活塞直径活塞直径 ( mm)标志颜

22、色标志颜色组别组别0025. 0025 00025. 025 0025. 00050. 025 0050. 00075. 025 0025. 00050. 025 0050. 00075. 025 0075. 00100. 025 0100. 00125. 025 表表7-3 采用分组装配注意事项如下：采用分组装配注意事项如下： 1) ) 配合件的公差应相等，公差的增加要配合件的公差应相等，公差的增加要同一方向，增大的倍数就是分组数，这样才同一方向，增大的倍数就是分组数，这样才能在分组后按对应组装配而得到预定的装配能在分组后按对应组装配而得到预定的装配性质及精度。性质及精度。 2) ) 配合件

23、表面粗糙度配合件表面粗糙度、形位公差必须保形位公差必须保持原设计要求持原设计要求，不，不能随着公差的放大降低粗能随着公差的放大降低粗糙度要求和放大形位公差糙度要求和放大形位公差。 3) ) 要采取措施要采取措施,保证零件分组装配中都能保证零件分组装配中都能配套不产生某一组零件由于过多或过少配套不产生某一组零件由于过多或过少,无法无法配套而造成积压和浪费。配套而造成积压和浪费。 4）分组不宜过多。）分组不宜过多。 5）应严格组织对零件的精密测量）应严格组织对零件的精密测量、分组分组、识别识别、保管和运送等工作。保管和运送等工作。 应用：适用于配合应用：适用于配合精度很高，组件很少精度很高，组件很

24、少的的情况下。情况下。 （3）复合选配法复合选配法 此法是上述两种方法的复合此法是上述两种方法的复合。修配法修配法 对于装配精度要求较高的多环尺寸链对于装配精度要求较高的多环尺寸链, 各组成环按经济精度加工各组成环按经济精度加工, 选其中一环为选其中一环为修配环修配环, 并预留并预留修配量修配量，使封闭环达到精，使封闭环达到精度要求，这种方法称为为修配法。度要求，这种方法称为为修配法。 优点：优点：能利用较低的制造精度来获得很高能利用较低的制造精度来获得很高 的装配精度。的装配精度。 缺点：缺点：劳动量大，要求工人技术水平高，劳动量大，要求工人技术水平高， 不易预定工时，不便组织流水线。不易预

25、定工时，不便组织流水线。 ( (1) )修配法尺寸链计算修配法尺寸链计算( (2) )修配方法修配方法 1) ) 单件修配法单件修配法 2) ) 合并加工修配法合并加工修配法 3) ) 自身加工修配法自身加工修配法。 3214A0A1A3A2A3A1A0A2图图 7-8车床主轴与尾座不等高尺寸链车床主轴与尾座不等高尺寸链a a）结构示意图）结构示意图 b b）装配尺寸链图）装配尺寸链图1-1-主轴箱主轴箱2-2-尾座尾座3-3-底板底板4-4-床身床身 ( (3) )修配环的选择修配环的选择 修配环一般应满足以下条件：修配环一般应满足以下条件： 1) )尺量选择结构简单重量轻加工面积小易尺量选

26、择结构简单重量轻加工面积小易加工的零件；加工的零件； 2) )尽量选择容易独立安装和拆卸的零件；尽量选择容易独立安装和拆卸的零件； 3) )选择的修配件修配后不能影响其它装配选择的修配件修配后不能影响其它装配精度，因此不能选择精度，因此不能选择并联尺寸链并联尺寸链的公共环作的公共环作修配环。修配环。调整法调整法 调整装配法是按经济加工精度确定零件公调整装配法是按经济加工精度确定零件公差采用改变一个零件位置或选定一个适当尺差采用改变一个零件位置或选定一个适当尺寸的调整件加入尺寸链中来补偿，以保证装寸的调整件加入尺寸链中来补偿，以保证装配的精度。配的精度。 常见的调整法有以下三种常见的调整法有以下

27、三种： （1）可动调整装配法）可动调整装配法； （2）固定调整装配法固定调整装配法； （3）误差抵消调整装配法）误差抵消调整装配法。（1）可动调整装配法）可动调整装配法(a)(a)(b)(b)(c)(c)79（2）固定调整装配法）固定调整装配法kA0A1A2A3A4AkA0A1A2A3A4A 7.4 7.4 装配工艺的制订装配工艺的制订制订装配工艺的基本原则制订装配工艺的基本原则 装配工艺规程装配工艺规程 用文件形式规定下来的装配用文件形式规定下来的装配 工艺过程。工艺过程。 装配工艺规程的作用装配工艺规程的作用: 指导装配工作的技术文件指导装配工作的技术文件; 装配生产计划及技术准备的主要依

28、据装配生产计划及技术准备的主要依据; 设计或改建装配车间的基本文件。设计或改建装配车间的基本文件。设计装配工艺规程的原则：设计装配工艺规程的原则：（1）保证装配质量；）保证装配质量；（2）尽量减少钳工装配工作量；）尽量减少钳工装配工作量；（3）尽量缩短装配周期；）尽量缩短装配周期；（4）尽量减少装配车间面积。）尽量减少装配车间面积。制订装配工艺规程的方法与步骤制订装配工艺规程的方法与步骤 ( (1) )进行产品分析进行产品分析 1) ) 分析产品图样分析产品图样,掌握装配的技术要求和掌握装配的技术要求和验验 收标准。收标准。（读图阶段）（读图阶段） 2）产品的结构进行尺寸分析和工艺分析。）产品的结构进行尺寸分析和工艺分析。（审图阶段）（审图阶段） 装配尺寸链分析和计算；装配尺寸链分析和计算； 装配结构工艺性分析。装配结构工艺性分析。3）研究产品分解成）研究产品分解成“装配单元装配单元”的方案。的方案。 装配单元分五级：装配单元分五级： 零件零件 机器的最基本单元。机器的最