第九章 机械装配工艺.ppt

*,装配工艺规程的制定,第,九,章 机械装配工艺,本章要点,机械装配基本问题概述,保证装配精度的方法,1,第,九,章,机械装配工艺,9.,1 机械装配基本问题概述,机械制造技术基础,2,机器装配,9.,1,机械装配概念,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。同时，装配是对机械设备（产品）和零件加工质量的一次总检验。,机器装配基本作业,清洗,连接,校正、调整与配作,平衡,验收、试验,3,9.,1,.1,各种生产类型的装配特点,生产规模,装配方法与组织形式,自动化程度,特 点,单件生产,手工（使用简单工具）装配，无专用和固定工作台位,手工,生产率低，装配质量很大程度上取决于装配工人的技术水平和责任心,成批生产,装配工作台位固定，备有装配夹具、模具和各种工具，可分部件装配和总装配，也可组成装配对象固定而装配工人流动的流水线,手工为主，部分使用工具和夹具,有一定生产率，能满足装配质量要求，需用设备不多；工作台位之间一般不用机械化输送,成批生产轻型产品,每个工人只完成一部分工作，装配对象用人工依次移动（可带随行夹具），装备按装配顺序布置,人工流水线,生产率较高，对工人技术水平要求相对较低，装备费用不高；装配工艺相似的多品种流水线可采用自由节拍移动,成批或大批生产,一种或几种相似装配对象专用流水线，有周期性间歇移动和连续移动两种方式,机械化传输,生产率高，节奏性强，待装零、部件不能脱节，装备费用较高,大批大量生产,半自动或全自动装配线，半自动装配线部分上下料和装配工作采用人工方法,半自动、全自动装配,生产率高，质量稳定，产品变动灵活性差，装备费用昂贵,表9-1,各种生产类型装配工作的特点,4,机器装配精度,相互位置精度,相互运动精度,相互配合精度,:,尺寸精度,9.,1,.2,零件精度与装配精度的关系,尺寸精度,如一定的尺寸要求、一定的配合,相互位置精度,如平行度、垂直度、同轴度等,运动精度,如传动精度、回转精度等,具体内容：,零件的加工误差在装配时，会产生积累误差，如果超出装配精度指标所规定的允许范围，则将产生不合格品。因此一般装配精度要求高的，则要求零件精度也高，但零件的加工精度不但在工艺技术上受到加工条件的限制，而且受到经济性的制约。因此要求达到装配精度，就不能只靠提高零件的加工精度，在一定程度上还必须依赖于装配的工艺技术。在装配精度要求较高、批量较小时，尤其是这样。,5,9.,1,.2,零件精度与装配精度的关系,机器装配精度分析,回转台,床鞍,升降台,P,0,T,R,S,图9-1,卧式万能铣床工作台面,对升降台垂直移动的垂直度要求,千分表,直角尺,工作台,移动方向,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，图,9-1,）,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,6,装配工艺系统图,9.,1,.3,机械装配工艺过程,为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。图装配单元通常可划分为五个等级，即零件、套件,(,合件）、组件、部件和机器（图,9-2,),基准零件,机器,零件,零件,零件,零件,零件,部件,部件,组件,套件,零件,图9-2,机器装配系统示意图,7,套件与组件示例,9.,1,.3,机械装配工艺过程,图9-3,套件和组件示例,a）,套件,b）,组件,8,9.,1,.4,装配中的连接方式,连接方式分类,方式,1:,连接方式,固定连接,活动连接,能保证装配好后的相配零件间相互位置不变,能保证装配好后的相配零件间有一定的相对运动,9,9.,1,.4,装配中的连接方式,固定不可拆卸连接,连,接,方,式,焊接、镏接、过盈配合、金属镶嵌件铸造、粘接剂粘合、塑性材料的压制等,实现,方式,固定可拆卸连接,实现,方式,各种过渡配合、螺纹连接、圆锥连接等,活动可拆卸连接,实现,方式,可由圆柱面、圆锥面、球面和螺纹面等的间隙配合以及其它各种方法来达到,活动不可拆卸连接,实现,方式,这种连接用得较少，如滚珠和滚柱轴承、油封等,可拆卸连接,不可拆卸连接,连接方式分类,方式2:,10,第,九,章,机械装配工艺,9.,2 保证装配精度的方法,机械制造技术基础,11,互换法,调整法,选配法,修配法,保证装配精度的方法,9.,2,保证装配精度的,方法,保证装配精度的方法有以下四种：,12,9.,2,保证装配精度的,方法,装配方法 工 艺 特 点,适 用 范 围,表9-2,常用装配方法及其适用范围,完全互换法,配合件公差之和小于,/,等于规定装配公差；装配操作简单；便于组织流水作业和维修工作,大批量生产中零件数较少、零件可用加工经济精度制造者，或零件数较多但装配精度要求不高者,不完全互换法,配合件公差平方和的平方根小于,/,等于规定的装配公差；装配操作简单，便于流水作业；会出现极少数超差件,大批量生产中零件数略多、装配精度有一定要求，零件加工公差较完全互换法可适当放宽；不完全互换法适用产品的其它一些部件装配,分组选配法,零件按尺寸分组，将对应尺寸组零件装配在一起；零件误差较完全互换法可以大数倍,适用于大批量生产中零件数少、装配精度要求较高又不便采用其它调整装置的场合,修配法,预留修配量的零件，在装配过程中通过手工修配或机械加工，达到装配精度,用于单件小批生产中装配精度要求高的场合,调整法,装配过程中调整零件之间的相互位置，或选用尺寸分级的调整件，以保证装配精度,动调整法多用于对装配间隙要求较高并可以设置调整机构的场合；静调整法多用于大批量生产中零件数较多、装配精度要求较高的场合,13,装配尺寸链的建立,装配尺寸链组成的最短路线（最少环数）原则,9.,2,保证装配精度的,方法,确定封闭环,：通常装配尺寸链封闭环就是装配精度要求,装配尺寸链查找方法,：取封闭环两端的零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为联系线索，分别查明装配关系中影响装配精度要求的那些有关零件，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,组成装配尺寸链时，应使每个有关零件只有一个尺寸列入装配尺寸链。相应地，应将直接连接两个装配基准面间的那个位置尺寸或位置关系标注在零件图上,又称一件一环原则,14,9.,2.1,互换法,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，分完全互换和不完全互换。,(1),完全互换法：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能达到装配精度。,优点：,装配过程简单，装配生产率高,对工人的技术水平要求不高,便于组织流水线及自动化装配,容易实现零部件专业协作,便于备件供应及维修工作,。,缺点：,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。,适用：,在满足零件加工经济精度情况下，首先考虑,选用完全互换。,15,装配尺寸链的完全互换法,采用极值算法计算装配尺寸链,封闭环公差的分配,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定。协调环通常选易于制造并可用通用量具测量的尺寸,9.,2.1,互换法,16,，,9.,2.1,互换法,例9.1：如图所示双联转子泵轴向关系简图，根据技术要求冷态下的轴向装配间隙为0.050.15,mm,A,1,=41mm,A,2,=A,4,=17mm，A,3,=7mm。,求各组成环的公差及偏差,。,1,2,3,4,5,A,2,A,0,A,1,A,4,A,3,17,，,9.,2.1,互换法,解:(1)分析和建立尺寸链图,封闭环尺寸是,A,0,A,4,A,1,A,3,A,2,（2）确定各组成环公差：,选择,A,1,为“相依尺寸,18,(3)计算相依尺寸,相依尺寸为,9.,2.1,互换法,19,(3)计算相依尺寸,9.,2.1,互换法,+0.05,+0.15,A,0,0,+0.05,0,0,0,+0.099,+0.018,+0.015,+0.018,A,1,41,A,2,-17,A,3,-7,A,4,-17,EI,ES,基本尺寸,20,9.,2.1,互换法,（2,）不完全互换法（部分互换法）,当机器装配精度较高，组成环零件的数目较多，用极值法（完全互换法）计算各组成环的公差结果势必很小，难于满足零件的经济加工精度要求甚至很难加工，因此用概率法来计算装配尺寸链，适当放大零件公差来达到装配精度。,计算方法：,概率法,优点：,放大了零件制造公差，零件加工容易，成本低,缺点：,有极小部分产品达不到装配精度（正常情况,0.27%,）。,21,装配尺寸链的部分互换法,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,同例,9-1,，用部分互换法计算,【,例,9-2】,9.,2.1,互换法,利用例1计算结果按概率法计算封闭环公差：,图极值法与概率,按式（8）可得,22,9.,2.1,互换法,按式（9）求封闭环平均尺寸和实际分布范围的上、下偏差，得：,及,这证明，在实际上尺寸 的波动范围要比按极值法计算的范围小一些，如图9.3所示。也就是说，若按概率法计算，尺寸 的公差可以放大些,。,若与极值法相同，预先确定,，,，,则作为相依尺寸的公差可按式（12）求出,：,23,9.,2.1,互换法,即尺寸的公差比按极值法计算扩大了近一倍。,用前面的极值法算出来的,验算:可将上面的结果作正计算,24,9.,2,.2,选配法,选配法,是将配合副中各零件仍按经济精度制造,即零件制造公差放大，然后选择合适的零件进行装配以保证规定的装配精度要求，有三种形式，直接选配法，分组选配法，复合选配法。,（,1,）直接选配法,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。,优点：,简单,缺点：,（,1,）选配时间长，,（,2,）很大程度决定于人的技术，不宜在有节,拍的生产中用。,25,9.,2,.2,选配法,（2,）分组选配法,此法是将被加工零件的制造公差放宽几倍（一 般,放宽,34,倍）,零件加工测量后分组（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。,优点：,（,1,）零件加工精度要求不高，而能获得很高的,装配精度,（,2,）同组零件可以互换。,缺点：,增加了零件的存贮量，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,26,9.,2,.2,选配法,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性质及精度。,2),配合件表面粗糙度、形位公差必须保持原设计要求，不能随着公差的放大降低粗糙度要求和放大形位公差。,3),要采取措施,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,无法配套而造成积压和浪费。,4,）分组不宜过多。,5,）应严格组织对零件的精密测量、分组、识别、保管和运送等工作。,应用：,适用于配合精度很高，组件很少的情况下。,27,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。,【例,9-3】,9.,2,.2,选配法,图9-6,活塞与活塞销组件图,复复合选配法,此法是上述两种方法的复合，先将零件预先测量分组装配时再在各对应组内凭工人的经验直接选择装配。,28,9.,2,.2,选配法,若销与销孔采用完全互换法装配，其公差按“等公差法”分配，则它们的公差为：,按基轴制原则标注偏差，则其尺寸为：,很明显，这样精确的销子是难以加工的，制造很不经济，故生产上常采用分组装配法将它们的公差值均按同向（尺寸减小方向）放大四倍，则活塞销尺寸为 ，活塞销孔尺寸为 。这样，销轴外圆可用无心磨削加工，销孔可用金刚镗加工，然后用精密量具测量，按尺寸大小公成四组，用不同颜色标记，以便进行分组装配。具体做法如下,：,29,【解】,1,）建立装配尺寸链,如图,6-7,所示。,3）,确定各尺寸：,若活塞销直径尺寸定为：，将其分为,4,组，解图,6-46,所示尺寸链，可求得活塞销孔与之对应的分组尺寸如下：,A,1,（,活塞销直径）,A,2,（,销孔直径）,A,0,图6-,7,活塞销与活塞销孔装配尺寸链,组 号,1 2 3 4,活塞销直径,活塞销孔直径,2,）确定分组数,：平均公差为,0.0025,，经济公差为,0.01,，可确定分组数为,4,。,9.,2,.2,选配法,30,9.,2,.3,修配法,修配法装配,在单件小批生产中,对于产品中那些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,选其中一环为修配环,并预留修配量，装配时通过手工锉、刮、磨修配修配环尺寸，使封闭环的精度达到精度要求，这种方法称为为修配法。,优点：,能利用较低的制造精度来获得很高的装配精度。,缺点：,修配劳动量大，要求工人技术水平高，不易预,定工时，不便组织流水线。,31,9.,2,.3,修配法,(1),修配法尺寸链计算,(2),修配方法,1),单件修配法,2),合并加工修配法,3),自身加工修配法。,(3),修配环的选择,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加工的零件。,2),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精度，因此不能选择并联尺寸链的公共环作修配环。,32,车床主轴孔轴线与尾座套筒锥孔轴线等高误差要求为,0,0.06,，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,A,1,、,A,2,、,A,3,三个组成环的简化尺寸链，如图,9-8,所示。,【,例,9-4】,图,9-,8,车床主轴中心线与尾座套筒中心线等高装配尺寸链,A,1,A,0,A,2,A,3,【解】,1,）选择修配环,本例中修刮尾座底板最为方便，故选,A,2,作修配环。,若已知,A,1,、,A,2,、,A,3,的基本尺寸分别为,202,、,46,和,156,。用修配法装配，试确定,A,1,、,A,2,、,A,3,的偏差。,9.,2,.3,修配法,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,A,1,和,A,3,两尺寸均采用镗模加工，经济公差为,0.1,，,按对称原则标注，有：,A,1,=2020.05,A,3,=1560.05;,A,2,采用精刨加工，经济公差也为,0.15,。,33,用,A,00,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,A,00,的最小值应与,A,0,的最小值相等。,按,直线尺寸链极值算法公式，可导出：,3）,确定修配环公差带的位置,将已知数值代入，可求出：,A,2min,=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,0.15。,则可最后确定底板厚度为：,此时，可能出现的最大刮研量为：,Z,max,=,A,00max,-,A,0max,=0.39,为了减小刮研量，可以采用,“,合并加工,”,的方法，将尾座和底板配合面配刮后装配成一个整体，再精镗尾座套筒孔。此时，直接获得尾座套筒孔轴线至底板底面的距离,A,23,，,由此而构成的新的装配尺寸链，组成环数减少为两个，这是装配尺寸链最短路线（最少环数）原则的一个应用。,A,1,A,0,A,2,A,3,9.,2,.3,修配法,34,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（调节环）的更换来补偿。,常用的调整法有三种：移动调整法，固定调整法和误差抵消调整法,图9-9,移动调整法示例,1,调节套筒,2,调节螺钉,3,楔条,4,调节螺钉,5,丝杠螺母,6,丝杠,a）,b）,c）,移动调整法,装配尺寸链的调整法,9.,2,.4,调整法,35,通过更换不同尺寸的调节件来达到装配精度。采用固定调整法的关键是确定调节件的分级和各级调节件的尺寸大小。,固定调整法,图,9-10,a,所示部件中，齿轮轴向间隙要求控制在,0.050.15,范围内。若,A,1,和,A,2,的基本尺寸分别为,50和45，,按加工经济精度确定,A,1,和,A,2,的公差分别为,0.15和0.1。,试确定调节垫片,A,K,的厚度。,【例,9-12,】,A,0,A,2,A,1,A,K,a）,图9-,10,固定调整法示例,图,9-10,a,所示尺寸链中，将,“,空位”尺寸,A,S,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。,【解】,A,K,A,0,A,S,A,S,A,2,A,1,b）,c）,在尺寸链,c,中，,A,0,是在装配中最后保证的，是封闭环。为使,A,0,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,由尺寸链,b，,可求出：,9.,2,.4,调整法,36,级 号,1 2 3 4,空位尺寸,调节垫片厚度,式中,T,S,、,T,0,、,T,K,分别为空位尺寸、封闭环尺寸、调节垫片厚度公差,本例中：,T,0,=0.1,T,S,=0.25,并假定,T,K,=0.03，,代入上式得到：,n,3.6,取,n,=4，,将空位尺寸适当分级后解尺寸链，可确定调节件各级尺寸,在批量大、精度高的装配中，调节件的分级级数可能很多，不便于管理。此时，可采用一定厚度的垫片与不同厚度的薄金属片组合的方法，构成不同尺寸，使调节工作更加方便。,9.,2,.4,调整法,由此可确定出分级数,n,：,37,误差补偿调节法,在装配时，根据尺寸链中某些组成环误差的方向作定向装配，使各组成环的误差方向合理配置，以达到互相抵消的目的。,这种方法在机床装配中应用较多，如装配机床主轴时，通过调整前后轴承的径向圆跳动方向来控制主轴锥孔的径向跳动；在滚齿机工作台分度蜗轮的装配中，采用调整两者偏心方向来抵消误差，提高装配精度。,9.,2,.4,调整法,38,第,9,章,机械装配工艺,9.,3 装配工艺规程制定,机械制造技术基础,39,9.,3,装配,工艺规程制定,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，改善劳动条件,注意采用和发展新工艺、新技术,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。,40,9.,3.1,装配,工艺规程的内容,制定出经济合理的装配顺序,并根据所设计的结构特点和要求,确定机械各部分的装配方法,;,选择和设计装配中需用的工艺准备,并根据产品的生产批量确定其复杂程度,;,规定部件装配技术要求,使之达到整机的技术要求和使用性能,;,规定产品的部件装配和总装配的质量检验方法及使用工具,;,确定装配中的工时定额,;,其他需要提出的注意事项及要求,.,装配工艺规程的内容,41,9.,3,.2,装配,工艺规程的制定步骤和方法,(1),进行产品分析,1),分析产品图样,掌握装配的技术要求和验收标准,（读图阶段）,2,）产品的结构进行尺寸分析和工艺分析。,（审图阶段）,装配尺寸链分析和计算；,装配结构工艺性分析。,3,）研究产品分解成“,装配单元,”的方案。,装配单元分五级：,零件,机器的最基本单元；,合件,比零件大一级的装配单元。,组件,由一个或几个合件有与若干个零件组合成的装配单元。,部件,由一个基准零件和若干个零件、合件和组件而组合成的装配单元。,机器,产品,42,9.,3,.2,装配,工艺规程的制定步骤和方法,（2,）装配组织形式的确定,确定组织形式的依据,：,产品的批量；,产品的尺寸；,产品的重量。,装配的组织形式,；,固定式,移动式,连续移动式 间歇移动式,装配的装配方式,：,工序集中（,固定式）,工序分散（,移动式）,（3,）装配工艺过程的确定,1,）确定装配工作的内容。,基本工作内容,：清洗、刮削、平衡、过盈连接、螺纹连接以及校正。,装配后的工作内容；,检验、试运转、油漆、包装等,43,9.,3,.2,装配,工艺规程的制定步骤和方法,2,）装配工艺方法及其设备的确定,选择合适的装配方法；,选择设备、工具、夹具和量具；,估算装配周期，安排作业计划，工时定额；,确定工人等级。,3,）装配顺序的确定,选择基准件,零件或低一级的装配单元；,安排顺序规律,先下后上、先难后易、先重大后轻小、先精密后一般。,4,）装配工艺规程文件的编写,文件内容,：装配图；,装配工艺流程图；,装配工艺过程卡片或装配工序卡片、,装配工艺说明书。,44,9.,3,.2,装配,工艺规程的制定步骤和方法,基准件,零件,部件,零件,基准件,钻孔攻丝,组件,基准件,合件,检验,检验,合件,零件,名称,代号,件数,装配工艺流程示意图,45,