机械制造基础课件第七章：机器装配工艺

机械制造技术基础装配工艺规程制定本章要点装配方法装配尺寸链第7章 机器的装配工艺q 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。q 机器装配基本作业q 机器装配精度清洗连接校正、调整与配作 平衡验收、试验相互位置精度相互运动精度相互配合精度7.1 概述第7章 机器的装配工艺7.1.1 基本概念q 机器装配精度分析回转台床鞍升降台P0TRS图7-1 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7-1）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 第7章 机器的装配工艺q 装配工艺系统图7.1.2 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、组件、部件和机器（图7-2)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7-2 机器装配系统示意图第7章 机器的装配工艺q 套件与组件示例图7-3 套件和组件示例 a）套件 b）组件第7章 机器的装配工艺7.1.3 装配组织形式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7-1 装配组织形式的选择与比较 第7章 机器的装配工艺第7章 机器的装配工艺7.2 装配尺寸链7.2.1 装配尺寸链的概念 装配尺寸链是以某项装配精度指标（或装配精度要求）作为封闭环，查找所有与该项目精度指标（或装配要求）有关零件的尺寸（或位置要求）做为组成环而形成的尺寸链。图 7-4 装配尺寸链举例第7章 机器的装配工艺7.2.2 装配尺寸链的种类及其建立步骤1.长度尺寸链一般步骤如下：（1）确定封闭环；（2）查找组成环（遵循装配尺寸链组成的最短路线原则）；（3）画尺寸链图，并确定组成环的性质。第7章 机器的装配工艺图7-5 齿轮轴组件的装配示意图及尺寸链第7章 机器的装配工艺图 7-6 普通车床床头和尾座两顶尖的等高度要求示意图第7章 机器的装配工艺图7-7 车床两顶尖等高度的装配尺寸链第7章 机器的装配工艺2.角度尺寸链 （1）建立角度尺寸链的步骤（和长度尺寸链一样，先确定封闭环，再查找组成环，最后画出尺寸链图）；（2）判断角度尺寸链组成环性质的方法；直观法；公共角顶法；角度转化法。（3）角度尺寸链的线性化。平面尺寸链7.2.3 装配尺寸链的计算方法第7章 机器的装配工艺图 7-8 立式铣床主轴回转轴线对工作台面的垂直度的装配尺寸链第7章 机器的装配工艺图 7-9 具有公共角顶点的尺寸链图第7章 机器的装配工艺图 7-10 立式铣床主轴回转轴线对工作台面垂直度要求用角度转化法建立尺寸链第7章 机器的装配工艺图7-11 平面尺寸链示例装配方法 工 艺 特 点 适 用 范 围表7-2 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大数互换法 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；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节法 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第7章 机器的装配工艺7.3 保证装配精度的方法 7.3.1 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第7章 机器的装配工艺【解】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。【例7-1】A2A3A1A5A4A0图7-12 齿轮与轴部件装配 1）建立装配尺寸链（图7-12）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=0.05,T1=0.06,T3=0.1,T2=T5=0.02，第7章 机器的装配工艺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：得到：EI5=-0.12,ES5=-0.1最后可确定：A2A3A1A5A4A0图7-13 齿轮与轴部件装配 第7章 机器的装配工艺 7.3.2 装配尺寸链的大数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7-1，用大数互换法计算【例7-2】【解】取k=1.4，将T1、T2、T4、T5 及T0 值代入，可求出：T3=0.135于是有：除协调环外各组成环公差入体标注：A2A3A1A5A4A0图7-14 齿轮与轴部件装配尺寸链 A4 为标准尺寸，公差确定：T4=0.05A1、A2、A5 公差取经济公差：T1=0.1,T2=T5=0.025 确定各组成环的公差 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：计算协调环的偏差：由式（6-15），得到：A5M=4.93由式（6-12），有：第7章 机器的装配工艺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。7.3.3 装配尺寸链的分组选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。【例7-3】图7-15 活塞与活塞销组件图第7章 机器的装配工艺【解】1）建立装配尺寸链 如图7-16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：A1（活塞销直径）A2（销孔直径）A0图7-16 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。第7章 机器的装配工艺 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，如图7-17所示。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7-4】图7-17 车床主轴中心线与尾座套筒中心线等高装配尺寸链A1A0A2A3【解】1）选择修配环 本例中修刮尾座底板最为方便，故选A2作修配环。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。7.3.4 装配尺寸链的修配法第7章 机器的装配工艺用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：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3）确定修配环公差带的位置将已知数值代入，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0.15。则可最后确定底板厚度为：此时，可能出现的最大刮研量为：Zmax=A00max-A0max=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A23，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。A1A0A2A3A1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=1560.05A2采用精刨加工，经济公差也为0.1。第7章 机器的装配工艺1.修配使封闭环尺寸减小图7-16修配使封闭环尺寸减小的情况第7章 机器的装配工艺2.修配使封闭环尺寸增大图7-17修配使封闭环尺寸增大的情况第7章 机器的装配工艺调节法与修配法相似，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。常用的调节法有三种：可动调节法，固定调节法和误差抵消调节法图7-18 可动调节法示例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）可动调节法7.3.5 装配尺寸链的调节法第7章 机器的装配工艺通过更换不同尺寸的调节件来达到装配精度。采用固定调节法的关键是确定调节件的分级和各级调节件的尺寸大小。固定调节法 图7-19a所示部件中，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。【例7-5】A0A2A1AKa）图7-19 固定调节法示例 图7-19a所示尺寸链中，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。【解】AKA0ASASA2A1b）c）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）公差之差由尺寸链b，可求出：第7章 机器的装配工艺 级 号 1 2 3 4 空位尺寸 调节垫片厚度式中 TS、T0、TK 分别为空位尺寸、封闭环尺寸、调节垫片厚度公差本例中：T0=0.1,TS=0.25,并假定 TK=0.03，代入上式得到：n3.6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v 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。由此可确定出分级数n：第7章 机器的装配工艺 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。第7章 机器的装配工艺7.4.1 装配工艺规程制定原则q 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q 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。第7章 机器的装配工艺7.4 装配工艺规程7.4装配工艺规程的制定1.准备原始资料法 （1）产品的装配图及验收技术条件；（2）产品的生产纲领；（3）现有生产条件和标准资料。第7章 机器的装配工艺2.熟悉和审查产品的装配图 （1）了解产品及部件的具体结构、装配技术要求和检查验收的内容及方法；（2）审查产品的结构工艺性；（3）研究设计人员所确定的装配方法，进行必要的装配尺寸链分析与计算。3.确定装配方法与装配的组织形式 两方面：一指采用手工装配还是机械装配；一指采用哪种保证装配精度的方法。第7章 机器的装配工艺4.划分装配单元，确定装配顺序工件要预先处理，如倒角，去毛刺与飞边、清洗和干燥等；先进行基准件、重大件的装配，以便保证装配过程的稳定性；先进性复杂件、精密件和难装配件的装配，以保证后续装配顺利；先进性易破坏以后装配质量的工作，如冲击性的装配、压力装配和加热装配；集中安排使用相同设备及工艺装配的装配和有共同特殊装配环境的装配；处于基准件同一方位的装配应尽可能集中进行；电线、油气管路的安装应与相应工序同时进行；易燃、易爆、易碎、有毒物质或零、部件的安装，尽可能放在最后，以减少安全防护工作量，保证装配工作顺利完成。第7章 机器的装配工艺5.装配工序的划分与设计6.填写装配工艺文件7.制定产品检验与试验规范第7章 机器的装配工艺图7-20 车床床身装配简图油盘总成P011床 身10031垫板上涂铅油床身总成Z011用水平仪检查导轨的直线度右垫板2001 8左托盘1001 1右托盘1004 1前床脚1002 1后床脚1005 1螺栓2002 8垫圈2004 4螺栓2003 4垫圈2006 4螺母2005 4图7-21 床身部件装配系统图第7章 机器的装配工艺Thank you!