第5章 机器装配工艺过程设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,2014-5-8,#,第,5,章 机器装配工艺过程设计,结构装配工艺性,装配尺寸链,保证装配精度的装配方法,2024/9/23,1,5.1,概述,5.1.1,机器装配的基本概念,1,机器的组成,机器,由零件、套件、组件、部件等组成。为保证有效地进行装配工作，通常将机器划分为若干能进行,独立装配,的部分，称为,装配单元,。,（,1,）,零件,：组成机器的最小单元，它由整块金属或其他材料制成的,。,图,1,套件示例,（,2,）,套件,：在一个基准零件上，装上一个或若干个零件构成。它是最小的装配单元。,图,1a),为套件的一个示例，其中蜗轮即属于“基准零件”。,2024/9/23,2,1,机器的组成,2024/9/23,3,（,3,）,组件,：在一个基准零件上，装,上若干,套件及零件构成。,图,1b),为一个组件的一个示例，其中蜗轮和齿轮合件是先前准备好的一个套件，阶梯轴为“基准零件”。,图,1,组件,示例,（,4,）,部件,：在一个基准零件上，装上若干组件、套件和零件构成。部件在机器中能,完成一定的、完整的功用。,机器的,装配,包括：套装、组装、部装、总装。,5.1.2,装配工艺系统图,名,称,编号,数量,图,2,装配单元的表示图,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,的示意图称为装配工艺系统图。组成机器的零件、套件、组件和部件等装配单元都可用如图,2,所示的方框来表示。,图,3,组件和部件的装配系统图,2024/9/23,4,图,4,机器装配系统图,图,4,表示机器的装配工艺系统图，其绘制步骤如下：,（,1,）先划一条横线；,（,2,）横线,左端,画出代表基准件的方框，在方框中注明装配单元名称、编号和数量；,（,3,）横线,右端,画出代表装配成品的方框；,（,4,）按装配顺序，将直接装到成品上的零件画在横线,上面,，组件、,套件、部件画在横线,下面,。,2024/9/23,5,5.3,机器结构的装配工艺性,1,、,机器结构应能分成,独立的装配单元,图,5,转塔车床的两种结构比较,a),改进前结构,b),改进后结构,1,操纵箱,2,光轴,3,联轴器,4,阶梯轴,5,箱体,把机器划分成独立装配单元的,好处,：,（,1),可以组织,平行,的装配作业。,（,2),机器的有关部件可以,预先,进行调整和试车。,（,3),利于机器,局部,结构改进。,（,4),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,。,(5),利于,一些不能在使用现场进行装配的,精密,零部件,。,例如，精密丝杠车床的丝杠就是在特殊的环境下装配的，以便保证机器的精度。,2024/9/23,6,2,、减少,装配时的修配和机械加工,1.,尽量,减少,不必要的,配合面,a) b),图,6,主轴箱与床身的不同装配结构形式,a),改进前结构,b,),改进后结构,例：,车床主轴箱与床身的装配结构,2024/9/23,7,2.,采用,调整装配法,代替修配法,3,.,要尽量,减少机械加工,a,),b),图,8,车床溜板后压板的两种结构,a),改进前结构,b),改进后结构,例,：车床溜板后压板结构,a),b),图,9,两种不同的轴上油孔结构,a),改进前结构,b),改进后结构,例,：轴润滑结构,2,、,减少装配时的修配和机械加工,2024/9/23,8,3,、机器,结构应便于装配和拆卸,1.,组件的几个表面不应该同时装入基准零件（如箱体零件）的配合孔中，而应该,先后依次进入装配,。,a),b),图,10,轴,依次装配的结构,a),改进前结构,b),改进后结构,例,：轴装配结构,2.,连接位置,不要置于封闭腔室中。,a) b),图,11,车床,床身、油盘及床腿的两种连接方式,a),改进前结构,b),改进后结构,例,：车床床身、油盘及床腿的装配结构,2024/9/23,9,3.,应考虑装配工具与连接件的,位置,a),b),c),图,12,装配时应考虑装配工具与连接件的位置,4.,所有的,易损零件,都应考虑拆卸方便。,a) b),图,13,轴承结构应考虑拆卸问题,a),难拆卸,b),易拆卸,5.,注意,销孔,的结构,a),b),c),图,14,销孔的不同结构,a),销难取出,b),、,c),销易取出,2024/9/23,10,5.4,装配尺寸链,5.4.1,装配精度,1,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,。,（,2,）,相对运动精度,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。运动方向的精度通常表现为部件间相对运动的平行度和垂直度。如机床溜板在导轨上的移动精度；溜板移动轨迹对主轴中心线的平行度。相对运动速度上的精度即是传动精度，如滚齿机滚刀主轴与工作台的相对运动精度，它直接影响滚齿机的加工精度。,（,3,）,相互配合精度,包括配合表面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连接表面之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。,2024/9/23,11,5.4,装配尺寸链,2024/9/23,12,2.,各装配精度间的关系,相互位置精度是相对运动精度的,基础,，相互配合精度对相对位置精度和相对运动精度的实现有较大的影响。,3,、装配,精度与零件精度的,关系,（,1,）,“单件自保”,：,由一个零件的精度来保证某项装配精度的情况。,例如，在,卧式车床,装配中，要满足尾座移动对溜板移动的平行度要求，只要保证床身上溜板移动的导轨,A,与尾座移动的导轨,B,相互平行即可。,图,15,尾座对溜板移动精度,由床身导轨精度单件自保,（,2,）多数情况下，机器和部件的装配精度与和其相关的,若干个零部件,的加工精度有关，即这些零件的,加工误差的累积,将会影响产品的装配精度。,图,16,主轴箱主轴与尾座套筒中心线等高结构示意图,1,主轴箱,2,尾座,3,尾座底板,4,床身,例如：卧式,车床主轴锥孔中心线和尾座顶尖套锥孔中心线对床身导轨的等高度要求。这项精度与床身,4,、主轴箱,1,、尾座,2,、底板,3,等零部件的加工精度有关。,2024/9/23,13,5.4.2,装配尺寸链的建立,1,装配尺寸链的基本概念,（,1,）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，称为装配尺寸链。,（,2,）装配尺寸链的,封闭环,就是装配所要保证的,装配精度或技术要求,。装配精度（封闭环）是零部件装配后才,最后形成,的尺寸或位置关系。,（,3,）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。装配尺寸链的组成环也分为,增环和减环,。,2.,装配尺寸链的,分类,（,1,）,直线,尺寸链 由长度尺寸组成，且各环尺寸彼此平行。,（,2,）,角度,尺寸链 由角度、平行度、垂直度等构成 。,（,3,）,平面,尺寸链 由成角度关系布置的长度尺寸构成，且各环处于同一或彼此平行的平面内。,（,4,）,空间,尺寸链 由位于三维空间的尺寸构成的尺寸链。,2024/9/23,14,5.4.3,装配,尺寸链的查找方法,1,装配尺寸链的查找方法,（,1,）根据装配精度要求,确定封闭环,。,（,2,）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,，以装配基准面为查找的,线索,，分别找出影响装配精度要求的相关零件（组成环），直至找到同一基准零件，甚至是同一基准表面,为止,。,以车床主轴锥孔中心线和尾座顶尖套锥孔中心线对床身导轨的等高度的装配尺寸链组成为例，见上图,16,。从图中可以很容易地查找出等高度整个尺寸链的各组成环，如图,16b,所示。,2.,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,即在保证装配精度的前提下，可以不考虑那些影响较小的因素。如图,17,所示。,2024/9/23,15,图,17,车床主轴与尾座中心线等高装配尺寸链,e1,主轴滚动轴承外圆与内孔的同轴度误差,e2,尾座顶尖套锥孔与外圆的同轴度误差,e3,尾座顶尖套与尾座孔配合间隙引起的向下偏移量,A1,主轴锥孔中心线至尾座底板距离,A2,尾座底板厚度,A3,尾座顶尖套锥孔中心线至尾座底板距离,2024/9/23,16,（,2,）装配尺寸链组成的,“一件一环,”,：在,查找装配尺寸链时，每个相关的零、部件只应有,一个尺寸,作为组成环列入装配尺寸链，这样，组成环的数目就等于有关零、部件的数目,，这,就是装配尺寸链的,最短路线（环数最少）原则,。,图,18,装配尺寸链的一件一环原则,图,19,组成环尺寸的不合理算法,（,3,）装配尺寸链的“,方向性,” 同一装配结构中，在,不同位置方向,都有装配精度的要求时，应按不同方向分别建立装配尺寸链,。,2024/9/23,17,5.5,保证装配精度的装配方法,5.5.1,互换,装配法,互换,装配法的实质是用,控制零件的加工误差,来保证产品的装配精度。根据零件的互换程度不同，可分为,完全互换,装配法和,大数互换,装配法。,1,完全互换装配法,（,1,）概念：在全部产品中，装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置，装配后即能达到装配精度的,要求。,（,2,）特点：装配质量稳定可靠；装配过程简单；生产效率高；易于实现装配机械化、自动化；便于组织流水作业和零部件的协作与专业化生产；有利于产品的维护和零部件的更换。但是，当装配精度要求较高，尤其是组成环数目较多时，零件难以按经济精度加工。,（,3,）应用：高精度的少环尺寸链或低精度多环尺寸链的大批大量生产装配中。,（,4,）装配尺寸链计算：采用极值公差公式计算（与工艺尺寸链计算公式相同）,。,2024/9/23,18,1,完全互换装配法,2024/9/23,19,（,5,）对组成环公差进行调整时，可参照下列原则：,组成环是,标准件,尺寸（如轴承或弹性档圈厚度等）时，其公差值及其分布在相应标准中已有规定，应为,确定值,。,组成环是几个尺寸链的,公共环,时，其公差值及其分布由其中要求,最严,的尺寸链先行确定，对其余尺寸链则应成为确定值。,尺寸相近、加工方法相同,的组成环，其公差值相等。,难加工或难测量的组成环，其公差可取,较大,数值。易加工、易测量的组成环，其公差取,较小,数值。,各组成环公差带的位置一般可按,入体原则标注,，但要事先选定一组成环作为,协调环,，其公差与分布需经,计算,后最后确定，以便与其它组成环相协调，最后满足封闭环的精度要求。,协调环的选取,：,不能,选取标准件或公共环，因为其公差和极限偏差已是确定值；可选取,易加工,的零件，而将难加工零件的尺寸公差从宽选取；也可选取,难加工,的零件，而将易加工零件的尺寸公差从严选取。,2,.,大数互换装配法,（,1,）概念：在绝大多数产品中，装配时各组成环,不需挑选或改变,其大小或位置，装配后即能达到装配精度的要求，但少数产品有出现废品的可能性，这种装配方法称为大数互换法（或部分互换法）。,（,2,）特点：零件所规定的公差比完全互换法所规定的公差大，有利于零件的,经济加工,，装配过程与完全互换法一样简单、方便。但在装配时，应采取适当工艺措施，以便排除,个别,产品因超出公差而产生,废品,的可能性。,（,3,）应用：适用于,大批大量,生产，组成环,较多,、装配精度要求又,较高,的场合。,（,4,）装配尺寸链计算：采用统计公差公式计算。,2024/9/23,20,5.5.2,选择装配法,选择,装配法是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。这种方法常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。它有以下三种不同的形式,：,1,直接选配法,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。,优点：能达到很高的装配精度。,缺点：装配时间不易准确控制；装配精度很大程度上取决于工人技术水平；最后可能出现无法满足要求的“剩余零件”。不宜用于生产节拍要求较严的大批大量流水作业中。,2024/9/23,21,2.,分组装配法,在零件加工时，常将各组成环的公差相对完全互换法所求数值放大数倍，使其尺寸能按经济精度加工，再按实际测量尺寸将零件分为数组，按对应组分别进行装配，以达到装配精度的要求。由于同组内零件可以互换，故又称为分组互换法。,3,.,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,内进行,适当的选配。,特点：配合件公差可以不等，装配速度较快、质量高、能满足,一定生产节拍的要求。,2024/9/23,22,5.5.3,修配装配法,1,概念,修配,法是将尺寸链中各组成环按,经济加工精度,制造。装配时，通过改变尺寸链中某一预先确定的组成环尺寸的方法来保证装配精度。装配时进行修配的零件叫,修配件,，该组成环称为,修配环,，又称为,补偿环,。,2,应用,用于,成批生产或单件小批生产中，当装配精度要求较高，组成环数目又较多时。,3.,补偿环选择条件,（,1,）便于,装拆，零件形状比较简单，易于修配，如果采用刮研修配时，刮研面积要小。,（,2,）不,应为公共环。,4.,最常见的修配方法,单件修配,法 在多环装配尺寸链中，选定某一固定的零件做修配件（补偿环），装配时用去除金属层的方法改变其尺寸，以满足装配精度的要求。,2024/9/23,23,图,20,主轴箱主轴与尾座套筒中心线等高结构示意图,1,主轴箱,2,尾座,3,尾座底板,4,床身,例如，车床尾座与主轴箱装配中（见图,20,），以尾座底板为修配件来保证尾座中心线与主轴中心线的等高性。这种修配法生产中应用最广。,合并加工修配法,将两个或更多的零件合并在一起再进行加工修配，合并后的尺寸可看作为一个组成环，这样就减少了装配尺寸链组成环的数目，并可以相应减少修配劳动量。,由于零件合并后再加工和装配，给装配生产带来很多不便，因此这种方法多用于,单件小批,生产中。,例如，尾座装配时，把,尾座体和底板,相配合的平面分别加工好，并配刮横向小导轨结合面，然后把两件装配成为一体，以底板的底面为定位基面，镗削加工套筒孔，这样就把,A2,、,A3,合并成为一个环，减少了一个组成环的公差，可以留给底板底面较小的刮研量。,2024/9/23,24,自身加工修配法,在机床总装时，用机床本身来加工自己的方法来保证机床的装配精度，这种修配法称为自身加工修配法。,例：牛头刨,床总装时，,自刨工作台面,，比较容易满足滑枕运动方向与工作台面平行度的要求,；在,六角车床装配中也采用自身加工修配法，即：在转塔零件装配到机床上以后，在主轴上装上镗杆，使镗刀旋转，转塔做纵向进给，依次精镗出转塔上的,6,个孔，这样就保证了转塔上六个安装刀架孔的轴线和机床主轴的重合。因此自身加工修配法在机床制造中经常采用。,2024/9/23,25,5.5.4,调整装配法,1,概念,调整法,与修配法的实质相同，即各零件公差仍按经济精度的原则来确定，并且仍选择一个组成环为,调整环,（此环的零件称为,调整件,），但在改变补偿环尺寸的方法上有所不同：,修配法,采用机械加工的方法,去除,补偿环零件上的金属层；,调整法,采用改变补偿环零件的,位置,或,更换,新的补偿环零件的方法来满足装配精度要求。,2.,应用 用于,成批生产或单件小批,生产中，当装配精度要求较,高,，组成环数目又较,多,时（同修配法）。,3.,调整环选择条件,（,1,）便于,装拆； （,2,）不,应为公共环。,4.,分类,（,1,）,固定调整法,在装配尺寸链中，选择某一零件为调整件，根据各组成环形成累积误差的大小来更换不同尺寸的调整件，以保证装配精度要求。常用的调整件有：轴套、垫片、垫圈等。,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。,在批量大、精度高的装配中，由于调节件的分级级数很多，则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。这种方法在汽车、拖拉机等生产中应用很广泛。,2024/9/23,26,图,21,可,动调整应用实例,（,2,）,可动调整法,采用改变调整件的相对位置来保证装配精度的方法。图,21,表示卧式车床中可动调整,的实例,。,可,动调整法不仅装配方便，并可获得比较高的装配精度，而且可通过调整件来补偿由于磨损、热变形所引起的误差，使产品恢复原有的精度，所以在实际生产中应用较广,。,（,3,）,误差抵消调整法,装配时，通过调整有关零件的相互位置，使其加工误差相互抵消一部分，以提高装配精度。,误差,抵消调整法在机床装配中应用较多，如在组装机床主轴时，通过调整,前后轴承径向跳动的方向，来控制主轴锥孔的径向,跳动。,2024/9/23,27,