机械装配工艺设计（PDF53页）

第六章机器装配工艺过程设计6.1概述装配—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的劳动过程。装配内容—零部件的清洗、接合、调整、试验、检验、油漆和包装。机械产品质量—(1)物理参数：转数、质量、平衡、密封、磨擦等;(2)几何参数：距离精度、相互位置精度，相对运动精度，配合精度和接触精度。装配的距离精度距离精度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。图6-1车床装配的尺寸B3B1B0B2A2A3A1A0返回本章目录装配的相互位置精度活塞连杆缸体曲轴3α0α1α2α装配相互位置精度--反映各零件有关相互位置与装配相互位置的关系。装配的运动精度装配的运动精度有①主轴圆跳动②轴向窜动③转动精度④传动精度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有关。接触精度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。接触精度主要影响接触刚度和配合质量的稳定性。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。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：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度来达到，而与装配方法有关。6.2装配尺寸链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要求作为封闭环，查找所有与该项精度指标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。装配尺寸链是保证装配精度的依据。返回本章目录5A′4A′3A1230A0A1A2A3A4A5A5A2A4A45装配尺寸链的建立最短路线原则--要求装配尺寸链中所占据的组成数目最少，即每个有关零件仅以一个组成环列入。建立装配尺寸步骤：(1)封闭环确定：装配间隙0.2~0.7mm为装配精度要求，即(2)组成环确定：遵守尺寸链最短路线原则。(3)画出尺寸链图。mmA2.07.000++=装配尺寸链的计算方法装配尺寸链应用于两方面：(1)正计算—用于验算。(2)反计算—用于设计。计算方法有：（1）极值法（2）概率法(1)极值法极值法正计算与工艺尺寸链同。极值法反计算:选相依尺寸—选择加工容易或生产上受限制较少的组成环。1)分析建立装配尺寸链2)确定组成环公差。①求平均公差1)()(0−=nATATicp②计算相依尺寸公差—“相依尺寸”公差3)确定组成环上下偏差①按入体原则确定即：包容面(孔)下偏差为零；被包容面(轴)上偏差为零。∑−=−=210)()()(niiyATATAT)(yAT②计算相依尺寸上下偏差∑∑∑∑∑∑∑∑−+==−+==−+=−=−+=−=−+−=−+−=+−=+−=2n1miim1ii0y2n1miim1ii0y1n1mii1m1ii0y1n1mii1m1ii0y)A(EI)A(ES)A(ES)A(EI)A(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，冷态下的轴向装配间隙为0.05~0.15mm,A1=41mm,A2=A4=17mm，A3=7mm。求各组成环的公差及偏差。12345A2A0A1A4A3图6-4双联转子泵轴向关系简图相依尺寸级级—A)7IT(mm7A)7IT(mm17AA10015.030018.042−−===解:(1)分析和建立尺寸链图封闭环尺寸是mm025.0151.01n)A(T)A(T0icp=−=−=15.005.000A++=A0A4A1A3A2（2）确定各组成环公差：选择A1为“相依尺寸(3)计算相依尺寸偏差故“相依尺寸”为：mmmmmmmmmmAESAESAESAEIAEImmmmmmmmmmAEIAEIAEIAESAES05.000005.0)()()()()(099.0)018.0()015.0()018.0(15.0)()()()()(4320143201=++++=+++==−+−+−+=+++=mmA099.005.0141++=基本尺寸ESEIA141A2-17A3-7A4-17+0.009+0.018+0.015+0.018+0.05000A00+0.15+0.05表6-1(2)概率法极值法优点是简单可靠,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。1)各环公差计算独立随机变量之和的均方根误差与这些随机变量相应的值有如下关系:在装配尺寸链中,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数值也是一个随机变量。∑−==1120niiσσ0σiσ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6倍。令尺寸的公差为，则封闭环公差为σ6)(=iAT∑−==1120)()(niiATAT如零件尺寸不属于正态分布时，则引入一个相对分布系数K，则有：不同分布曲线的相对分布系数值见表8-2[]∑−==1120)()(niiAKTAT1.17-1.171.731.221k-0.260.260.231.4000e分布曲线内尺寸外尺寸偏态分布瑞利分布均匀分布三角分布正态分布分布特征2Te•2Te•2Te•表6-2一些尺寸分布曲线的K和e值∑∑−+==−=1110nmiimiiAAAσρ2）各环平均尺寸的计算根据概率论原理，各环的基本尺寸是以尺寸分布的集中位置即用算术平均来表示，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分布，而且分布中心与公差带中心重合时，则其尺寸分布算术平均值等于该尺寸公差带中心尺寸，此时有∑∑−+==−=1110nmiiMmiiMMAAAσρA例：如上图利用概率法求各组成环公差及上下偏差(设各零件加工符合正态分布)。解：(1)分析和建立装配尺寸链封闭环尺寸为mmA15.005.000++=(2)确定各组成环公差。相依环公差:mmmmnATATicp05.0151.01)()(0=−=−=mmAA0043.04217−==mmA0037.037−=mmmmATATATATAT07.0037.0043.0043.01.0)()()()()(2222232422201=−−−=−−−=确定各环公差:(2)计算相依尺寸的平均尺寸(3)计算相依尺寸及其偏差mmAAAAAmmAmmAAmmAMMMMMMMMM0385.419815.62037.0778785.162043.017171.0205.015.0342013420=+++==−+==−+===++=σσσρσσρmmmmATAAM0735.00035.0035.0035.0111410385.412)(+++−⇒=±=ρρ6.3保证装配精度的工艺方法互换法互换法实质：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，分两种：(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。计算方法：按装配尺寸链中极值法计算。优点：①装配过程简单，装配生产率高②对工人的技术水平要求不高③便于组织流水线及自动化装配④容易实现零部件专业协作⑤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。（2）不完全互换法（部分互换法）用极值法计算各组成环的公差结果有时候难于满足零件的经济加工精度要求甚至很难加工，因此可以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%）。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不宜在有节拍的生产中用。（2）分组选配法将被加工零件的制造公差放宽几倍,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。例：如图所示，连杆小头孔的直径为，活塞销的直径为,其配合间隙要求为0.0025mm~0.0075mm,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，连杆小头孔直径公差亦放大四倍,为,再分为四组相应进行装配,就可以保证配合精度和性质，如下表：mm250025.00+Φmm250025.00050.0−−Φmm250025.00125.0−−Φmm250025.00075.0+−Φ123412343421-0.0025-0.0050-0.0075-0.0100-0.0125+0.00250-0.0075-0.0050-0.00251—活塞2—连杆3—活塞销4—挡圈最小间隙(mm)最大间隙(mm)红4黄3绿20.00250.0075白1配合性质连杆小头孔直径(mm)活塞直径(mm)标志颜色组别0025.0025+Φ00025.025−Φ0025.00050.025−−Φ0050.00075.025−−Φ0025.00050.025−−Φ0050.00075.025−−Φ0075.00100.025−−Φ0100.00125.025−−Φ表6-3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。（3）复合选配法此法是上述两种方法的复合。修配法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,选其中一环为修配环,并预留修配量，使封闭环达到精度要求，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：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。(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。3214A0A1A3A2A3A1A0A2图6-8车床主轴与尾座不等高尺寸链a）结构示意图b）装配尺寸链图1-主轴箱2-尾座3-底板4-床身(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。调整法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寸的调整件加入尺寸链中来补偿，以保证装配的精度。常见的调整法有以下三种：（1）可动调整装配法；（2）固定调整装配法；（3）误差抵消调整装配法。（1）可动调整装配法(a)(b)(c)6－9（2）固定调整装配法kA0A1A2A3A4AkA0A1A2A3A4A6.4装配工艺的制订制订装配工艺的基本原则装配工艺规程—用文件形式规定下来的装配工艺过程。装配工艺规程的作用:①指导装配工作的技术文件;②装配生产计划及技术准备的主要依据;③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：（1）保证装配质量；（2）尽量减少钳工装配工作量；（3）尽量缩短装配周期；（4）尽量减少装配车间面积。制订装配工艺规程的方法与步骤(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）①装配尺寸链分析和计算；②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：①零件—机器的最基本单元。②合