机械制造技术基础第8章

学机械院机械制造技术基础机械工程与自动化学院巩亚东教授[e-mail]@mail.neu.edu.cn2011年9月8章机器的装配8.1装配过程概述机器制造的最后一个工艺过程是将加工好的零件装配成机器的装配工艺过程。机器的质量最终通过装配来保证。同时，通过机器的装配，也能发现机器设计或零件设计中的问题。图7-1图7-28.1.1机器装配的内容⑴清洗:用清洗剂清除零件上的油污、灰尘等脏污的过程称为清洗。⑵联接:装配过程中常见的联接方式包括可拆卸联接和不可拆卸联接两种。⑶平衡:对于机器中转速较高、运转平稳性要求较高的零、部件，为了防止其内部质量分布不均匀而引起有害振动，必须对其高速回转的零、部件进行平衡。⑷校正及调整:在装配过程中为满足相关零部件的相互位置和接触精度而进行的找正、找平和相应的调整工作。⑸验收试验:机器装配完后，应按产品的有关技术标准和规定，对产品进行全面的检验和必要的试运转工作。8.1.2装配精度机器的质量：主要取决于机器结构设计的正确性、零件的加工质量（包括材料和热处理）、以及机器的装配精度。机器的装配精度：应根据机器的工作性能来确定，一般包括零部件间的位置精度和运动精度。其中位置精度是指机器中相关零部件的距离精度和相互位置精度。另一方面要求，是配合表面间的配合质量和接触质量。8.2装配尺寸链的分析计算8.2.1装配尺寸链的概念装配尺寸链是由各有关装配尺寸（零件尺寸及装配精度要求）所组成的尺寸链。装配尺寸链按各组成环的几何特征和所处空间位置不同可以分为直线尺寸链、平面尺寸链、角度尺寸链和空间尺寸链。其中直线尺寸链是最常见的。8.2.2装配尺寸链的建立⑴装配尺寸链的简化原则机械产品的结构通常都比较复杂，影响某一装配精度的因素可能很多，在查找该装配尺寸链时，在保证装配精度的前提下，可忽略那些影响较小的因素，使装配尺寸链适当简化。⑵装配尺寸链组成的最短路线（环数最少）原则正如工艺尺寸链中所分析的，封闭环的误差是由各组成环误差累积得到的。⑶装配尺寸链的方向性在同一装配结构中，在不同方向都有装配精度要求时，应按不同方向分别建立装配尺寸链。8.2.3装配尺寸链的计算计算装配尺寸链的公式分为极值法和概率法。概率法仅适用于大批量生产的装配尺寸链计算；而极值法可用于各种生产类型的装配尺寸链计算。（1）装配尺寸链的极值解法miiiTT10＝mmiiTTTTT＋＋＋＝＝2110miiiAA10＝miiavTT10＝0111iimjjmn12()ESEIEST2EIT2根据各组成环基本尺寸的大小和加工时的难易程度，对各组成环的公差进行适当的调整。调整中应遵循的原则：①组成环是标准件尺寸时（如轴承环的宽度或弹性挡圈的厚度等），其公差值及其分布在相应标准中已有规定，为已定值；②当组成环是几个尺寸链的公共环时，其公差值及其分布由对其要求最严的尺寸链先行确定，对其余尺寸链则也为已定值；③尺寸相近、加工方法相同的组成环，其公差值相等；④难加工或难测量的组成环，其公差可适当加大，易加工、易测量的组成环，其公差可取较小值。各组成环的公差值尽量取成标准值，各组成环的公差等级尽量相近；⑤选一组成环作为协调环，按尺寸链公式最后确定。协调环应选择易于加工、易于测量的组成环，但不能选择标准件或已经在其它尺寸链中确定了公差及其偏差的组成环作为协调环；⑥确定各组成环的极限偏差，对于属于外尺寸的组成环（如轴的直径）按基轴制（h）确定其极限偏差；对属于内尺寸的组成环（如孔的直径）按基孔制（H）确定其极限偏差，协调环的极限偏差按公式计算确定。（2）装配尺寸链的概率解法用极值解法时，各零件具有完全的互换性，机器的使用要求能得到充分的保证。当封闭环精度要求较高。而组成环数目又较多时，从而导致加工困难，制造成本增加。这时，如按极值解法求算零件尺寸公差，则显然是不经济的。但如按概率法来进行计算，就能扩大零件公差。且便于加工。1）各环公差值的计算mii220＝ii61＝iiik61＝miiiiTkT12220＝miiiTT1220＝01212120TTTmiimiimiiav00TmmmTTav2）各环基本尺寸和中间偏差的计算imiiAA10＝imii10＝iimiiimiiiiimiiTT11102121）＝＋（＝3）概率解法时的近似估算法miiavTkT120＝imii10＝但必须指出，在采用概率近似算法时，要求尺寸链中组成环的数目不能太少。8.3保证装配精度的方法8.3.1互换装配法零件按图纸公差加工，装配时不需经过任何选择、修配和调节，就能达到规定的装配精度和技术要求，这种装配方法称为互换装配法。互换装配法的优点是：装配工作简单，生产率高；有利于组织流水生产、协作生产，同时也有利于维修工作。互换装配法又分为完全互换法和不完全互换法（大数互换装配法）。（1）组成环尺寸的公差和分布位置的确定原则1）应使各组成环公差累积后的总和及分布位置与封闭环的要求相一致。2）当组成环是属于标准件尺寸时（如轴承环或弹性挡圈的厚度等），其公差大小和分布位置在相应标准中已有规定，是既定值。对于同时为两个不同装配尺寸链的组成环（称为公共环）的情况，其公差及分布位置的确定，应能同时满足两个不同封闭环的要求。3）在分配各待定的组成环公差大小时，一般可按经验视各环尺寸加工的难易程度加以分配显然，如果各待定组成环公差都按上述要求来确定时，则封闭环公差的大小和分布位置往往不能恰好满足要求。因而就需要从各组成环中保留一个组成环，其公差大小和分布位置不按上述原则确定，而是使它与各环相协调，并使封闭环能满足要求的办法来确定。这一组成环叫做协调环。协调环应根据具体情况加以确定，一般为便于制造及可用通用量具测量的尺寸。（2）极值解法举例（3）概率解法举例8.3.2选择装配法选择装配法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，以保证规定的装配精度要求。⑴选择装配的形式选择装配法有直接选配法、分组装配法、复合选配法三种装配形式。1)直接选配法：就是由装配工人从许多待装配的零件中，凭经验挑选合适的零件装配在一起。这种方法的优点是不需将零件分组。但工人选择零件需要较长时间，且装配质量在很大程度上决定于装配工人的技术水平。2）分组装配法:是将组成环的公差按互换装配法中极值解法所求得的值放大数倍（一般为2～4倍），使之能按经济精度加工，然后将零件测量和分组，再按对应组分别进行装配，满足原定装配精度的要求。由于同组零件可以进行互换，故又叫分组互换法。3)复合选配法:是上述两种方法的复合，即把零件预先测量分组．装配时再在各对应组中直接选配。⑵分组互换法分组互换法是在大批大量生产中对装配精度要求很高而组成环数较少时，保证装配精度的常用方法。分组装配的要求如下：1)保证分组后各组的配合性质与原来的要求相同，因此配合件的公差范围应相等，公差增大时要向同方向增大，增大的倍数就是以后的分组数。2)要保证零件分组后在装配时能够配套。3)分组数不宜太多，只要将公差放大到经济加工精度就行，否则由于零件的测量、分组、保管的工作量增加，会使组织工作复杂，容易造成生产混乱。4)分组公差不能任意缩小，因为分组公差不能小于表面微观峰值和形状误差之和，只要使分组公差符合装配精度即行。所以分组互换法只适应于精度要求很高的少环尺寸链，一般相关零件只有两、三个。这种装配方法由于生产组织复杂，应用受到限制。8.3.3修配装配法修配装配法简称修配法，就是在装配时根据实际测量放结果，改变尺寸链中某一预定组成环的尺寸或者就地配制这个组成环，使封闭环达到规定的精度。采用修配法时，尺寸链中各组成环尺寸均按在该生产条件下经济可行的公差制造。装配时，封闭环的总误差有的会超出规定的允差范围，为了达到预定的装配精度，必须把尺寸链中某一零件加以修配，才能予以补偿。要进行修配的组成环就叫修配环，它属于补偿环的一种，故也可叫补偿环。这种装配法适用于成批生产和单件生产。在修配法中按极值解法计算装配尺寸链。这种解法的主要任务是确定修配环在加工时的实际尺寸，使修配时有足够的，而且是最小的修配量。修配环在修配时对封闭环尺寸变化的影响不外两种情况：一种是使封闭环尺寸变小；另一种是使封闭环尺寸变大。因此用修配法解尺寸链时，就可以根据这两种情况来进行。⑴修配环被修配时，封闭环尺寸变小的情况⑵修配环被修配时，封闭环尺寸变大的情况⑶实际生产中，通过修配来达到装配精度的方法很多，但常见的为以下三种：1）单件修配法：是选择某一固定的零件作为修配件（即补偿环），装配时用补充机械加工来改变其尺寸，以保证装配精度的要求。2）合件加工修配法：是将两个或更多的零件合并在一起再进行加工修配，合并后的尺寸可以视为一个组成环，这就减少了装配尺寸链的环数，并可相应减少修配的劳动量。3）自身加工修配法：在机床制造中，有一些装配精度要求，总装时用自己加工自己的方法，来满足装配精度比较方便，该法称为自身加工修配法。8.4.4调节装配法对于精度要求较高的尺寸链，不能按互换装配法进行装配时，除了用修配法来对超差的部件进行修配，以保证装配技术要求外，还可以用调节法对超差部件进行补偿来保证装配技术要求。⑴动调节法：所谓动调节法就是用改变零件的位置（移动、旋转、或移动旋转同时进行）来达到装配精度，调节过程中不需拆卸零件，比较方便。（2）固定调节法：这种装配方法，是在尺寸链中选定一个或加入一个零件作为调节环。作为调节环的零件是按一定尺寸间隔级别制成的一组专门零件，根据装配时的需要，选用其中的某一级别的零件来作补偿，从而保证所需要的装配精度。（3）误差抵消调整法：误差抵消调整法是在产品或部件装配时，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，以提高装配精度要求的方法。8.4装配工艺规程的制订制订装配工艺规程的主要内容包括：⑴划分装配单元，确定装配方法；⑵拟定装配顺序，划分装配工序；⑶计算装配时间定额；⑷确定各工序装配技术要求，制定质量检查方法及工具；⑸确定装配时零部件的输送方法及所需要的设备和工具；⑹选择和设计装配过程中所需的工具、夹具和专用设备。8.4.1制订装配工艺规程的基本原则及原始资料⑴在制订装配工艺规程时，应遵循以下原则：1）保证产品装配质量，并力求提高质量，以延长产品的使用寿命；2）合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工修配的工作量，缩短装配周期，提高装配效率；3）尽可能减少装配占地面积⑵制订装配工艺规程时所需的原始资料1）产品的总装配图和各部件装配图，为了在装配时对某些零件进行修配加工和核算装配尺寸链，有时还需要某些零件图；2）产品验收的技术条件，检验的内容和方法；3）产品的生产纲领；4）现有的生产条件。8.4.2制订装配工艺规程的步骤⑴研究产品的装配图和验收技术条件1）审查图纸的完整性和正确性，对其中的问题、缺点或错误提出解决的建议，与设计人员协商后予以修改；2）对产品的装配结构工艺性进行分析，明确各零部件之间的装配关系；3）审核产品装配的技术要求和检查验收的方法，确切掌握装配中的技术关键问题，并制订相应的技术措施；4）研究设计人员所确定的保证产品装配精度的方法，进行必要的装配尺寸链的初步分析和计算。⑵确定装配的组织形式根据产品的生产纲领和产品的结构特点，并结合现场的生产设备和条件，确定装配的生产类型和组织形式。⑶划分装配单元、确定装配顺序将产品划分为不同的装配单元是制订装配工艺规程中最重要的一个步骤，一个产品的装配单元可以划分为零件、合件、组件、部件和产品五个级别。