第7章 机器装配工艺

第7章机器装配工艺7.1装配工作的基本内容7.2装配精度与装配尺寸链的建立7.3装配方法及装配尺寸链的计算7.1.1清洗经检验合格的零件，装配前要经过认真的清洗，其目的是去除粘附在零件表面上的各种污物，如尘埃、金属粉粒、切屑、铁锈、油污等，否则将出现诸如轴承“抱轴”、气缸“拉毛”、导轨“咬合”等现象，致使摩擦副、配合副过度磨损，产品的精度丧失。清洗后的零件通常还具有一定的中间防锈能力。7.1装配工作的基本内容7.1.2连接1.可拆卸连接如螺纹连接、键连接和销钉连接等2.不可拆卸连接如焊接、铆接和过盈连接7.1.3校正、调整与配作在机器装配过程中，特别是单件小批生产条件下，完全靠零件互换法去保证装配精度往往是不经济甚至是不可能的。因此，常常需要进行一些校正、调整和配作等工作来保证部装和总装的精度。7.1.4平衡1)用补焊、铆接、胶接或螺纹连接等方法加配质量。2)用钻、铣、磨或控等方法去除质量。3)在预制的平衡槽内改变平衡块的位置和数量(如砂轮静平衡即常用此方法)。7.1.5验收试验机器装配工作完成以后，出厂前还要根据有关技术标准和规定，对其进行比较全面的检验和试验。各类产品的验收内容及方法有着很大差别。以下简要介绍金属切削机床验收试验工作的主要内容。7.2装配精度与装配尺寸链的建立7.2.1装配精度7.2.2装配尺寸链的概念与建立方法7.2.1装配精度1.装配精度的概念是指产品装配后实际达到的精度。为保证产品可靠性和精度稳定性，装配精度稍高于标准通用产品有国标、部标，无标准根据用户使用要求2.装配精度和零件精度间的关系图7-1床身导轨简图A—溜板移动导轨B—尾座移动导轨7.2.2装配尺寸链的概念与建立方法1.装配尺寸链的基本概念2.装配尺寸链的建立方法图7-2线性装配尺寸链举例a)局部装配图b)尺寸链图1—主轴2—隔套3—双联齿轮4—弹性挡圈5—垫圈6—轴套1.装配尺寸链的基本概念图7-3卧式升降台铣床装配尺寸链2.装配尺寸链的建立方法(1)判别封闭环如前所述，装配精度即封闭环。(2)判别组成环装配尺寸链的组成环是对机器或部件装配精度有直接影响的环节。(3)画出尺寸链图图7-4b即为尺寸链图，从中可清楚地判别出增环和减环，便于进行求解。图7-4传动轴轴向装配尺寸链的建立a)结构简图b)尺寸链图1—传动箱体2—大齿轮3—左轴承4—齿轮轴5—右轴承6—垫圈7—箱盖7.3装配方法及装配尺寸链的计算7.3.1互换法实质是通过控制零件的加工误差来保证产品装配精度。（1）完全互换法特点：零件无需选择修整，即达装配要求。装配过程简单，生产率高，对工人要求不高，便于组织自动化装配；在各种生产类型中都应优先采用。但精度要求高组成环多时，组成环公差小制造困难。用于低精度或较高精度少环装配。2.不完全互换法例7-2已知条件与例7-1相同，试用不完全互换法确定各组成环的公差及上下偏差。解：解题步骤与极值法相同，首先建立装配尺寸链；然后计算组成环的平均公差Tav，以Tav作参考，根据各组成环基本尺寸的大小和加工难易程度确定各组成环的公差及其分布。7.3.2分组法1)要保证分组后各组的配合精度和配合性质符合原设计要求，原来规定的形位公差不能扩大，表面粗糙度值不能因公差增大而增大；配合件的公差应当相等；公差增大的方向要同向；增大的倍数要等于以后的分组数。2)零件分组后，各组内相配合零件的数量要相等，以形成配套3)分组数不宜太多。图7-5气缸的组装过程a)活塞b)连杆c)组装线图7-6活塞、活塞销、连杆分组装配实例a)组装简图b)分组示意图1—活塞2—连杆3—活塞销4—挡圈7.3.2分组法表7-1活塞销和活塞销孔分组互换装配(单位：mm)零件分组后，各组内相配合零件的数量要相等，以形成配套。图7-7配偶件公差带图图7-8轴孔分组的不配套情况7.3.3修配法1.修配方法2.修配环的选择3.修配环尺寸的确定4.修配量的确定1.修配方法(1)单件修配法上述修配法定义中的“补偿环”若为一个零件上的尺寸，则该装配方法称单件修配法。(2)合并加工修配法若补偿环是由多个零件构成的尺寸，则该装配方法称为合并加工修配法。(3)自身加工修配法利用机床本身具有的切削能力，在装配过程中，将预留在待修配(即加工)零件表面上的修配量(加工余量)去除，使装配对象达到设计要求的装配精度，这就是自身加工修配法。2.修配环的选择(1)易于修配、便于装卸通常选择形状比较简单、修配面小且拆装容易的零件为修配件。(2)尽量不选公共环为修配环如果选择公共环作修配件，就可能出现保证了一个尺寸链的精度，而又破坏了另一个尺寸链精度的情况。图7-9铣床矩形导轨示意图1—滑板2—压板3.修配环尺寸的确定1)修配环被修配时，封闭环尺寸变小的情况(简称“越修越小”)。2)修配环被修配时，封闭环尺寸变大的情况(简称“越修越大”)。图7-11修配环调节作用示意图a)越修越小b)越修越大4.修配量的确定例7-3已知条件与例7-1相同，试用修配法求出各组成环的公差及上下偏差。解：在建立了装配尺寸链以后，则要确定修配环。按修配环的选取原则，现选A5为修配环。然后按经济加工精度，给各组成环定出公差及上下偏差为：A1=40mm，A2=-0．1mm，A3=3-0．2mm，A4=-0．05mm。修配环A5的公差定为TA5=0.10mm，但上下偏差则应通过式(7-2)求出。之所以使用式(7-2)，是因为修配环的修配属于“越修越大”的情况，其δ0与T0的位置关系如图7-11b所示。4.修配量的确定例7-4在图7-10所示的装配尺寸链中，设备组成环的基本尺寸为：A1=205mm，A2=49mm，A3=156mm，封闭环A0=0mm。其尺寸链图如图7-10b所示。本例采用合并加工修配法，即将A2和A3两环合并为A23一个组成环，合并后的尺寸链简图如图7-10c所示。各组成环均按经济公差制造，确定TA1=TA23=0.1mm，考虑到控制方便，令A1的公差作对称分布，即A1=(205±0.05)mm，则修配环A23的尺寸计算如下：1)基本尺寸A23为205mm2)修配环公差TA23已按设定给出，即TA23=0.1mm。3)修配环最小尺寸A23min=205.05mm。4)修配环最大尺寸A23max为205.15mm7.3.4调整法1.可动调整法2.固定调整法3.误差抵消调整法1.可动调整法图7-12轴承间隙的调整1—螺钉2—螺母图7-13丝杠螺母副轴向间隙的调整1、3—螺母2—楔块4—丝杠5—调节螺钉2.固定调整法例7-5已知条件与例7-1(见图7-2)相同，指定A5为调整环(A5=5mm)。试按调整法确定调整件的组数及各组尺寸。解：在装配尺寸链(见图7-14a)建立以后，按经济加工精度对各组成环确定其公差及上下偏差(按“入体原则”)图7-14固定调整法实例a)装配尺寸链b)空位示意3.误差抵消调整法图7-15主轴装配中的误差抵消调整法—后轴承内环的内孔相对于外滚道的同轴度误差—前轴承内环的内孔相对于外滚道的同轴度误差—主轴锥孔轴线与轴颈轴线的同轴度误差7.4装配工艺规程的制订7.4.1制订装配工艺规程的基本要求7.4.2制订装配工艺规程的原始资料7.4.3制订装配工艺规程的步骤及其内容7.4.4装配机械化与自动化7.4.1制订装配工艺规程的基本要求1)保证产品的装配质量，并尽量做到以较低的零件加工精度来满足装配精度的要求。2)尽力缩短装配周期，力争高生产率。3)合理安排装配工序，尽量减少钳工装配的工作量。4)尽量减少装配工作所付出的成本在产品成本中所占的比例。5)装配工艺规程应做到正确、完整、协调、规范。6)在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术。7)工艺规程中所使用的术语、符号、代号、计量单位、文件格式等，要符合相应标准的规定，并尽可能与国际标准接轨。8)制订装配工艺规程时要充分考虑安全生产和防止环境污染问题。7.4.2制订装配工艺规程的原始资料1.产品图样及验收技术条件2.产品的生产纲领3.现有生产条件表7-3各种生产类型的装配工作特点表7-3各种生产类型的装配工作特点7.4.3制订装配工艺规程的步骤及其内容1.产品图样分析2.确定装配的组织形式3.装配方法的选择4.划分装配单元及规定合理的装配顺序5.划分装配工序6.编制装配工艺文件1.产品图样分析1)整个产品能被分解为若干独立的装配单元。2)便于装配。3)要考虑到如发生装配不当需进行返工，以及今后修理和更换配件时，应便于拆卸。4)最大限度地减少装配过程中的机械加工和钳工修配工作量。图7-16定位销的装配a)不合理b)、c)合理图7-17零件相互位置对装配的影响a)不合理b)合理图7-18圆锥滚子轴承外环的拆卸a)直接拆卸法b)采用拆卸孔法2.确定装配的组织形式(1)固定式装配全部的装配工作在一个固定的工作地上进行。(2)移动式装配装配过程在装配对象的连续或间歇的移动中完成。3.装配方法的选择表7-4各种装配方法的适用范围和应用实例4.划分装配单元及规定合理的装配顺序(1)装配单元的划分装配单元可以是部件、组件，也可以是合件、套件和零件。(2)装配顺序的确定装配单元划分以后就可以确定组件、部件及整个产品的装配顺序。图7-19套件1—小齿轮(基准零件)2—大齿轮图7-20装配单元系统图a)部件装配系统图b)机器装配系统图1—名称2—件号3—件数图7-21装配工艺流程图符号含义：○—加工、连接⇨—般运□—数量检验—质量检验—停放—储存—分区5.划分装配工序1)前一工序不能影响后一工序的进行。2)在完成某些重要的工序或易出废品的工序之后，均应设置检查工序。3)在采用流水式装配时，每一工序所需要的时间应该等于装配节拍(或为装配节拍的整数倍)。6.编制装配工艺文件表7-5装配工艺过程卡片7.4.4装配机械化与自动化1.自动装配的工作内容2.自动装配的基本条件3.自动装配实例1.自动装配的工作内容1)零件自动定向及供料。2)自动进行装配作业(如零件向基准零件上装入、零部件之间自动连接和紧固等)。3)待装零部件在工序之间自动输送。4)自动检验及控制。5)辅助工作自动化(如分选、清洗、涂装、包装等)。2.自动装配的基本条件1)产品的生产纲领比较稳定，年产量和批量很大，零部件的标准化与通用化程度都较高。2)在进行产品设计时，不仅要使零件在加工时具有良好的结构工艺性，而且应使产品结构具有较好的自动装配工艺性，主要体现在满足自动装配中的定向、供料和传输要求，满足自动装配时的装入、连接和紧固要求。3)从经济性方面考虑，实现自动化装配以后，应使生产成本有所降低。2.自动装配的基本条件表7-63.自动装配实例图7-22活塞连杆总成自动装配工艺流程图图7-23连杆及活塞销自动装配示意图1—左升降缸2—定位杆3—料仓4—送料杆5—活塞托架6—右升降缸3.自动装配实例图7-24ZP—1型多手臂装配机器人本体构成1、1′—料盘2、2′—手部3、3′—手腕4、4′—小臂5、5′—平行四边机构6、6′—大臂7、7′、12、12′—光电编码器8、8′、11、11′—步进电动机9、9′、10、10′—谐波减速器13、13′—支架(立柱)14、14′—底座15—振动料斗16—气动螺钉旋具17—摆动臂18—工作台19—成品料盘图7-25装配单元配置图