第3章-机械加工与装配工艺规程的制定2

第3章机械加工与装配工艺规程的制定3.10.1概述装配：按照规定的程序和技术要求，将零件连接使之成为机器或部件的过程。装配单元：零件、合件、组件、部件、机器合件：几个零件通过铆、焊或过盈配合连接后再经加工而成。组件：几个合件或零件的组合。部件：几个合件、组件和零件的组合。1.装配工作的主要内容：清洗、连接、校正、调整、配作、组合加工、动静平衡、验收和试验、涂漆、包装等§3.10装配工艺及装配尺寸链P174装配过程：零件装配：零件→组件、部件→部件装配总装：组件、部件→整台机器第3章机械加工与装配工艺规程的制定（1）产品应能分解成若干个独立的装配单元。（2）装配中的修配工作和机加工工作量应尽可能少。（3）机器结构应便于装配与拆卸。2.装配结构的工艺性第3章机械加工与装配工艺规程的制定装配工作和机加工工作量应尽可能少结构应便于装配与拆卸第3章机械加工与装配工艺规程的制定3.10.2装配精度1)装配精度包括：相互位置精度、相对运动精度、相互配合精度2)装配精度与零件精度的关系机器的好坏与零件的加工和装配质量有关。装配精度和组装零件的加工精度有关，零件的加工误差的累积将影响装配精度。加工误差大的零件，用合适的装配方法可获得高的装配精度。3.10.3装配尺寸链的组成和查找方法装配尺寸链组成：封闭环、组成环封闭环：装配所要保证的装配精度或技术要求，为最后间接保证得到。1)装配关系中的尺寸链种类（1）直线尺寸链：长度尺寸组成，各尺寸彼此平行。（2）角度尺寸链：由角度、平行度、垂直度等构成（3）平面尺寸链：由直线尺寸组成，各尺寸间平行或相交。（4）空间尺寸链：三维空间尺寸构成第3章机械加工与装配工艺规程的制定3）装配尺寸链的正、反计算问题如尺寸链中各环的极限尺寸和极限偏差已确定，仅需要校核各环尺寸精度能否保证要求，为正计算问题如需要确定装配方法和各组成环的尺寸公差和位置偏差，为反计算问题2）装配尺寸链的建立：a.确定封闭环，通常是产品或部件的装配精度要求；b.确定各组成环，对装配精度有直接影响的零件尺寸或位置关系；c.影响小的组成环忽略，遵守“组成环最少原则”，即一件一环图3.68示，A1为轴上台肩到槽的轴向距离，A2、A5为两垫圈的厚度，A3为空套齿轮的长度，A4为弹簧挡圈的厚度，A0为装配精度最大间隙和最小间隙，配合公差A0＝0.05～0.2mm为封闭环第3章机械加工与装配工艺规程的制定A1为尾座体底平面到主轴轴心线的距离尺寸，A2为尾座底板的上平面到床身导轨面的距离尺寸，A3为床头箱体到主轴轴心线的距离尺寸，装配精度A0=0～0.06mm为封闭环，且只许尾座高。由此得到装配尺寸链。常用的装配方法：互换装配法、选择装配法、修配装配法、调整装配法第3章机械加工与装配工艺规程的制定5.装配方法的选择互换法完全互换法优先选用，多用于低精度或较高精度少环装配统计互换法大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况选配法直接选配法成批大量生产精度要求很高环数少的情况分组选配法大批量生产精度要求特别高环数少的情况复合选配法大批量生产精度要求特别高环数少的情况修配法单件小批生产装配精度要求很高环数较多的情况，组成环按经济精度加工，生产率低调整法可动调整法小批生产装配精度要求较高环数较多的情况固定调整法大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况误差抵消法小批生产装配精度要求较高环数较多的情况第3章机械加工与装配工艺规程的制定3.10.4互换装配法1）完全互换法定义：不经任何选择、修配或调节，装配后就能直接保证装配精度和技术要求。实质是通过控制零件的加工误差来保证产品装配精度。计算：根据尺寸链关系，为保证完全互换，封闭环的公差应为各组成环公差之和，即极限解法已知TAΔ，确定各组成环公差TAi的方法。n—总环数TAΔ≤TA1+TA2+········+TAn-11n1iiT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。用于低精度或较高精度少环装配。第3章机械加工与装配工艺规程的制定①等公差法：确定各环所分配的公差相等等公差计算方法简单，但未考虑各零件加工的难易、尺寸的大小，即等公差不等精度，从理论上不太合理解：装配精度例：装配间隙为N=0.05～0.15mm，装配精度即为封闭环公差TN＝0.05－0.15＝0.1mm图3.70双联转子泵的轴向装配关系简图1nTATAimmTN1.01.04321NAAAATTTTTmmnTTNAi025.041.01第3章机械加工与装配工艺规程的制定②等精度法：根据各组成环的尺寸大小，按比例分配公差，使各组成环具有相同的精度等级，还有考虑经济加工精度。根据互换性的公差标准T=ai。i为该尺寸相对应的尺寸分段的公差单位数，其值见P179表3.15.a为各精度等级相对应的常数，其值见P180表3.16.又根据组成环的尺寸大小可查得对应的i，取相等的加工精度，则可得相应公差。③经验法：等公差法不合理，等精度法计算复杂，因此可根据各组成环的平均公差，再根据尺寸大小加工难易，凭经验进行调整确定。第3章机械加工与装配工艺规程的制定解：1、完全互换法①画出装配尺寸链图,其中A1A2为增环，A3、A4A5为减环，A0为封闭环。例题齿轮箱部件，要求装配后的轴向间隙A0=+0.2～+0.7mm有关零件的基本尺寸是：A1=122，A2=28，A3=5，A4=140，A5=5。分别按极值法和概率法确定各组成环零件尺寸的公差及上下偏差。A0=(A1+A2)-(A3+A4+A5)=150-150=0第3章机械加工与装配工艺规程的制定②确定封闭环、各组成环尺寸公差和上下偏差封闭环公差TA0=0.7-0.2=0.5mmT1+T2+T3+T4+T5≤TA0=0.50按极值法（等公差）：T平均=TA0/5=0.1mm调整各环公差，考虑A3、A5尺寸小、易加工取T3=T5=0.05；A1、A2尺寸大、加工难，取T1=0.2，T2=0.1。按入体原则分配公差，A1=122+0.2、A2=28+0.1、A3＝A5＝5-0.05。选A4为协调环，进行尺寸链计算③确定协调环公差及上下极限偏差T4=T0–T1–T2–T3–T5=0.1mm因为EIA0=EIA1+EIA2–ESA3–ESA4–ESA5所以ESA4=EIA1+EIA2–ESA3–EIA0–ESA5=0+0-0-0.2-0=-0.2mm因为ESA0=ESA1+ESA2–EIA3–EIA4–EIA5所以EIA4=ESA1+ESA2–EIA3–EIA5-ESA0＝+0.2+0.1-(-0.05)-0.7-(-0.05)=-0.3A4=140-0.20mm–0.30000第3章机械加工与装配工艺规程的制定2、统计互换法设各环尺寸正态分布，尺寸分布中心与公差带中心重合。①确定各组成环尺寸公差及偏差ξi=∣1∣，ki=1各组成环平均公差0.2250.51osAavs,mTT按加工难易，调整各组成环公差：T1=0.4，T2=0.2，T3=T5=0.08，按入体原则分配公差②确定协调环公差及上下偏差0.52=0.42+0.22+0.082+T42+0.082T4=0.192中间偏差Δ0=(Δ1+Δ2)-(Δ3+Δ4+Δ5)Δi=(ESi+EIi)/2Δ4=-0.07ESA4=Δ4+T4/2=+0.026EIA4=Δ4－T4/2=－0.166第3章机械加工与装配工艺规程的制定③核算封闭环的极限偏差Δ0=(Δ1+Δ2)-(Δ3+Δ4+Δ5)=(0.2+0.1)-(-0.04-0.07-0.04)=0.45T02=T12+T22+T32+T42+T52T0=0.5求封闭环极限偏差，得：ESA0=Δ0+T0/2=0.70EIA0=Δ0－T0/2=0.20由以上两种方法的解算结果看出:1.统计法算得的各组成环公差比极值法约扩大了一倍。2.若按极值法算得的公差值也符合经济加工精度要求，采用完全互换法与统计互换法均可。第3章机械加工与装配工艺规程的制定计算公式为相关零件公差平方之和的平方根小于或等于装配允许公差。即：式中TAΔ——封闭环统计公差ki——第i个组成环的相对分布系数1122AniiiTkT2）不完全互换法(部分完全互换法或概率法)P181在绝大多数产品中，装配时各组成环不需挑选或修配，装配后即能达到要求，但少量产品可能出现废品。特点：零件规定的公差比完全互换法所规定的大，利于经济加工，使装配简单，废品率小，常用于大批量生产、装配精度要求较高，环数较多的场合。第3章机械加工与装配工艺规程的制定3.10.5选择装配法1)应用场合：大批大量生产，装配精度要求很高的场合，如果用互换法装配时，对组成环的精度要求太高，给加工造成困难。2)三种形式直接选配——从配对的零件中，选择二个符合规定的零件进行装配分组互换法——将装配零件按公差预先进行测量分组，同一组的零件可以互换装配复合选配法——上述二者的结合第3章机械加工与装配工艺规程的制定例:活塞销与活塞孔装配，要求d与D在冷态时有0.0025～0.0075的过盈量。配合公差：T=Ymax-Ymin=0.0075-0.0025=0.005如采用完全互换时，平均公差为0.0025mm，若以孔为协调，基准制显然制造很困难，不经济。maxminminmaxmaxmin0.00250.0075YdDYdD00.002528d0.0050.07528D图3.71活塞与活塞销组件第3章机械加工与装配工艺规程的制定生产中采用分组选配法，可将二者公差在相同方向上放大四倍，（即采用上偏差不动，改变下偏差的数值）00.0128d0.0050.01528D金刚镗镗孔、活塞销磨削后，用精密仪器逐个测量，按尺寸大小分四组，涂上不同颜色进行分组装配。0.0050.00750.0025-0.00750.005-0.010-0.0050.010-0.00750.012500.002528280.00250.007528280.00250.007528280.00250.0075dDdDdDⅠⅡⅢⅣ-0.00750.0125-0.0100.015028280.00250.0075dD通过分组，对应组的孔轴装配，就能达到配合精度第3章机械加工与装配工艺规程的制定分组选配法的特点：１.零件制造精度不高，却可获得很高的装配精度；2.组内零件可以互换，装配效率高；３.增加零件测量、分组、存贮、运输工作量，组不宜太多。第3章机械加工与装配工艺规程的制定3）分组选配法要点：⑴公差增大时要向同方向增加，增大倍数等于分组数。⑵装配后的尺寸分布为相同的对称分布。⑶配合件的表面粗糙度、相互位置精度和形状不能随尺寸精度放大而任意放大，应与分组公差适应零件销轴的尺寸分布情况零件活塞孔的尺寸分布情况第3章机械加工与装配工艺规程的制定3.10.6修配装配法1）定义：用钳工或机械加工的方法修整产品尺寸链某个有关的零件的尺寸以获得规定的装配精度的方法2）应用场合：单件、小批生产，结构复杂、装配精度要求高，组成环数目较多，用互换法难于制造时，常用修配法装配。此时各组成环先按经济精度加工，装配时根据实测结果对某一组成环进行修配，可达到很高的装配精度。增加了修配量，装配效率低，装配质量受工人技术水平限制。3）修配法的尺寸链解法：修配链中某一预定的组成环的尺寸，使封闭环达到规定精度（保证安装中修配量合适）P184例题4）使用修配法应注意：（1）正确选择修配对象，应选便于装拆、修配与测量的，不需热处理、非公共环做修配环；（2）修配件余量要经过计算；（3）尽量利用机械加工代替手工修配第3章机械加工与装配工艺规程的制定解：①按完全互换法求组成环平均公差TavA=T0/(m-1)=0.06/3=0.02公差小，不经济用修配法②选择修配环刮修方便，选A2、A3合并成为修配环A1A23A0例：车床装配前后轴线等高，A0=0+0.06，A1=202，A2=46，A3=156，试确定修配环及尺寸公差。0第3章机械加工与装配工艺