机械制造工艺学第7章 机器的装配工艺

1、1 第7章机器的装配工艺 本章要点 保证装配精度的方法 机械结构的装配工艺性 2 机器的质量是以机器的工作性能 使用效果 可靠性及寿命等综合指标来评定的 这些指标除与产品结构设计有关外 还取决于零件的制造质量和机器的装配工艺及装配精度 机器的质量最终是通过装配工艺来保证的 若装配不当 即使零件的制造质量都合格 也不一定能够装配出合格产品 反之 即使零件的质量不是十分良好 只要在装配中采取合适的工艺措施 也能使产品达到规定的要求 通过机器的装配 可以发现机器设计上的错误 不合理的结构与尺寸等 和零件加工工艺中存在的质量问题 并加以改进 因此 机器装配工艺过程又是机器生产的最终检验环节 研究装配工艺 选择合适的装配方法 制订合理的装配工艺规程 不仅是保证机器装配质量的手段 也是提高产品生产效率 降低制造成本的有力措施 7 1 概述 3 机器的装配 按照规定的技术要求 将若干个零件结合成组件 进一步结合成为部件 或将若干个零件和部件结合成产品的过程 总装配 将若干个零件 组件 部件按规定的技术要求 装配到基础零件上 使之成为一台完整的机器 机器装配过程中 都有它自己的基础零件 它不仅起着连接

2、有关零件 部件的作用 同时用于保证零件间 部件间 零件与部件间及整台机器相对位置精度 7 1 1机器装配的基本概念 7 1 概述 4 机器装配 机械装配是按规定的精度和技术要求 将构成机器的零件结合成套件 组件 部件和产品的过程 装配是机器制造中的后期工作 是决定产品质量的关键环节 机器装配基本作业 机器装配精度 套件 装配齿轮1 基准零件2 铆钉3 齿轮 7 1 概述 5 套件与组件示例 7 1 概述 6 组件装配 将若干个零件按照规定的技术要求 装配到一个基础零件上 构成机器的一部分 如机床主轴组件 部件装配 将若干个零件 组件按规定的技术要求装配到一个基础零件上 往往构成机器的独立工作部分 部件可以单独装配 调试 如床头箱 7 1 1机器装配的基本概念 7 1 概述 7 装配是产品的制造过程的最后阶段 产品的质量最终由装配来保证 一般的装配工作内容有以下几方面 准备工作 包括零部件清洗 尺寸和重量分选 平衡等 主要工作 包括零件的装入 联结 部装 总装 装配过程中的检验 调整 试验和装配后的试运转 油漆 包装等 7 1 1机器装配的基本概念 7 1 概述 8 为了便于装配 通常将

3、机器分成若干个独立的装配单元 装配单元通常可划分为五个等级 即零件 套件 组件 部件和机器 7 1 概述 7 1 2装配系统图 9 7 1 2装配系统图 在装配工艺规程设计中 常用装配系统图表示零 部件的装配流程和零 部件间相互装配关系 在装配系统图上 每个单元用一个长方形框表示 标明零件 套件 组件和部件的名称 编号及数量 装配系统图是用图解法说明产品零件 组件和部件的装配程序 以及各装配单元的组成零件 在设计装配车间时可以根据它来组织装配单元的平行装配 并可以合理地按照装配顺序布置工作地点 将装配过程的运输工作减至最少 7 1 概述 10 7 1 2装配系统图 装配系统图绘制方法如下 l 先画一条横线 2 横线左端画一个小长方格 代表基准件 在长方格中注明装配单元的名称 编号和数量 3 横线的右端也画一个小长方格 代表装配的成品 4 横线自左至右表示装配的顺序 直接进行装配的零件画在横线的上面 组件画在横线下面 7 1 概述 11 7 1 2装配系统图 7 1 概述 12 7 1 2装配系统图 7 1 概述 13 7 1 2装配系统图 7 1 概述 14 7 1 2装配系统图 1

4、链轮 2 键 3 轴端挡圈 4 螺栓 5 通盖 6 滚珠轴承 7 低速轴 8 键 9 齿轮 10 套筒 11 滚珠轴承 某减速器低速轴组件 7 1 概述 15 凡是装配完成的机器必须满足规定的装配精度 装配精度是机器质量指标中重要项目之一 是保证机器具有正常工作性能的必要条件 装配精度是指机器装配以后 各工作面间的相对位置和相对运动等参数与规定指标的符合程度 机器的装配精度是根据机器的使用性能要求提出的 正确地规定机器的装配精度是机械产品设计所要解决的最为重要的问题之一 它不仅关系到产品质量 也关系到制造的难易和产品成本的高低 7 1 3装配精度与零件精度 7 1 概述 16 装配精度 包括零部件间的尺寸精度 位置精度 相对运动精度和接触精度 零部件间的尺寸精度包括 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 配合精度是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求 7 1 3装配精度与零件精度 7 1 概述 17 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 装配精度 包括零部件间的尺寸精度 位置精度 相对运动精度和接触精度 7 1 3装配精度与零

5、件精度 7 1 概述 18 装配的运动精度有 主轴圆跳动 轴向窜动 转动精度 传动精度 装配的运动精度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 装配精度 包括距离精度 位置精度 相对运动精度和接触精度 7 1 3装配精度与零件精度 7 1 概述 19 装配精度 包括距离精度 位置精度 相对运动精度和接触精度 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 主要影响接触刚度和配合质量的稳定性 各种精度之间的关系 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 7 1 3装配精度与零件精度 7 1 概述 20 机器装配是将加工合格的零件组合成部件和机器 一般零件都有规定的加工公差 即有一定的加工误差 在装配时这种误差的累积就会影响装配精度 理想情况是这种累积误差不超出装配精度指标规定的允许范围 但实际上很难实现 一般来说 零件精度越高 装配精度就越容易保证 即零件精度是保证装配精度的基础 但装配精度并不总是完全取决于零件精度 装配精度的合理保证 应从产品结构 机械加工和装配等方面进行综合考虑 7 1 3装配精度与零件精度 7

6、1 概述 21 1 在满足机器使用要求 尽可能采用经济公差进行零部件制造 2 或在不致使机械加工带来多大困难的条件下 寻求最有效 经济而又方便的装配方法以达到整个产品制造效率高 费用低 质量好的目的 研究装配的目的 为此 在机器设计阶段就需要对机器结构进行尺寸分析 分析有关零件的尺寸公差度机器装配精度的影响 根据生产类型和具体情况确定装配方法 然后才能合理地标注零件制造公差及技术条件 在制订产品装配工艺过程 解决生产中的装配质量问题时 也需要进行这种分析 7 2装配尺寸链 22 机器由零 部件组装而成 机器的装配精度与零 部件制造精度直接有关 从查找影响此项装配精度的有关尺寸入手 建立以此项装配要求为封闭环的装配尺寸链 尺寸链原理是进行尺寸分析和计算的工具 7 2装配尺寸链 23 1 概念 查找零件对装配精度的影响 指导制订装配工艺 合理安排装配工序 分析产品结构的合理性 确定经济的 至少是可行的零件加工公差 2 作用和目的 7 2 1装配尺寸链的建立 7 2装配尺寸链 装配尺寸链 在机器装配关系中 由相关零件尺寸或位置关系组成的尺寸链封闭环 通常就是装配精度要求 孔轴配合装配尺寸链

7、24 除有一般尺寸链的特点外 还有 封闭环十分明显 一定是机器产品或部件的某项装配精度 封闭环在装配后才能形成 不具有独立性 装配精度只有装配后才能测量 各组成环不是仅在一个零件上的尺寸 而是在几个零件或部件间与装配精度有关的尺寸 装配尺寸链形式较多 有线性尺寸链 角度尺寸链 平面尺寸链 空间尺寸链 3 特点 7 2 1装配尺寸链的建立 7 2装配尺寸链 25 直线尺寸链角度尺寸链平面尺寸链空间尺寸链 7 2装配尺寸链 4 分类 7 2 1装配尺寸链的建立 26 7 2装配尺寸链 27 1 确定封闭环 是在装配后形成的 而且这一环是具有装配精度要求 2 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 3 确定增减环 1 方法和步骤 7 2 2装配尺寸链的查找 7 2装配尺寸链 28 1 方法和步骤 先确定反映装配后技术要求的封闭环 然后根据封闭环的要求查找各组成环 采用粘连法 按照 最少环数 原则建立尺寸链图粘连法 即取封闭环两端为起点 沿装配精度方向 以基准面为线索 一个挨一个 直至找到同一基准零件 甚至同一基准面为止 7 2 2装配尺寸链的查找 7 2装配尺寸链 29 1

8、按一定层次分别建立产品与部件的装配尺寸链 2 在保证装配精度的前提下 装配尺寸链组成环可以适当简化 简化性原则 3 一项精度要求可能要建立两个以上的尺寸链才能解决 并联尺寸链 4 当同一装配结构在不同位置方向有装配精度要求时 应按不同方向建立装配尺寸链 方向性原则 5 遵循最短路线原则 一件一环原则 2 应注意的问题 7 2 2装配尺寸链的查找 7 2装配尺寸链 30 尺寸链简化 只有当A0的精度要求很高时 才有必要考虑各同轴度误差和导轨直线度误差 否则 均忽略不计 7 2 2装配尺寸链的查找 7 2装配尺寸链 31 最短路线原则 最少环数原则 正确的装配尺寸链 其路线最短 换言之 其环数最少 7 2 2装配尺寸链的查找 7 2装配尺寸链 32 装配尺寸链的计算包括 1 正计算 用于验算 2 反计算 用于设计 3 中间计算法 相依尺寸公差法 将一些比较难以加工或不宜改变其公差的组成环的公差先确定下来 只将极少数或比较容易加工或生产上受限制较小的组成环作为试凑对象 此环即为 相依尺寸 协调环 计算方法有 1 极值法 2 概率法 7 2 3装配尺寸链的计算方法 7 2装配尺寸链 33 选择

9、装配方法的实质 就是在满足装配精度要求的条件下选择相应的经济合理的解装配尺寸链的方法 在生产中常用的保证装配精度的方法有 互换法 分组法 修配法与调整法 在根据机器装配精度要求来设计机器零 部件尺寸及其精度时 必须考虑装配方法的影响 装配方法不同 解算装配尺寸链的方法截然不同 所得结果差异甚大 对于某一给定的机器结构 设计师可以根据装配精度要求和所采用的装配方法 通过解算装配尺寸链来确定零 部件有关尺寸的精度等级和极限偏差 7 3保证装配精度的方法 34 装配之前不挑选 装配过程不调整 装配之后满足装配精度 零件互换后仍能达到装配精度的要求 取决于零件的加工精度 实质是通过控制零件的加工误差来保证装配精度 1 完全互换装配法 极值法 在全部产品中 装配时各组成环零件不需挑选或改变其大小或位置 装入后即能达到封闭环的公差要求 条件 各有关零件的公差之和小于或等于装配允许公差 式中TOL 封闭环极值公差 T 装配允许公差 7 3 1互换装配法 7 3保证装配精度的方法 35 优点 装配过程简单 装配生产率高 对工人的技术水平要求不高 便于组织流水线及自动化装配 容易实现零部件专业协作 便于

10、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 主要用于低精度或高精度但组成环少的装配 7 3 1互换装配法 7 3保证装配精度的方法 36 7 3 1互换装配法 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 按 等公差 原则确定平均极值公差 确定组成环上下偏差 根据各组成环加工难易程度对其平均公差进行适当调整确定组成环公差 按入体原则标注 7 3保证装配精度的方法 当组成环为标准件时 其公差为定值 当为公共环时 应对其有严格公差要求的那个装配尺寸链的计算 在其余尺寸链为定值 尺寸相近 加工方法相同 可取等公差值 难加工组成环 公差值可稍大些 37 3 确定协调环及其尺寸公差协调环不允许为公共环或标准件 应选择便于制造及可用通用量具测量的零件 协调环公差 7 3 1互换装配法 计算相依尺寸 协调环 上下偏差 计算公式同工艺尺寸链 7 3保证装配精度的方法 38 例 如图 冷态下的轴向装配间隙为0 05 0 15mm A1 41mm

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