第五章_机械装配工艺过程设计.

南通大学机械工程学院张华[e-mail]§5.1装配工艺的概述§5.2装配尺寸链建立及计算方法§5.3保证装配精度的工艺方法与尺寸链的解算第五章装配工艺基础§5.1装配工艺的概述一、装配的基本概念二、装配工艺规程三、机器结构的装配工艺性一、装配的基本概念1、装配的有关名词装配单元套件（结合件）——套装组件——组装部件——部装总装——机器的装配名称编号件数基准零件零件1零件2结合件基准零件组件结合件零件2零件1零件3零件4a.装配单元表示图b.结合件装配表示图c.组件装配表示图2、装配工艺系统图零件1零件2零件3零件4零件n基准零件机器组件1部件1部件m组件k…………e.机器总装系统图零件1零件2零件3零件4组件1组件2基准零件部件结合件d.部件装配系统图组件零件油盘的组装床身部件装配系统图车床床身装配图(简图)二、装配工艺规程三、机器结构的装配工艺性(均参见教材，自学)§5.2装配尺寸链及其计算方法一、装配精度的概念二、装配尺寸链三、装配尺寸链的计算方法一、装配精度的概念1、产品的性能评定与质量标准产品性能的评定包括：适用性、可靠性、经济性指标。产品质量的评定技术性文件：质量标准。2、装配精度的概念装配质量：包括装配的几何参数、物理参数装配精度——装配的几何参数精度,包括：配合精度相互位置精度相对运动精度二、装配尺寸链组成环—对某一装配精度产生直接影响作用的零件尺寸精度或相互位置精度要求。封闭环—装配精度(所要保证的装配精度和技术要求）由装配完成以后形成的尺寸，是由参加装配的尺寸精度（或相互位置精度）间接保证的尺寸。1、装配尺寸链和累积误差装配尺寸链装配过程中，由参加装配零件的相关尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链。根据尺寸链的理论，在装配过程中，各组成环的误差(零件的加工精度)将以其总和反映给封闭环(装配精度要求），即T=Ti。因此参加装配的各零件的误差将形成装配结果的累积误差，即零件加工的精度直接影响相应的装配精度。结论1）合理地确定零件的制造精度，以使其误差累积在装配精度要求范围之内，这样可以简化装配的工艺过程。2）当装配精度要求高或很高，而零件的加工精度受工艺条件和加工经济性的限制，单纯依靠控制零件制造精度将难以保证装配精度的要求，此时就需要在装配时采用一定的装配工艺方法以保证装配精度的要求。累积误差——装配精度与零件精度之间的关系2、装配尺寸链的类型直线尺寸链：尺寸的环均为长度尺寸且互相平行。角度尺寸链：尺寸的环为角度、平行度、垂直度等。平面尺寸链：尺寸链为处于同一平面内成角度关系的长度尺寸构成。空间尺寸链：尺寸链由三维空间的长度尺寸组成。直线尺寸链装配尺寸链的环均为互相平行的长度尺寸角度尺寸链立式铣床主轴轴线对工作台面的垂直度装配装配尺寸链的环为角度及平行度、垂直度等位置要求。装配尺寸链由处于同一平面内并且成角度关系的长度尺寸构成平面尺寸链3、装配尺寸链的建立（查找）：从封闭环(装配精度)开始，取其两端零部件为起点，沿装配精度要求的位置(或方向)，查找与装配精度相关的零部件装配表面之间的尺寸或位置关系，直至它们形成封闭。装配尺寸链查找的最短路线原则参加装配的零部件中，每个零部件只有一个尺寸进入相应的装配尺寸链（即所谓“一件一环”）主轴箱主轴尾架座尾座套筒AA1A3A2导轨尾座底板主轴锥孔轴线尾座套筒外园轴线尾座孔轴线Ae2e3e1A3A1主轴箱体孔轴线尾座套筒锥孔轴线A2e4导轨安装主轴箱部分导轨安装尾座部分车床主轴尾座中心线等高装配尺寸链装配尺寸链查找的“一件一环”原则零件尺寸的不合理标注A1A2正确标注三、装配尺寸链的计算方法1、极值法：基本公式（同工艺尺寸链的解算）封闭环的基本尺寸：A=AiAj封闭环的最大极限尺寸：Amax=AimaxAjmin封闭环的最小极限尺寸：Amin=AiminAjmax封闭环的公差：T=Ti2、概率解法：各组成环的分散范围i与均方根偏差i间的关系为：i=6i封闭环与组成环的均方根偏差、分散范围关系分别为：当解算对象为直线尺寸链、误差分散范围等于公差值且各组成环呈正态分布时，封闭环与各组成环公差的关系：各组成环呈正态分布（对称分布）则：组成环的平均尺寸：Ai=AiMTj/2（1）封闭环的平均尺寸：A=AMT/2（2）平均尺寸和：AM=AiM–AjM(3)mii12mii12miiTT12§5.3保证装配精度的工艺方法及尺寸链的解算一、互换装配法二、分组选配法三、修配法装配四、固定调整法装配本节为第五章的关键内容，需要掌握：装配尺寸链和生产类型的情况不同时，需要采用相应的装配工艺方法类型；互换法装配和修配法装配时，装配尺寸链解算方法。一、互换装配法互换法装配的原理：在全部产品中，装配时的各组成环无需经过挑选、改变尺寸大小或调整位置，装配以后即能达到装配精度的要求。参加装配的同一种零件可以任意互换。互换法装配的方法：将尺寸链中的一个组成环选作协调环，其余各组成环均按加工经济精度预先确定其公差，并按“入体原则”确定其尺寸偏差；通过尺寸链的计算求得协调环的尺寸。协调环的作用：调整各组成环的公差分配值；协调尺寸链中所有组成环的尺寸偏差。协调环的选择：应选择容易加工的零件作为协调环。互换法的装配尺寸链计算方法:极值法（完全互换法）概率法（大数互换法）互换法的适用范围：各种生产类型的装配优先考虑采用互换装配法适用装配尺寸链的情况：较高精度的少环尺寸链或低精度多环尺寸链互换装配法的装配尺寸链极值解算法的基本计算公式：基本尺寸：A=Ai–Aj最大极限尺寸：Amax=Aimax–Ajmin最小极限尺寸：Amin=Aimin–Ajmax公差：T=Ti例：齿轮部件装配，齿轮与挡圈A5之间的轴向间隙A=0.10~0.35mmA2A1AA5A4A3极值法计算过程(见书P283)1）估算各组成环的平均公差TiM：TiM=T/（n–1）=(0.35-0.10)/5=0.052）确定协调环：由于A2、A5为易加工尺寸，且可采用通用量具测量，故可将作为协调环，现确定A5为协调环。3）确定各组成环（除协调环）的公差：根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求：T1=0.06T2=0.04T3=0.07T4=0.05（标准件）4）试算协调环的公差：T5=[T–(T1+T2+T3+T4)]=0.25–(0.06+0.04+0.07+0.05)=0.03-J1-5)确定各组成环（除协调环）的偏差（按入体原则）：A1=30–0.06A2=5–0.04A3=43+0.07A4=3–0.05（标准件）6)用竖式计算协调环的基本尺寸与偏差:ESEIA3=+430.070A1=–300.060A2=–50.040A4=–30.050A5=–4.90.030A=0.100.250A5=4.9-0.03-J2-互换法的装配尺寸链概率解算法的基本计算公式组成环平均尺寸:Ai=AiMTi/2封闭环平均尺寸:A=AMT/2平均尺寸和：AM=AiM–AjM公差：T2=Ti2概率法计算过程：1）估算各组成环的平均公差TiM：TiM=2）确定协调环：由于A2、A5为易加工尺寸，且可采用通用量具测量，故可将作为协调环，现确定A5为协调环。3）确定各组成环（除协调环）的公差：根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求：T1=0.12T2=0.10T3=0.16T4=0.05（标准件）4）试算协调环的公差：T5==0.10-G1-112.0525.0122nT2222224232221205.016.01.012.025.0TTTTT5)确定各组成环（除协调环）的偏差（按入体原则）：A1=30–0.12=29.940.06A2=5–0.10=4.950.05A3=43+0.16=43.080.08A4=3–0.05=2.9750.025（标准件）A=0.2250.1256)计算协调环的基本尺寸与偏差:AM=AiM–AjM=A3M–(A1M+A2M+A4M+A5M)0.225=43.08–(29.94+4.95+2.975+A5M)A5M=4.99A5=A5MT5/2=4.990.05=5.04–0.10–G2-计算步骤的归纳1、估算各组成环的平均公差TiM：2、确定协调环：将容易加工的零件尺寸（如外表面尺寸）作为协调环3、确定各组成环（除协调环）的公差：根据各组成环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求来确定组成环的公差4、试算协调环的公差：极值法和概率法采用不同的计算公式5、确定各组成环（除协调环）的偏差（按入体原则）：概率法还需换算出按对称偏差标注的平均尺寸6、计算协调环的基本尺寸及偏差:极值法用竖式；概率法通过平均尺寸的计算求得。二、分组选配法分组选配法的原理：制造时将组成环（配对件）的公差适当放大，并预先将配对件分别测量分组；装配时按对应的配对组直接装配，以保证装配精度的要求.分组选配法分组过程需满足的条件：组成环（配对件）的公差相等；分组数与公差放大倍数相等；组成环（配对件）的公差放大方向相同。适用范围:大批大量生产中,装配精度要求很高,装配尺寸链组成环很少时（n=2)的装配。三、修配法装配1、修配法的定义将装配尺寸链中组成环按经济加工精度制造，装配时用去除金属层的方法改变尺寸链中某个预定的组成环的尺寸，以保证装配精度要求的装配方法。2、修配环的概念要求：非尺寸链中的公共环；便于装拆和修配。3、修配法的适用范围装配精度要求高、尺寸链的组成环数多的成批以下生产的产品装配工艺。4、修配法的解算方法及实例修配法之一AA3A2A1：修配使得A尺寸变小车床的主轴与尾座轴线等高的装配A'maxA'minAminAmaxTT'“修小定小”装配起来满足不需修配的最低条件A'min=Amin计算基本条件:A'min=Amin=Aimin–AjmaxA2A1AA3A2为修配环时修配使得A尺寸变小的计算实例实例：C6140车床主轴尾座装配装配要求：尾座中心线应高于主轴中心线0.03~0.06mm。已知A1=202mm，A2=46mm，A3=156mm，采用修配法装配，试确定各组成环的公差及偏差。解算过程1、选择修配环：本例中尾座底板（A2）易于修配，故选择A2为修配环，修配A2将使得A越修越小。2、按经济加工精度确定各组成环公差：T1=T3=0.20T2=0.103、确定各组成环（除修配环）的尺寸偏差：中心线至平面的距离尺寸偏差可取正负值：A1=2020.10mmA3=1560.10mm4、计算修配环的尺寸偏差：由于修配使得A越修越小，因此应当有：Amin=Amin（修小定小）Amin=Amin=Aimin–Ajmax=(A3min+A2min)–A1max0.03=(156–0.10+A2min)–(212+0.10)A2min=46.23A2max=A2min+T2=45.23+0.1=46.33A2=46.33–0.105、最大修配量=T–T=0.50–0.03=0.47A1A2A：修配使得A尺寸变大镗夹具的镗模板孔中心距的修配装配法镗模板定位支承板修配法之二A1为修配环A'maxA'minAminAmaxTT'“修大定大”装配起来满足不需修配的最低条件为:A'max=Amax计算基本条件:A'max=Amax=Aimax–AjminA2A∑A1A1为修配环修配使得A尺寸变大的计算实例实例：箱体孔镗夹具的装配装配要求：镗模板镗套孔中心线至定位支承板的距离为：A=1600.015mm，已知A1=20mm，A2=180mm，用修配法装配时修磨A1，试确定A1和A2的公差及偏差。解算过程1、选择修配环：本例中支承板（A1）易于修配，故选择A1为修配环，修配A1将使得A越修越大。2