王振龙-机器装配质量(第8章)-XXXX

机械制造技术基础第8章机器的装配工艺FUNDAMENTALSOFMACHINERYMANUFACTURINGTECHNOLOGYTechniquesofMachineAssembly8.1概述套装套件如：在连杆小端孔中压入铜套组装组件连杆体、盖的结合（完成基本的功能）部装部件发动机总成总装机器整车的形成装配名称编号数量一个基准零件上装上一个或若干个零件一个基准零件上装上一个或若干个套件和零件一个基准零件上装上若干个组件、套件和零件装配是机器制造中的最后阶段，除组装、部装和总装外，还包括调整、检验和试验等工作。机器的质量不只取决于机器结构设计的正确性及零件的加工质量，装配的质量也很大程度地决定着产品的最终质量。采用合理的机器装配工艺方法还可适当地降低对机械加工精度的要求。不同的生产类型与装配工作的安排具有紧密的联系。8.2装配工艺规程的设计方法及装配尺寸链设计原则保证装配质量，延长产品寿命合理安排工序，减小劳动强度提高装配效率，缩短装配周期提高单位面积生产率基本内容分析产品图样，确定组织形式，划分装配单元，确定装配方法拟定装配顺序，划分装配工序，编制装配工艺系统图和规程卡选择和设计装配过程中所用的工装和设备规定总装和部装的技术条件、检查方法和检查工具确定运输方法和运输工具制定装配时间定额设计步骤确定装配组织形式拟定装配工艺过程装配技术要求和验收标准产品结构尺寸分析和工艺分析分解装配单元确定装配具体内容确定装配工艺方法及设备确定装配顺序先下后上先内后外先难后易先重大后轻小先精密后一般确定工时定额编写装配工艺文件装配工艺过程卡片，装配工序卡片分析产品固定式移动式间歇移动，连续移动，变节奏移动8.2.2装配尺寸链在机器的设计过程中，必须合理地规定零件的尺寸公差和技术条件，并计算校核零部件的配合尺寸及公差是否协调；在制订装配工艺时，要采取相应的工艺措施，合理地确定装配方法以保证机器各部件及总体的装配精度。在根据不同装配方法确定零件制造精度与装配精度的关系时，可通过建立和解算装配尺寸链的方法来分析。装配尺寸链及其种类装配尺寸链是以某项装配精度指标或装配要求作为封闭环，查找所有与该项精度指标（或装配要求）相关零件的设计尺寸（或位置要求）作为组成环而形成的尺寸链。装配尺寸链按各环的几何特征和所处的空间位置可分为:直线尺寸链由长度尺寸组成，全部组成环都平行于封闭环；角度尺寸链组成环均为角度尺寸，包括角度、平行度、垂直度等。平面尺寸链由成角度关系布置的长度尺寸组成，全部组成环位于一个或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环；空间尺寸链组成环位于几个不平行平面内的尺寸链；装配尺寸链的建立首先应查明机器或部件装配的最终精度要求，将每项精度要求作为一个装配尺寸链的封闭环；对于每一个封闭环，通过装配关系查明与其各项精度要求有关的零部件的尺寸和精度，作为尺寸链中的组成环；最短路线原则——一件一环，使装配尺寸链中所包括的组成环数目最少。装配尺寸链的计算过程正计算：已知与装配精度有关的各零部件的基本尺寸及其偏差，求解装配精度要求的基本尺寸及其偏差的计算过程。主要用于对已设计的装配关系进行校核验算反计算：已知装配精度要求的基本尺寸及其偏差，求解与该项装配精度有关的各零部件基本尺寸及其偏差的计算过程。主要用于产品的设计计算例：图示为一曲轴轴颈与齿轮的装配简图，要求垫片Ak与齿轮端面之间的间隙为A0。试建立装配尺寸链。零、部件之间的相互位置精度零、部件之间的相对运动精度零、部件之间的相互配合精度零、部件之间的相互接触精度装配精度8.3保证机器装配精度的工艺方法机器的装配精度相互位置精度是指产品中相关零部件间的相互位置和距离精度。如机床主轴箱中相关轴的轴向间隙，轴间的中心距、同轴度、平行度、垂直度等等。相对运动精度是指产品中有相对运动的零部件间在相对运动方向上和速度上的精度。如机床溜板在导轨上的移动精度、溜板移动对主轴线的平行度等；滚齿机滚刀主轴与工作台的相对运动精度等。相互配合精度包括配合表面间的配合质量和接触质量：配合质量是指配合面之间达到规定的间隙或过盈的程度。配合质量影响着配合的性质；接触质量是指两配合或连接表面间达到规定的接触面积的大小和接触点的分布情况。接触质量主要影响接触刚度及配合质量的保持度。书例：理论要求同轴，结果不同轴，要求A0控制在一定范围之内。装配精度要求不仅影响机器或部件的工作性能和使用寿命，而且影响到产品制造的经济性。同时，它也是确定零件加工精度和制订装配工艺规程的重要依据。一般情况下，装配精度是由有关组成零件的加工精度来保证的。对于某些装配精度要求高的产品，或组成零件较多的部件，如果完全由零件的制造精度来保证装配精度，则往往对各零件的加工精度要求太高而导致加工困难，甚至无法加工。在这种情况下：通常按经济加工精度确定零件的制造精度并采用一定的装配工艺措施来保证装配精度（如汽轮机的叶片装配，连杆、活塞、活塞销装配）因此，要保证机器制造的优质、高效、低成本，必须从机器的设计、零件的制造、装配及检验各方面综合考虑。8.3.1互换装配法互换装配法是通过控制零件的加工误差来保证产品的装配精度的。互换装配法——在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度的装配方法。互换法完全互换法每个零件直接装配后即可达到装配精度大数互换法（概率互换法）绝大多数零件直接装配后可达到装配精度1.完全互换装配法采用完全互换法时，装配尺寸链用极值解法计算011TTniiａ）当组成环为标准件尺寸时，按已经给定的标准进行选取，即是给定值。ｂ）对于公共环，其公差及分布位置的确定，应根据对之公差要求最严格的那个装配尺寸链的计算来确定。该环的尺寸在其余链中成为既定值。ｃ）尺寸相近，加工方法相同的组成环，可取相等的公差值。ｄ）大件、难加工或难测量的组成环，给大公差。反之,小件易加工测量件给小公差。注意（1）一定是在等公差的基础上进行分配。（2）一定要留出一个环来协调其它组成环与封闭环的公差关系。其公差怎样进行计算？公差分配原则：由各组成环零件的尺寸，利用极值解法核算封闭环（装配精度）。②然后，根据各组成环尺寸的加工难易程度可对它们的公差进行适当的调整。①反计算时，可先按“等公差”原则确定各组成环的平均极值公差：)1/(0nTT（1）正计算（2）反计算④计算协调环的尺寸极其偏差。协调环——预定在尺寸链中起协调作用以满足封闭环要求的组成环。协调环尺寸是在其他组成环尺寸确定后通过尺寸链计算获得的。选择原则：（1）非标准件；（2）易加工、易测量件（也可取难加工尺寸作协调环，此时所给协调环公差大，其它组成环公差小）；（3）易拆卸、非公共环。③“入体原则”标注除协调环之外的其它组成环公差，被包容尺寸：基轴制标注；包容尺寸：基孔制标注；孔中心距的尺寸：对称分布来确定。组成环尺寸标注应尽可能符合国家标准，便于组织生产。例：用完全互换法确定各组成环尺寸。反计算问题步骤：1）画装配尺寸链，校验各环基本尺寸；2）确定协调环易加工件A5；3）按照“等公差法”分配各组成环公差,并根据各零件加工的难易程度作适当调整；然后“入体原则”标注除协调环外其它组成环尺寸注意：轴用挡圈是标准件，尺寸已定）4）计算协调环尺寸用极值法计算公式：110LniiTT1110nmkkmjjAAA1110nmkkmjjEIESES1110nmkkmjjESEIEI例：用完全互换法确定各组成环尺寸及公差分布。2）确定协调环1）画装配尺寸链，校验各环基本尺寸：mm0)(43210AAAAA3）按照“等公差法”分配各组成环公差,mm025.04/TT根据各零件加工的难易程度作适当调整，并“入体”标注各尺寸为：mm7mm,170015.030018.042AAA由此，求协调环公差mm049.0)(43201TTTTT4）计算协调环尺寸用极值法计算公式：mm050.0)(43201ESESESEIEI得：mm41099.0050.01A解：难加工件A1完全互换装配法的特点:装配质量稳定可靠；装配过程简单、生产率高；易于实现装配机械化、自动化；便于组织流水作业、加工协作和专业化生产；有利于产品的维护和零、部件更换；零件数多、装配精度要求又高时，零件难以经济精度加工。（缺点）完全互换装配法常用于高精度的“少”环尺寸链低精度的“多”环尺寸链的大批大量生产装配中2.大数互换装配法大数互换法的实质是放宽各组成环的公差，以利于零件的经济加工。采用大数互换法时，装配尺寸链用概率解法计算（反问题求解，平均公差法）10nTT与完全互换法相比，同样按照等公差原则计算，大数互换法装配时的各组成环公差可平均放大倍。1n除在某些特殊情况下需考虑置信水平与相对分布系数外，一般认为各组成环的尺寸假定为接近于正态分布。例：图示为齿轮箱的装配关系，试用大数互换法求解齿轮轴向与箱盖间的间隙。已知：，且均为正态分布。mm5.59,mm20,mm4015.045.0313.00222.012.01LLL1）建立尺寸链如图。解：2）将各组成环尺寸变换为对称公差形式mm05.017.04400.220.121Lmm065.0065.02200.1302Lmm15.020.5959.50.1545.03L3）计算封闭环基本尺寸和公差mm1.03559.20-20.06540.17M0Lmm171.00.150.0650.0522220T得mm171.0035.10L正计算问题例:用大数互换法确定各组成环尺寸。反计算问题步骤：1）画装配尺寸链，校验各环基本尺寸；2）确定协调环难加工件A3；3）按照“等公差法”分配各组成环公差,并根据各零件加工的难易程度作适当调整,并“入体原则标注”除协调环外其它尺寸；（注意：轴用挡圈是标准件，尺寸已定）4）计算协调环尺寸用概率法计算公式：概率法1120niiTT11M1M0MnmkkmjjAAA2MiiiTAA20M00TAA例：如图所示箱体，根据使用要求，齿轮轴肩与轴承端面间的轴向间隙应在1-1.75mm范围内，若已知各零件基本尺寸为A1=101，A2=50，A3=A5=5mm，A4=140mm，试用极值法和概率法确定这些尺寸的公差及偏差。那一种方法更易满足装配精度指标要求？对实际生产有何指导意义？解（1）建立装配尺寸链，如图所示，A1，A2为增环，A3,A4为减环，间隙A0为封闭环。由题意得：A0max=1.75mm,A0main=1mm封闭环基本尺寸为：mmAAAminmiiig11110mmAAEAEmmTIS75.0000001011,75.0175.125.0175.1即因（2）极值法（设各环公差相等）（a）计算各组成环的平均公差（一定要注意环数）15.01675.010nTTM（b）根据加工条件及尺寸大小调整公差，并选出协调环，求出其公差由于A3=A5尺寸小又易加工，可取T3=T5=0.1mm；又因A1，A2尺寸较大，且为箱体尺寸，加工较难，适当放大公差为T1=T2=0.2mm，尺寸A4最大，选之为协调环。则协调环A4的公差为：T4=T0-（T1+T2+T3+T4）=0.15mm（c）确定除协调环外其它组成环的公差及分布位置（按“入体原则”进行）A1，A2为包容尺寸，则有A1=101（+0.2，0），A2=50（+0.2，0）mmA3,A5为被包容尺寸，则有A3=A5=5（0，-0.1）mm（d）求协调环公差分布位置mmAEAEAEAEmmAEAEAEAEsnmiismiiIIInmiiImiiss015.0411104111014015.0（e）验算T0LT0计算正确（2）概率法（等公差）（a）计算各组成环平均公差34.01675.010nTTM（b）根据加工条件及尺寸大小调整公差，并选出协调环，求出其公差由于A