第十一章-机器装配工艺基础

1第十一章机器装配工艺基础第一节装配工作的基本内容1.装配装配：按一定的技术要求，将零件或部件进行配合与连接，使之成为半成品或成品的工艺过程。装配单元：对于结构比较复杂的产品，为了保证装配的质量和效率，按照产品结构的特点，从装配工艺角度将产品分解成的可以单独进行装配的生产单元。部件：由若干零件、合件、组件结合成的，具有独立功能的组合体。合件（套件）：少数零件组合成的不分开组合体。装配单元零件、合件、组件、部件、机器组件：由若干零件、合件结合成的组合体。2装配组装零件结合成组件的装配。部装零件和组件结合成部件的装配。总装零件、组件和部件结合成机械产品的装配。32.装配内容装配内容清洗连接校正调整配作平衡验收试验（1）清洗。去除油污及机械杂质——保证产品的质量和延长产品的使用寿命。清洗剂有煤油、汽油、碱液和多种化学清洗剂等。清洗方法有擦洗、浸洗、喷洗和超声波清洗等。经清洗后的零件或部件必须有一定的中间防锈能力。4（4）配作。用已加工的零件为基准，加工与其相配的另一个零件，或将两个(或两个以上)零件组合在一起进行加工的方法叫配作。配作的工作有配钻、配铰、配刮、配磨和机械加工等，配作常与校正和调整工作结合进行。（5）平衡。对转速较高、运动平稳性要求高的机械，为了防止在使用中出现振动，需要对有关的旋转零件、部件进行平衡工作，常用的有静平衡法和动平衡法两种。（6）验收试验。产品装配完毕后，要按有关技术标准和规定，对产品进行全面检查和试验工作，合格后才能准许出厂。（2）连接。装配过程中有大量的连接。常见的连接方式有两种，一种是可拆卸连接，如螺纹连接、键连接和销连接等；另一种是不可拆卸连接，如焊接、铆接和过盈配合联接等。（3）校正调整。在装配过程中对相关零件、部件的相互位置要进行找正、找平和相应的调整工作。5第二节装配精度与装配尺寸链装配方法含义包含两个方面：一是指手工装配还是机械装配；二是指保证装配精度的工艺方法和装配尺寸链的计算方法。前者主要取决于生产纲领和产品的装配工艺性，也要考虑产品尺寸、质量、结构复杂程度及条件；对后者的选择则主要取决于生产纲领和装配精度，但也与装配尺寸链中组成环数的多少有关。1.装配精度装配精度是指装配后实际达到的精度。对于各类机械产品的精度，有相应的国家标准和部颁标准，对于无标准可循的产品，可根据用户的要求，参照经过实践考验的类似产品的已有数据，采用类比法确定。6装配精度配合精度位置尺寸精度和位置精度相对运动精度接触精度零部件间的配合精度是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求。它影响配合性质和配合质量，由国家标准《公差和配合》来确定。例如：轴和孔的配合间隙或配合过盈的变化范围。（1）配合精度789零部件间的位置尺寸精度是指零部件间的距离精度，如轴向距离精度和轴线距离(中心距)精度等。例如床头和尾座两顶尖的等高度属此项精度。（3）位置尺寸精度和位置精度零部件间的接触精度是指配合表面、接触表面和连接表面达到规定的接触面积大小与接触点分布的情况。它影响接触刚度和配合质量。例如导轨接触面间、锥体配合和齿轮啮合等处，均有接触精度要求。（2）接触精度10零部件间的位置精度包括平行度、垂直度、同轴度和各种跳动。（4）相对运动精度相对运动精度是指有相对运动的零部件间在运动方向和运动位置上的精度。运动方向上的精度包括零部件间相对运动时的直线度、平行度和垂直度等。运动位置上的精度即传动精度是指内联系传动链中，始末两端传动元件间相对运动(转角)精度。11122.装配精度与零件精度的关系相关因素要求13机器和部件是由零件装配而成的，因此零件的精度特别是关键零件的加工精度对装配精度有很大影响；一般而言，多数的装配精度是和它相关的若干个零部件的加工精度有关。？能否完全靠相关零件的制造精度来直接保证较高的装配精度？有时装配精度很难由相关零部件的加工精度直接保证。所以在生产中常按较经济的精度来加工相关零部件，而在装配时则采用一定的工艺措施(如选择、修配和调整等)，从而形成不同的装配方法来保证装配精度。143.装配尺寸链装配尺寸链：指在装配过程中，由不同零件的相关设计尺寸作为组成环所构成的尺寸链。15（1）线性装配尺寸链的建立方法减速器齿轮轴组件装配实例步骤②查找组成环①确定封闭环③画尺寸链图并确定组成环的性质确定相关零件上的相关尺寸确定相关尺寸应遵守“一件一环（尺寸链环数最少或尺寸链最短）”的原则。装配精度要求即为封闭环查找相关零件从封闭环两端为起点，沿着两端的两个零件由近及远地查找与封闭环有关的零件，直至找到同一个基准零件或同一基准表面为止。其间所经过的零件就是相关零件。··A2A3A4A5A6A0A11A2A3A4A5A6A16（2）装配尺寸链的计算方法方法概率法极值法极值法（完全互换法）是在各组成环误差处于极端情况下，来确定封闭环和组成环关系的一种计算方法。特点是简单可靠，但在封闭环公差较小且组成环数较多时，各组成环的公差将更小，而使加工困难，制造成本增加。概率法（大数互换法）的出发点是考虑到各环同时出现极值的概率很小，从而可以用利用误差分布的概率规律来计算封闭环和各组成环之间的关系。特点是可以将各组成环的公差扩大倍。m概率法解尺寸链的基本公式封闭环的基本尺寸计算公式与第六章相同。①封闭环的公差i0根据概率论关于独立随机变量合成规则，各组成环(独立随机变量)与封闭环的标准偏差的关系为的标准偏差mii120式中m—组成环的环数———117组成环按正态规律分布如果组成环的实际尺寸都按正态分布，且分布范围与公差带宽度一致，分布中心与公差带中心重合(见图)，则封闭环的尺寸也按正态分布，各环公差与标准偏差的关系如下：006TiiT6——————2将此关系代入式1得miiTT120即封闭环的公差等于所有组成环公差的平方和开方。当各组成环为不同于正态分布的其他分布时，应当引入一个相对分布系数K，即miiiTKT1220——————3不同形式的分布，K的值也不同。如正态分布时，K＝l；偏态分布时，K＝1.17等。18②封闭环的中间偏差和极限偏差由上图可见，中间偏差Δ为上偏差与下偏差的平均值，即00021EIESiiiEIES21——————5——————4封闭环的中间尺寸中0AmniiniiAAA110中中中——————6即封闭环的中间尺寸等于所有增环的中间尺寸之和减去所有减环中间尺寸之和。封闭环的中间偏差0mniinii110——————7即封闭环的中间偏差等于所有增环的中间偏差之和减去所有减环的中间偏差之和。194.装配尺寸链的应用（1）正计算（校核计算）即已知组成环的尺寸和公差，求解封闭环的尺寸和公差。这类问题多出现在装配、检验中，用以校验产品是否合格。中间偏差、极限偏差和公差的关系如下2TES2TEI——————8——————9式1～式9也可以用于完全互换法。用概率互换法计算尺寸链的步骤与完全互换法相同，只是某些计算公式不同。20（2）反计算（设计计算）即已知封闭环的尺寸和公差，求解组成环的尺寸和公差。这类问题多出现在设计中，即在提出装配精度要求后，如何设计相关零件的精度。分配封闭环公差的方法等公差法等精度法经验法……等公差法：由于封闭环的公差miiTT120，所以各组成环的公差mTT0——————10等精度法：各组成环相同的公差等级系数——————11miiiTa12021计算出后，按标准查取与之相近的公差等级系数，进而查表确定各组成环的公差。各组成环的极限偏差确定方法是先留一个组成环作为调整环，其余各组成环的极限偏差按“入体原则”确定，即包容尺寸的基本偏差为H，被包容尺寸的基本偏差为h，一般长度尺寸用jS。进行公差设计计算时，最后必须进行校核，以保证设计的正确性。a（3）解中间问题（设计计算）即已知封闭环与部分组成环的尺寸和公差，求解其余组成环的尺寸和公差。这类问题在设计和工艺中均会出现，许多反计算最后都会转化为中间问题来求解。22第三节装配方法和装配尺寸链计算机械产品的精度要求，最终是由装配来予以保证。根据产品的性能要求、生产条件，可以采用不同的装配方法。23装配方法工艺特点适用范围完全互换法①配合件公差之和小于/等于规定装配公差；②装配操作简单；便于组织流水作业和维修工作大批量生产中零件数较少、零件可用加工经济精度制造者，或零件数较多但装配精度要求不高者大数互换法①配合件公差平方和的平方根小于/等于规定的装配公差；②装配操作简单，便于流水作业；③会出现极少数超差件大批量生产中零件数略多、装配精度有一定要求，零件加工公差较完全互换法可适当放宽；完全互换法适用产品的其它一些部件装配分组选配法①零件按尺寸分组，将对应尺寸组零件装配在一起；②零件误差较完全互换法可以大数倍适用于大批量生产中零件数少、装配精度要求较高又不便采用其它调整装置的场合修配法预留修配量的零件，在装配过程中通过手工修配或机械加工，达到装配精度用于单件小批生产中装配精度要求高的场合调节法装配过程中调整零件之间的相互位置，或选用尺寸分级的调整件，以保证装配精度动调整法多用于对装配间隙要求较高并可以设置调整机构的场合；静调整法多用于大批量生产中零件数较多、装配精度要求较高的场合241.完全互换法互换法是在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法。产品采用互换法时，装配精度主要取决于零件的加工精度。互换法的实质就是控制零件的加工误差来保证产品的装配精度。完全互换法就是装配时各配合零件不需进行任何修理、选择或调整、修配即可达到装配精度要求的装配方法。该方法的特点是装配质量稳定可靠，对装配工人的技术等级要求较低，装配工作简单、经济、生产率高，便于组织流水装配和自动化装配，又可保证零、部件的互换性，便于组织专业化生产和协作生产，容易解决备件供应。因此完全互换装配法是比较先进和理想的装配方法。适宜于成批、大量生产。完全互换法应用实例25例1：如图所示齿轮箱，根据使用要求，应保证间隙A。在1～1.75mm之间。已知各零件的基本尺寸为(单位为mm)：A1＝140，A2＝A5＝5，A3＝101，A4＝50。用“等精度法”求各环的极限偏差。解：(1)由于间隙A。是装配后得到的，故为封闭环；尺寸链图如图b所示，其中A3、A4为增环，A1、A2和A5为减环。(2)计算封闭环的基本尺寸A0＝(A3+A4)-(A1+A2+A5)＝(101+50)-(140+5+5)＝1（mm）故封闭环的尺寸为mm。T0＝0.75mm。75.001(3)计算各环的公差由表可查各组成环的公差单位：26i1＝2.52，i2=i5=0.73，i3=2.17，i4=1.56。（单位均为µm)按式得各组成环相同的公差等级系数9773.056.117.273.052.2750543210iiiiiTa查表可知，a＝97在ITl0级和ITll级之间。根据实际情况，箱体零件尺寸大，难加工，衬套尺寸易控制，故选A1、A3和A4为ITll级，A2和A5为ITl0级。查标准公差表得组成环的公差：T1=0.25，T2=T5=0.048，T3=0.22，T4=0.16（单位均为mm)。校核封闭环公差mmmmTTii75.0726.0048.016.022.0048.025.0510故封闭环为mm726.00127(4)确定各组成环的极限偏差1A2A5AmmA025.01140根据“入体原则”，由于、和相当于被包容尺寸，，故取其上偏差为零，即mmAA0048.05253A4A4A3A和均为同向平面间距离，留作调整环，取的下偏差为零，即mmA22.003101根据)000()0(04EI解得04EImmT16.04mmA16.00450由于故（5）校核封闭环的上偏差mmEIEIEIESESES726.0)048.0048.025.0()16.022.0()()(52143028校核结果符