機械裝配工藝-機械裝配工藝

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1、第九章 機械裝配工藝9.1 機械裝配工藝基本問題概述9.2 保證裝配精度的方法9.3 裝配工藝規(guī)程的制定本章提要本章提要 任何機械設備或產(chǎn)品都是由若干零件和部件組成。根據(jù)規(guī)定的技術要求將有關的零件接合成部件，或將有關的零件和部件接合成機械設備或產(chǎn)品的過程稱為裝配，前者稱為部件裝配，后者稱為總裝配。本章重點介紹為達到裝配精度而采取的四種裝配方法、各自優(yōu)缺點和使用場合以及以裝配精度相關的尺寸鏈求解算法。為了對裝配有一個最基本的感性認識，請先看下面的例子。為了對裝配有一個最基本的感性認識，請先看下面的例子。舉例 汽車多孔閉式噴油器裝配過程9.1 機械裝配基本問題概述1、各種生產(chǎn)類型的裝配特點機械裝配

2、的生產(chǎn)類型按生產(chǎn)批量可以分成以下三種。生產(chǎn)類型不同，其裝配工作的特點也有所不同。單件小批生產(chǎn)大批和大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)裝配 裝配工藝主要是互換裝配法，只允許少量簡單的調整，工藝過程劃分較細，即采用分散工序原則，要求有較高的均衡性和嚴格的節(jié)奏性。其組織形式是在高效工藝裝備的物質條件基礎上，建立起移動式流水線以至自動裝配線。裝配方法以修配法及調整法為主，互換件比例較小，工藝上靈活性較大，工藝文件不詳細，多用通用裝備，工序集中，組織形式以固定式為主，裝配工作的效率一般較低。裝配工作特點則介于上面兩種生產(chǎn)類型之間。2、零件精度與裝配精度的關系 為了使機器具有正常工作性能，必須保證其裝配精度。機器的裝配精度

3、通常包括三個方面含義：尺寸精度如一定的尺寸要求、一定的配合相互位置精度如平行度、垂直度、同軸度等運動精度如傳動精度、回轉精度等 零件的加工誤差在裝配時，會產(chǎn)生積累誤差，如果超出裝配精度指標所規(guī)定的允許范圍，則將產(chǎn)生不合格品。因此一般裝配精度要求高的，則要求零件精度也高，但零件的加工精度不但在工藝技術上受到加工條件的限制，而且受到經(jīng)濟性的制約。因此要求達到裝配精度，就不能只靠提高零件的加工精度，在一定程度上還必須依賴于裝配的工藝技術。在裝配精度要求較高、批量較小時，尤其是這樣。3、裝配中的連接方式連接方式固定連接活動連接能保證裝配好后的相配零件間相互位置不變能保證裝配好后的相配零件間有一定的相對

4、運動在裝配中，零件的連接方式可分為：3、裝配中的連接方式 在固定連接和活動連接中，又根據(jù)它們能否拆卸的情況不同,分為可拆可拆卸連接卸連接和不可拆卸連接不可拆卸連接兩種。所謂可拆卸連接是指這類連接不損壞任何零件，拆卸后還能重新裝在一起。這樣就有四種不同的連接方式，可以用四種不同的方法實現(xiàn)：固定不可拆卸連接連接方式焊接、鎦接、過盈配合、金屬鑲嵌件鑄造、粘接劑粘合、塑性材料的壓制等實現(xiàn)方式固定可拆卸連接實現(xiàn)方式各種過渡配合、螺紋連接、圓錐連接等活動可拆卸連接實現(xiàn)方式可由圓柱面、圓錐面、球面和螺紋面等的間隙配合以及其它各種方法來達到活動不可拆卸連接實現(xiàn)方式這種連接用得較少，如滾珠和滾柱軸承、油封等互換

5、法調整法選配法修配法保證裝配精度的方法 零件按一定公差加工后，裝配時不經(jīng)任何修配和調整即能達到裝配精度要求的裝配方法稱為互換法。按其互換程度，互換法可分為完全互換法完全互換法和不完全互換法不完全互換法。（1）完全互換法）完全互換法 零件加工誤差的規(guī)定應使各有關零件公差之和小于或等于裝配公差，可用下式表示：（1）式中 封閉公差(裝配公差)；各有關零件的制造公差；n包括封閉在內的總環(huán)數(shù)。1、互換法TTTTTTn 13211-n1ii0T0Ti（1）完全互換法 按式（1）制定零件公差，在裝配時零件是可以完全互換的，故稱“完全互換法”，其優(yōu)點是：裝配過程簡單，生產(chǎn)率高對工人技術水平要求不高便于組織流水

6、裝配和自動化裝配便于實現(xiàn)零部件專業(yè)化協(xié)作備件供應方便 但是，在裝配精度要求高，同時組成零件數(shù)目又較多時，就難以實現(xiàn)對零件的經(jīng)濟精度要求，有時零件加工非常困難，甚至無法加工。由此可見，完全互換法只適用于大批、大量生產(chǎn)中裝配精度要求高而尺寸鏈環(huán)數(shù)很少組合或裝配精度要求不高的多環(huán)尺寸鏈的組合。要做到完全互換裝配，必須根據(jù)裝配精度的要求把各裝配零件有關尺寸的制造公差規(guī)定在一定范圍內，這就需要進行裝配尺寸分析計算。根據(jù)零件加工誤差的規(guī)定原則，從式（1）可以看出，完全互換法是用極大極小法解尺寸鏈。“相依尺寸公差法”在裝配尺寸鏈中是經(jīng)常用到的，而相依尺寸的有關公式可推導如下：（2）式中 組成環(huán)(相依尺寸除外

7、)的公差；相依尺寸的公差；封閉環(huán)的公差。（1）完全互換法210niijTTTTiTjT0（1）完全互換法同樣理由，可得到計算相依基本尺寸及相依尺寸上、下偏差公式：1101110AAAA1miimiijiij若相依尺寸Aj為減環(huán)時（i=1），有：1101110AAAA1miijmiiiji當相依尺寸Ai為增環(huán)時（i=1），有：若相依尺寸是增環(huán),則上、下偏差分別為：11111101miAimiAiAAjiijEIESESES11111101miAimiAiAAjiijESEIEIEI若相依尺寸是減環(huán),則上、下偏差分別為：11111101miAimiAiAAjiijESEIEIES11111101m

8、iAimiAiAAjiijEIESESEI增環(huán)數(shù)。環(huán)在內的總環(huán)數(shù)；包括相依尺寸和封閉相依尺寸增減環(huán)；、時為減環(huán)；時為增環(huán)組成環(huán)，當封閉環(huán)；尺寸的下偏差；尺寸的上偏差；式中：1mAA1;1AAEIES11i0mjjjj例題1：解組成環(huán)尺寸、公差及偏差。圖1為某雙聯(lián)轉子（擺線齒輪）泵的軸向裝配關系圖。已知各基本尺寸為：0，41mm，=17mm，7mm。根據(jù)要求，冷態(tài)下的軸向 裝配間隙 mm，=0.1mm。求各組成環(huán)尺寸的公差大小和分布 位置。求解步驟和方法如下：畫出裝配尺寸鏈圖，校驗各環(huán) 基本尺寸?？梢姼鳝h(huán)基本尺寸確定無誤。A0A1A2A4A3A000.150.05T00721741(AAAAA4

9、3210）（）圖1 雙聯(lián)轉子的軸向裝配關系圖 觀看動畫1機體；2外轉子；3隔板；4內轉子；5殼體 為了滿足封閉環(huán)公差 0.1mm的要求，各組成環(huán)公差 的總和 不得超過0.1mm，即：在具體確定各 值的過程中，首先可按各環(huán)為“等公差”分配，看一下各環(huán)所能分配到的平均公差 的數(shù)值，即：由所得數(shù)值可以看出，零件制造加工精度要求是不高的，能加工出來，因此用極值解法的完全互換法裝配是可行的。但還需要進一步按加工難易程度和設計要求等方面考慮過各環(huán)的公差進行調整。確定各組成環(huán)尺寸公差大小和分布位置T0TjTi0.1mm432141iiTTTTTTiTM0.025mm40.11-n0avTT確定相依尺寸的公差

10、和偏差 很明顯，相依尺寸環(huán) 的公差值 應根據(jù)（9.2）求得：（相當于8級精度公差）兩相依尺寸的上、下偏差可根據(jù)式（4）和式(5)計算。由于 的公差 已確實為0.049mm，故上下偏差中只要求出一個即可得解。具體計算如下：根據(jù)式（5）：求得A1T10.049mm0.015)(2x0.018-0.143201）（TTTTTA1T11111110050.000050.01mtmiAiAiAAjiijmmESEIEIEImmAESmmEIAjAjESEIAjAj099.0050.0141099.0049.005.005.0（2）不完全互換法T0Ti1-n 不完全互換法又稱部分互換法，其實質是將尺寸鏈中

11、的各組成環(huán)公差比用完全互換法時放寬，以使加工容易，成本降低。當各組成環(huán)按正態(tài)分布時，用概率法求得的組成環(huán)平均公差比極值法擴大 倍，這僅適用于大批、大量的生產(chǎn)類型。當各組成環(huán)和封閉環(huán)的尺寸按正態(tài)分布時，用概率法求解尺寸鏈的基本公式有：裝配公差（封閉環(huán)公差）與各有關零件公差 之間的關系式：（）各環(huán)算術平均值之間的關系式：（）TTTTTT21-n2322211-n1i2i01111110m-iiavmiiavavjjAAA（2）不完全互換法 各環(huán)中間偏差之間的關系式：（）在計算出有關一半的平均尺寸 （或 ）及公差 （或 ）后，各環(huán)的公差應對平均尺寸注成雙向對稱分布，即寫成 （或 ）的形式，然后根據(jù)需

12、要，可再改注為具有基本尺寸及相應的上、下偏差的形式。用概率法之所以能擴大公差，是因為在正態(tài)分布中取，并沒有包括工件尺寸出現(xiàn)的全部概率，而是總體的99.73%，這樣做，可能能0.27%的部件裝配后不合格，其不合格率常?？梢院雎?，或者進行調配，故稱“不完全互換法”或“部分互換法”，此法在生產(chǎn)上則是經(jīng)濟的。Aav Aav0TiT02A avT200ATav1111110m-iavAimiavAiavAjj（2）不完全互換法 用概率法計算時，可先按下式估算公差的平均值 ：（11）式中 n包括封閉環(huán)在內的總環(huán)數(shù)。若 基本上滿足經(jīng)濟精度要求，就可按各組成環(huán)加工的難易程度合理分配公差。顯然，在概率法中試湊各

13、組成環(huán)的公差，經(jīng)在極值法中要麻煩得多，為此更應該利用“相依尺寸公差法”，由式 可得到 （1）TTT0001-n1-n1nT0Tav1-n1i2i2j0TTT2-n1i2i20jTTT（2）不完全互換法 例題：在圖所示的尺寸鏈中，用不完全互換法來估算實際生產(chǎn)的間隙 的分布范圍，實際上這是一個正計算問題。已知：mm)20.049mm(41.074541A099.0050.01mm)20.018mm(16.99117A0018.0-2mm)20.015mm(6.99257A0018.0-3mm)20.018mm(16.99117A0018.0-4圖極值法與概率按式（8）可得mm058.02015.0

14、018.0049.0222242322210）（）（TTTTT（2）不完全互換法 按式（9）求封閉環(huán)平均尺寸和實際分布范圍的上、下偏差，得：及這證明，在實際上尺寸 的波動范圍要比按極值法計算的范圍小一些，如圖9.3所示。也就是說，若按概率法計算，尺寸 、的、的公差可以放大些。若與極值法相同，預先確定 ，則作為相依尺寸的公差可按式（12）求出：mm1.0991.169925.16991.160745.4143210）（）（AAAAAavavavavavmm29.01.020AT129.0071.0000TavT0A1A2A3A4mm17AA018.042mm7A015.03mm1.00Tmm09

15、6.02015.0018.01.0222242322201）（）（）（）（TTTTT（2）不完全互換法 即尺寸的公差比按極值法計算擴大了近一倍。用前面的極值法算出來的為了驗算結果的正確性，可將上面的結果作正計算：即說明上面的計算是正確的。mm048.00745.14241AA123.0027.011av1Tmm41A099.0050.01 mm1.02051.0018.0096.0222242322210TTTTT0.1)(05.01.02AAA0000avavT計算過mm0A15.005.002、選配法 選配法的實質是將相互配合的零件按經(jīng)濟精度加工，即把尺寸鏈中組成環(huán)的公差放大到經(jīng)濟可行的程

16、度，然后選擇合適的零件進行裝配，以保證封閉環(huán)的精度達到規(guī)定的技術要求。采用選配法，能達到很高的裝配精度要求，而又不增加零件機械加工費用和困難，它適用于成批或大量生產(chǎn)時組成的零件不太多而裝配精度要求很高的場合。（1）選配法的種類）選配法的種類 選配法分為三種：選配法直接選配法分組選配法復合選配法2、選配法（1）選配法的種類）選配法的種類 、直接選配法、直接選配法 由裝配工人從許多待裝配零件中，挑選合適零件裝在一起?？梢允∪チ慵纸M工作，但是要想選擇合適的零件往往需要花費較長時間，并且裝配質量在很大程度上決定于工人的技術水平。、分組選配法、分組選配法將組成環(huán)的公差按完全互換法求得的值，加大倍數(shù)（一

17、般為2至4倍），使其能按經(jīng)濟精度加工，然后將加工后零件按測量尺寸分組，再按對應組分別進行裝配，以滿足裝配精度要求。（1）選配法的種類 、復合選配法、復合選配法 就是這述兩種方法的復合使用，即把加工后的零件進行測量分組，裝配時再在各對應組中直接選配。上述三種方法，由于直接選配和復合選配方法，在生產(chǎn)節(jié)拍要求嚴格的大批、大量流水線裝配中使用有困難，實際生產(chǎn)中多采用分組選配法。下面著重討論分組選配法。（）分組選配的一般要求 要保證分組后各組的配合精度性質與原來的要求相同。為此，要求配合件的公差范圍應相等，公差的增加要向同一方向，增大的倍數(shù)相同，增大的倍數(shù)就是分組數(shù)。要保證零件分組后在裝配時能夠配套。分

18、組數(shù)不宜太多。尺寸公差放大到經(jīng)濟加工精度就行，否則由于零件的測量、分組、保管的工作復雜化容易造成生產(chǎn)紊亂。配合件的表面粗糙度、形狀和位置誤差必須保持原設計要求，決不能隨著公差的放大而降低粗糙度要求和放大形狀及位置誤差。應嚴格組織對零件的測量、分組、標記、保管和運送工作。（3）分組選配應用舉例圖3 活塞與活塞銷組件圖活塞銷活塞銷活塞 某種發(fā)動機的活塞銷與活塞銷孔的裝配如圖3所示，采用分組裝配法。假設活塞銷與銷孔的基本尺寸d、D均為28mm，裝配技術要求規(guī)定冷態(tài)裝配時銷與銷孔間應有0.00250.0075mm過盈量，即：則可求得若銷與銷孔采用完全互換法裝配，其公差按“等公差法”分配，則它們的公差為

19、：mm00750.0.0025mmDdDdminmaxmaxminmm0025.0dDTT（3）分組選配應用舉例 按基軸制原則標注偏差，則其尺寸為：很明顯，這樣精確的銷子是難以加工的，制造很不經(jīng)濟，故生產(chǎn)上常采用分組裝配法將它們的公差值均按同向（尺寸減小方向）放大四倍，則活塞銷尺寸為 ，活塞銷孔尺寸為 。這樣，銷軸外圓可用無心磨削加工，銷孔可用金剛鏜加工，然后用精密量具測量，按尺寸大小公成四組，用不同顏色標記，以便進行分組裝配。具體分組情況見下表：mmDmmd28280.00500.007500025.0mm28010.0mm280050.0015.0表9.3 活塞銷和活塞銷孔的分組尺寸組號

20、標志顏色 活塞銷直徑分組尺寸范圍 活塞銷孔直徑分組尺寸范圍 最大值 最小值1234 淺藍紅白黑 28.000027.997527.997527.995027.995027.992527.992527.9900 27.995027.992527.992527.990027.990027.987527.987527.9850 0.00250.00250.00250.0025 0.00750.00750.00750.0075 3 3、修配法、修配法 在單件小批生產(chǎn)中，當裝配精度要求高而且組成環(huán)多時，完全互換法或不完全互換法、選配法均不能采用。此時可將零件經(jīng)濟精度加工，而在裝配時通過修配方法改變尺寸鏈

21、中某一預先規(guī)定的組成環(huán)尺寸，使之能滿足裝配精度要求。這個被預先規(guī)定的組成環(huán)稱為“修配修配環(huán)環(huán)”，這種裝配方法稱為修配法修配法?？煞譃椋喊醇夼浞?、合并加工修按件修配法、合并加工修配法和自身加工修配法。配法和自身加工修配法。采用修配法時應該注意以下事項：（）應該正確選擇修配對象，首先應該選擇那些只與本項裝配精度有關而與其它裝配精度項目無關的零件作為修配對象（在尺寸鏈關系中不是公共環(huán)）。然后再考慮其中易于拆裝，且面積不大的零件作為修配件。（）應該通過裝配尺寸鏈計算，合理確定修配件的尺寸公差，既保證它具有足夠的修配量，又不要使修配量過大。4 4、調整法、調整法 在調整法中，一種是用一個可調整的零件來

22、調整它在裝備中的位置以達到裝配精度，另一種是增加一個定尺寸零件（如墊片、墊圈、套筒）以達到裝配精度。前者稱為移動調整法移動調整法，后者稱為固定調整法固定調整法。兩種零件都起到補償裝配累積誤差作用，故稱為補償件補償件。（）移動調整法移動調整法 所謂移動調整法，就是用改變補償件的位置（移動、旋轉或移動和旋轉二者兼用）以達到裝配精度的，調整過程中不需拆卸零件，故比較方便。如圖4所示的結構是靠轉動螺釘來調整軸承外環(huán)相對于內環(huán)的位置以取得合適的間隙或過盈。圖4 軸向間隙的調整 觀看動畫外環(huán)內環(huán)（）（）移動調整法 又如圖5，為了保證裝配間隙 ,加工一個可移動的套筒（補償件）來調整裝配間隙。還有在機床導軌結

23、構中常用鍥鐵調整來得到合適的間隙；自動機械分配軸上的凸輪是用調整法裝配并調整到合適位置后，再用銷釘固定在已調好的位置上的。AA2A3A套筒圖5 齒輪與軸承間隙的調整（2）固定調整法 這種裝配方法，是在尺寸鏈中選定一個或加入一個零件作為調整環(huán)。作調整環(huán)的零件是按一定的尺寸間隔級別制成的一組專門零件，根據(jù)裝配需要，選用其中某一級別的零件來作補償從而保證所需要的裝配精度。常用的補償有墊圈、墊片、軸套等。采用固定調整法時，為了保證所需要的裝配精度，最重要的問題是如何確定補償件的尺寸的計算方法。9.3 裝配工藝規(guī)程的制訂1、裝配工藝規(guī)程的內容裝配工藝規(guī)程的內容：制定出經(jīng)濟合理的裝配順序，并根據(jù)所設計的結

24、構特點和要求，確定機械各部分的裝配方法；選擇和設計裝配中需用的工藝裝備，并根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)批量確定其復雜程度；規(guī)定部分裝配技術要求，使之達到整機的技術要求和使用性能；規(guī)定產(chǎn)品的部件裝配和總裝配的質量檢驗方法及使用工具；確定裝配中的工時定額；其它需要提出的注意事項及要求。2、裝配工藝規(guī)程的制訂步驟和方法（）產(chǎn)品分析產(chǎn)品分析研究產(chǎn)品圖紙和裝配時應滿足的技術要求；對產(chǎn)品結構進行分析，其中包括裝配尺寸鏈分析、計算和結構裝配工藝分析；裝配單元的劃分。對復雜的機械，為了組織裝配工作的平行流水作業(yè)，在制訂裝配工藝中，劃分裝配單元是一項重要工作，裝配單元一般分為五種等級：零件、合件、組件、部件和機器零件、合件、

25、組件、部件和機器。裝配單元系統(tǒng)示意圖合件1組件1部件1機器組件2合件2部件2部件3組件3組件4合件3 合件4合件5零 件（）產(chǎn)品分析 零件零件組成機器的基本單元。一般零件都是預先裝成合件、組件或部件才進入總裝，直接裝入機器的零件不太多。合件合件合件可以是若干零件永久連接或者是連接在一個“基準零件”上的少數(shù)零件的組合。合件組合后，有可能還要加工。圖即屬于合件，其中蝸輪屬于“基準件”。組件組件組件是指一個或幾個合件與幾個零件的組合。圖7即屬于組件，其中蝸輪與齒輪的組合是事先裝好的一個合件，階梯軸即為“基準件”。部件部件一個或幾個組件、合件和零件的組合。機器機器也稱產(chǎn)品，它是由上述全部裝配單元結合而

26、成的整體。圖6 合件圖7 組件（）裝配組織形式的確定 組織形式一般分為固定式固定式和移動式移動式兩種。固定式裝配可直接在地面上進行和在裝配臺架上分工進行。移動式裝配又分為連續(xù)移動式連續(xù)移動式和間隙移動式間隙移動式?？稍谛≤嚿匣蜉斔蛶线M行。裝配形式的選擇，主要取決于產(chǎn)品結構特點（尺寸或重量大?。┖蜕a(chǎn)批量。（）裝配工藝過程的確定 裝配順序的確定裝配順序的確定 裝配順序主要根據(jù)裝配單元的劃分來確定，即根據(jù)單元系統(tǒng)圖畫出裝配工藝流程示意圖，此項工作是制訂裝配工藝過程的重要內容之一。圖9.16(a)為一個部件裝配工藝流程示意圖。檢驗2零件檢驗1組件合件基準件部件零件鉆孔攻絲合件零件基準件零件基準件基

27、準件圖9.16(a)裝配工藝流程示意圖裝配順序的確定 無論哪一等級的裝配單元的裝配，都要選定某一零件或比它低一級以下的裝配單元作為基準件，首先進入裝配工作；然后根據(jù)結構具體情況和裝配技術要求考慮其它零件或裝配單元裝入的先后次序?？傊?，要有利于保證裝配精度以及使裝配連接、校正等工作能順利進行。一般次序是：先下后上，先內后外，先難后易，先重大后輕小，先精密后一般。裝配工藝過程舉例(1)(2)(3)(4)(5)(6)下面以汽車多孔閉式噴油器的裝配過程為例說明：裝配工作基本內容的確定 清洗。進入裝配的零件必須進行清洗，清洗工作對保證和提高機器裝配質量，延長產(chǎn)品使用壽命有著重要意義。刮削。用刮削方法可以

28、提高工件的尺寸精度和形狀精度，降低表面粗糙度值和提高接觸剛度；裝飾性刮削的刀花可美化外觀。平衡。旋轉體的平衡是裝配過程中一項重要工作；對于轉速高且運轉平穩(wěn)性要求高的機械，尤其應該嚴格要求回轉零件的平衡，并要求總裝后在工作轉速下進行整機平衡。邊盈連接。在機器中過盈連接采用較多，大多數(shù)都是軸與孔的過盈連接。螺紋連接。這種連接在機械結構中應用也較廣泛。螺紋連接的質量除與螺紋加工精度有關外，還與裝配技術有很大關系。校正。校正是指各零部件間相互位置的找正、找平及相應的調整工作。在校正時常采用平尺、角尺、水平儀、拉鋼絲、光學、激光等校正方法。除上述裝配工作外，部件或總裝后的檢驗、試運轉、油漆、包裝等一般也

29、屬于裝配工作。裝配工藝設備的確定 由以上所述可知，根據(jù)機械結構及其裝配技術要求便可確定工作內容。為完成這些工作，需要選擇合適的裝配工藝及相應的設備及工、夾、量具。有必要使用專用工具或設備時，則需要提出設計任務書。本章小結 本章重點介紹為達到裝配精度而采取的四種裝配方法（互換法、選配法、修配法和調整法）、各自優(yōu)缺點和使用場合以及以裝配精度相關的尺寸鏈求解算法。謝謝觀看/歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH