机械装配工艺二.ppt
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第九章机械装配工艺本章提要9.1机械装配工艺基本问题概述9.2保证装配精度的方法9.3装配工艺规程的制定本章提要任何机械设备或产品都是由若干零件和部件组成。
根据规定的技术要求将有关的零件接合成部件,或将有关的零件和部件接合成机械设备或产品的过程称为装配,前者称为部件装配,后者称为总装配。
本章重点介绍为达到装配精度而采取的四种装配方法、各自优缺点和使用场合以及以装配精度相关的尺寸链求解算法。
为了对装配有一个最基本的感性认为了对装配有一个最基本的感性认识,请先看下面的例子。
识,请先看下面的例子。
举例汽车多孔闭式喷油器装配过程9.1机械装配基本问题概述1、各种生产类型的装配特点机械装配的生产类型按生产批量可以分成以下三种。
生产类型不同,其装配工作的特点也有所不同。
单件小批生产单件小批生产大批和大量生产大批和大量生产成批生产成批生产装装配配装装配配工工艺艺主主要要是是互互换换装装配配法法,只只允允许许少少量量简简单单的的调调整整,工工艺艺过过程程划划分分较较细细,即即采采用用分分散散工工序序原原则则,要要求求有有较较高高的的均均衡衡性性和和严严格格的的节节奏奏性性。
其其组组织织形形式式是是在在高高效效工工艺艺装装备备的的物物质质条条件件基基础础上上,建建立立起起移移动动式式流流水水线线以以至至自动装配线。
自动装配线。
装装配配方方法法以以修修配配法法及及调调整整法法为为主主,互互换换件件比比例例较较小小,工工艺艺上上灵灵活活性性较较大大,工工艺艺文文件件不不详详细细,多多用用通通用用装装备备,工工序序集集中中,组组织织形形式式以以固固定定式式为为主主,装装配配工工作作的的效效率率一般较低。
一般较低。
装装配配工工作作特特点点则则介介于于上上面面两两种种生生产类型之间。
产类型之间。
2、零件精度与装配精度的关系为了使机器具有正常工作性能,必须保证其装配精度。
机器的装配精度通常包括三个方面含义:
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、同轴度等运动精度如传动精度、回转精度等零件的加工误差在装配时,会产生积累误差,如果超出装配精度指标所规定的允许范围,则将产生不合格品。
因此一般装配精度要求高的,则要求零件精度也高,但零件的加工精度不但在工艺技术上受到加工条件的限制,而且受到经济性的制约。
因此要求达到装配精度,就不能只靠提高零件的加工精度,在一定程度上还必须依赖于装配的工艺技术。
在装配精度要求较高、批量较小时,尤其是这样。
3、装配中的连接方式在装配中,零件的连接方式可分为:
连接方式固定连接活动连接能保证装配好后的相配零件间相互位置不变能保证装配好后的相配零件间有一定的相对运动3、装配中的连接方式在固定连接和活动连接中,又根据它们能否拆卸的情况不同,分为可拆卸连接可拆卸连接和不可不可拆卸连接拆卸连接两种。
所谓可拆卸连接是指这类连接不损坏任何零件,拆卸后还能重新装在一起。
这样就有四种不同的连接方式,可以用四种不同的方法实现:
固定不可拆卸连接连接方式焊接、镏接、过盈配合、金属镶嵌件铸造、粘接剂粘合、塑性材料的压制等实现方式固定可拆卸连接实现方式各种过渡配合、螺纹连接、圆锥连接等活动可拆卸连接实现方式可由圆柱面、圆锥面、球面和螺纹面等的间隙配合以及其它各种方法来达到活动不可拆卸连接实现方式这种连接用得较少,如滚珠和滚柱轴承、油封等9.2保证装配精度的方法装配方法1.优先完全互换,成批、环多不完全互换2.高精度:
大量,环少分组、环多调整、单件-修配成批,调整、修配、分组1、互换法零件按一定公差加工后,装配时不经任何修配和调整即能达到装配精度要求的装配方法称为互换法。
按其互换程度,互换法可分为完全互换法完全互换法和不完全互换法不完全互换法。
(1)完全互换法)完全互换法零件加工误差的规定应使各有关零件公差之和小于或等于装配公差,可用下式表示:
(1)式中封闭公差(装配公差);各有关零件的制造公差;n包括封闭在内的总环数。
(1)完全互换法按式
(1)制定零件公差,在装配时零件是可以完全互换的,故称“完全互换法”,其优点是:
装配过程简单,生产率高对工人技术水平要求不高便于组织流水装配和自动化装配便于实现零部件专业化协作备件供应方便但是,在装配精度要求高,同时组成零件数目又较多时,就难以实现对零件的经济精度要求,有时零件加工非常困难,甚至无法加工。
(1)完全互换法由此可见,完全互换法只适用于大批、大量生产中装配精度要求高而尺寸链环数很少组合或装配精度要求不高的多环尺寸链的组合。
要做到完全互换装配,必须根据装配精度的要求把各装配零件有关尺寸的制造公差规定在一定范围内,这就需要进行装配尺寸分析计算。
根据零件加工误差的规定原则,从式
(1)可以看出,完全互换法是用极大极小法解尺寸链。
“相依尺寸公差法”在装配尺寸链中是经常用到的,而相依尺寸的有关公式可推导如下:
(2)式中Ti组成环(相依尺寸除外)的公差;Tj相依尺寸的公差;T0封闭环的公差。
当相依尺寸Ai为增环时(i=1),有:
若相依尺寸Aj为减环时(i=1),有:
图图1双联转子的轴向装配关系图双联转子的轴向装配关系图观看动画观看动画1机体;机体;2外转子;外转子;3隔板;隔板;4内转子;内转子;5壳体壳体例题1:
解组成环尺寸、公差及偏差。
图1为某双联转子(摆线齿轮)泵的轴向装配关系图。
已知各基本尺寸为A0,A141mm,A2=A4=17mm,A37mm。
根据要求,冷态下的轴向装配间隙A0.05-0.15mm,T0=0.1mm。
求各组成环尺寸的公差大小和分布位置。
求解步骤和方法如下:
画出装配尺寸链图,校验各环基本尺寸。
A0;A1-A2-A3-A4=41-17-17-7=0可见各环基本尺寸确定无误。
确定各组成环尺寸公差大小和分布位置为了满足封闭环公差T00.1mm的要求,各组成环公差Ti的总和Tj不得超过0.1mm,即:
Ti=T1+T2+T3+T40.1(T0)在具体确定各Ti值的过程中,首先可按各环为“等公差”分配,看一下各环所能分配到的平均公差Tav的数值,即:
Tav=T0/(m-1)=0.1/4=0.025由所得数值可以看出,零件制造加工精度要求是不高的,能加工出来,因此用极值解法的完全互换法装配是可行的。
但还需要进一步按加工难易程度和设计要求等方面考虑过各环的公差进行调整。
A2.A3.A4可以磨削,IT取7级,A2=A4=17,A3=7.T2=T3=T4=0.018A2=A4=170-0.018,A3=70-0.018确定相依尺寸的公差和偏差很明显,相依尺寸环A1的公差值T1应根据(9.2)求得:
(相当于8级精度公差)两相依尺寸的上、下偏差可根据式(4)和式(5)计算。
由于A1的公差T1已确实为0.049mm,故上下偏差中只要求出一个即可得解。
具体计算如下:
根据式(5):
求得
(2)不完全互换法不完全互换法又称部分互换法,其实质是将尺寸链中的各组成环公差比用完全互换法时放宽,以使加工容易,成本降低。
当各组成环按正态分布时,用概率法求得的组成环平均公差比极值法扩大(n-1)1/2倍,这仅适用于大批、大量的生产类型。
当各组成环和封闭环的尺寸按正态分布时,用概率法求解尺寸链的基本公式有:
装配公差T0(封闭环公差)与各有关零件公差Ti之间的关系式:
()各环算术平均值之间的关系式:
()不完全互换法又称部分互换法,其实质是将尺寸链中的各组成环公差比用完全互换法时放宽,以使加工容易,成本降低。
当各组成环按正态分布时,用概率法求得的组成环平均公差比极值法扩大(n-1)1/2倍,这仅适用于大批、大量的生产类型。
当各组成环和封闭环的尺寸按正态分布时,用概率法求解尺寸链的基本公式有:
装配公差T0(封闭环公差)与各有关零件公差Ti之间的关系式:
()各环算术平均值之间的关系式:
()各环中间偏差之间的关系式:
()在计算出有关一半的平均尺寸Aav(或Aav0)及公差Ti(或T0)后,各环的公差应对平均尺寸注成双向对称分布,即写成AavTi/2(或Aav0T0/2)的形式,然后根据需要,可再改注为具有基本尺寸及相应的上、下偏差的形式。
同样理由,可得到计算相依基本尺寸及相依尺寸上、下偏差公式:
用概率法之所以能扩大公差,是因为在正态分布中取,并没有包括工件尺寸出现的全部概率,而是总体的99.73%,这样做,可能能0.27%的部件装配后不合格,其不合格率常常可以忽略,或者进行调配,故称“不完全互换法”或“部分互换法”,此法在生产上则是经济的。
用概率法计算时,可先按下式估算公差的平均值:
(11)式中n包括封闭环在内的总环数。
若基本上满足经济精度要求,就可按各组成环加工的难易程度合理分配公差。
显然,在概率法中试凑各组成环的公差,经在极值法中要麻烦得多,为此更应该利用“相依尺寸公差法”,由式可得到
(1)
(2)不完全互换法例题:
在图所示的尺寸链中,用不完全互换法来估算实际生产的间隙的分布范围,实际上这是一个正计算问题。
已知:
按式(8)可得
(2)不完全互换法按式(9)求封闭环平均尺寸和实际分布范围的上、下偏差,得:
这证明,在实际上尺寸的波动范围要比按极值法计算的范围小一些,如图9.3所示。
也就是说,若按概率法计算,尺寸A1、A2、A3、A4的公差可以放大些。
若与极值法相同,预先确定A2、A3、A4,则作为相依尺寸的公差可按式(12)求出:
T1=0.096,比之极值法放大1倍.验算:
T0,A02、选配法选配法的实质是将相互配合的零件按经济精度加工,即把尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度,然后选择合适的零件进行装配,以保证封闭环的精度达到规定的技术要求。
采用选配法,能达到很高的装配精度要求,而又不增加零件机械加工费用和困难,它适用于成批或大量生产时组成的零件不太多而装配精度要求很高的场合。
(1)选配法的种类)选配法的种类选配法分为三种:
(1)选配法的种类)选配法的种类、直接选配法、直接选配法由装配工人从许多待装配零件中,挑选合适零件装在一起。
可以省去零件分组工作,但是要想选择合适的零件往往需要花费较长时间,并且装配质量在很大程度上决定于工人的技术水平。
、分组选配法、分组选配法将组成环的公差按完全互换法求得的值,加大倍数(一般为2至4倍),使其能按经济精度加工,然后将加工后零件按测量尺寸分组,再按对应组分别进行装配,以满足装配精度要求。
(1)选配法的种类、复合选配法、复合选配法就是这述两种方法的复合使用,即把加工后的零件进行测量分组,装配时再在各对应组中直接选配。
上述三种方法,由于直接选配和复合选配方法,在生产节拍要求严格的大批、大量流水线装配中使用有困难,实际生产中多采用分组选配法。
下面着重讨论分组选配法。
()分组选配的一般要求要保证分组后各组的配合精度性质与原来的要求相同。
为此,要求配合件的公差范围应相等,公差的增加要向同一方向,增大的倍数相同,增大的倍数就是分组数。
要保证零件分组后在装配时能够配套。
分组数不宜太多。
尺寸公差放大到经济加工精度就行,否则由于零件的测量、分组、保管的工作复杂化容易造成生产紊乱。
配合件的表面粗糙度、形状和位置误差必须保持原设计要求,决不能随着公差的放大而降低粗糙度要求和放大形状及位置误差。
应严格组织对零件的测量、分组、标记、保管和运送工作。
(3)分组选配应用举例某种发动机的活塞销与活塞销孔的装配如图3所示,采用分组装配法。
假设活塞销与销孔的基本尺寸d、D均为28mm,装配技术要求规定冷态装配时销与销孔间应有0.00250.0075mm过盈量,即:
则可求得若销与销孔采用完全互换法装配,其公差按“等公差法”分配,则它们的公差为:
图3活塞与活塞销组件图活塞销活塞销活塞组号标志颜色活塞销直径分组尺寸范围活塞销孔直径分组尺寸范围最大值最小值1234浅蓝红白黑28.000027.997527.997527.995027.995027.992527.992527.990027.995027.992527.992527.990027.99002
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