王振龍-機(jī)器裝配質(zhì)量(第8章)-2011

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),第8章 機(jī)器的裝配工藝,FUNDAMENTALS OF MACHINERY MANUFACTURING TECHNOLOGY,Techniques of Machine Assembly,8.1 概述,一個(gè)基準(zhǔn)零件上裝上一個(gè)或若干個(gè)零件,一個(gè)基準(zhǔn)零件上裝上一個(gè)或若干個(gè)套件和零件,一個(gè)基準(zhǔn)零件上裝上若干個(gè)組件、套件和零件,裝配是機(jī)器制造中的最后階段，除組裝、部裝和總裝外，還包括調(diào)整、檢驗(yàn)和試驗(yàn)等工作。 機(jī)器的質(zhì)量不只取決于機(jī)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性及零件的加工質(zhì)量，裝配的質(zhì)量也很大程度地決定著產(chǎn)品的最終質(zhì)量。 采用合理的機(jī)器裝配工藝方法還可適當(dāng)?shù)亟档蛯?duì)機(jī)械加工精度的要求。 不同的生產(chǎn)

2、類型與裝配工作的安排具有緊密的聯(lián)系。,8.2 裝配工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)方法及裝配尺寸鏈,設(shè) 計(jì)步驟,確定裝配組織形式,擬定裝配工藝過程,編寫裝配工藝文件 裝配工藝過程卡片，裝配工序卡片,8.2.2 裝配尺寸鏈,在機(jī)器的設(shè)計(jì)過程中，必須合理地規(guī)定零件的尺寸公差和技術(shù)條件，并計(jì)算校核零部件的配合尺寸及公差是否協(xié)調(diào)； 在制訂裝配工藝時(shí)，要采取相應(yīng)的工藝措施，合理地確定裝配方法以保證機(jī)器各部件及總體的裝配精度。,在根據(jù)不同裝配方法確定零件制造精度與裝配精度的關(guān)系時(shí)，可通過建立和解算裝配尺寸鏈的方法來分析。,裝配尺寸鏈及其種類,裝配尺寸鏈?zhǔn)且阅稠?xiàng)裝配精度指標(biāo)或裝配要求作為封閉環(huán)，查找所有與該項(xiàng)精度指標(biāo)（或裝配

3、要求）相關(guān)零件的設(shè)計(jì)尺寸（或位置要求）作為組成環(huán)而形成的尺寸鏈。,裝配尺寸鏈按各環(huán)的幾何特征和所處的空間位置可分為: 直線尺寸鏈 由長(zhǎng)度尺寸組成，全部組成環(huán)都平行于封閉環(huán)； 角度尺寸鏈 組成環(huán)均為角度尺寸，包括角度、平行度、垂直度等。 平面尺寸鏈 由成角度關(guān)系布置的長(zhǎng)度尺寸組成，全部組成環(huán)位于 一個(gè)或幾個(gè)平行平面內(nèi)，但某些組成環(huán)不平行于封閉環(huán)； 空間尺寸鏈 組成環(huán)位于幾個(gè)不平行平面內(nèi)的尺寸鏈；,裝配尺寸鏈的建立,首先應(yīng)查明機(jī)器或部件裝配的最終精度要求，將每項(xiàng)精度要求作為一個(gè)裝配尺寸鏈的封閉環(huán)； 對(duì)于每一個(gè)封閉環(huán)，通過裝配關(guān)系查明與其各項(xiàng)精度要求有關(guān)的零部件的尺寸和精度，作為尺寸鏈中的組成環(huán)；

4、最短路線原則一件一環(huán)，使裝配尺寸鏈中所包括的組成環(huán)數(shù)目最少。,例：圖示為一曲軸軸頸與齒輪的裝配簡(jiǎn)圖，要求墊片Ak與齒輪端面之間的間隙為A0 。試建立裝配尺寸鏈。,零、部件之間的相互位置精度 零、部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度 零、部件之間的相互配合精度 零、部件之間的相互接觸精度,裝配精度,8.3 保證機(jī)器裝配精度的工藝方法,機(jī)器的裝配精度,相互配合精度,包括配合表面間的配合質(zhì)量和接觸質(zhì)量： 配合質(zhì)量是指配合面之間達(dá)到規(guī)定的間隙或過盈的程度。配合質(zhì)量影響著配合的性質(zhì)； 接觸質(zhì)量是指兩配合或連接表面間達(dá)到規(guī)定的接觸面積的大小和接觸點(diǎn)的分布情況。接觸質(zhì)量主要影響接觸剛度及配合質(zhì)量的保持度。,書例：,理論要

5、求同軸，結(jié)果不同軸，要求A0控制在一定范圍之內(nèi)。,裝配精度要求不僅影響機(jī)器或部件的工作性能和使用壽命，而且影響到產(chǎn)品制造的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，它也是確定零件加工精度和制訂裝配工藝規(guī)程的重要依據(jù)。,一般情況下，裝配精度是由有關(guān)組成零件的加工精度來保證的。 對(duì)于某些裝配精度要求高的產(chǎn)品，或組成零件較多的部件，如果完全由零件的制造精度來保證裝配精度，則往往對(duì)各零件的加工精度要求太高而導(dǎo)致加工困難，甚至無法加工。 在這種情況下：通常按經(jīng)濟(jì)加工精度確定零件的制造精度 并采用一定的裝配工藝措施來保證裝配精度 （如汽輪機(jī)的葉片裝配，連桿、活塞、活塞銷裝配）,因此，要保證機(jī)器制造的優(yōu)質(zhì)、高效、低成本，必須從機(jī)器的設(shè)

6、計(jì)、零件的制造、裝配及檢驗(yàn)各方面綜合考慮。,8.3.1 互換裝配法,互換裝配法是通過控制零件的加工誤差來保證產(chǎn)品的裝配精度的。,互換裝配法在裝配過程中，零件互換后仍能達(dá)到裝配精度的裝配方法。,由各組成環(huán)零件的尺寸，利用極值解法核算封閉環(huán)（裝配精度）。,計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)的尺寸極其偏差。 協(xié)調(diào)環(huán)預(yù)定在尺寸鏈中起協(xié)調(diào)作用以滿足封閉環(huán)要求的組成環(huán)。 協(xié)調(diào)環(huán)尺寸是在其他組成環(huán)尺寸確定后通過尺寸鏈計(jì)算獲得的。 選擇原則： （1）非標(biāo)準(zhǔn)件； （2）易加工、易測(cè)量件（也可取難加工尺寸作協(xié)調(diào)環(huán)，此時(shí)所給協(xié)調(diào)環(huán) 公差大，其它組成環(huán)公差?。?； （3）易拆卸、非公共環(huán)。,例： 用完全互換法確定各組成環(huán)尺寸。,反計(jì)算問題,例

7、： 用完全互換法確定各組成環(huán)尺寸及公差分布。,2）確定協(xié)調(diào)環(huán),1）畫裝配尺寸鏈，校驗(yàn)各環(huán)基本尺寸：,3）按照 “等公差法” 分配各組成環(huán)公差,根據(jù)各零件加工的難易程度作適當(dāng)調(diào)整，并“入體”標(biāo)注各尺寸為：,由此，求協(xié)調(diào)環(huán)公差,4）計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)尺寸 用極值法計(jì)算公式：,得：,解：,難加工件 A1,完全互換裝配法的特點(diǎn):,裝配質(zhì)量穩(wěn)定可靠； 裝配過程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高； 易于實(shí)現(xiàn)裝配機(jī)械化、自動(dòng)化； 便于組織流水作業(yè)、加工協(xié)作和專業(yè)化生產(chǎn)； 有利于產(chǎn)品的維護(hù)和零、部件更換； 零件數(shù)多、裝配精度要求又高時(shí)，零件難以經(jīng)濟(jì)精度加工。（缺點(diǎn)）,2. 大數(shù)互換裝配法,大數(shù)互換法的實(shí)質(zhì)是放寬各組成環(huán)的公差，以利于零件

8、的經(jīng)濟(jì)加工。,采用大數(shù)互換法時(shí)，裝配尺寸鏈用概率解法計(jì)算 （反問題求解，平均公差法）,與完全互換法相比，同樣按照等公差原則計(jì)算，大數(shù)互換法裝配時(shí)的各組成環(huán)公差可平均放大 倍。,除在某些特殊情況下需考慮置信水平與相對(duì)分布系數(shù)外，一般認(rèn)為各組成環(huán)的尺寸假定為接近于正態(tài)分布。,例：圖示為齒輪箱的裝配關(guān)系，試用大數(shù)互換法求解齒輪軸向與箱蓋間的間 隙。已知： ，且 均為正態(tài)分布。,1）建立尺寸鏈如圖。,解：,2）將各組成環(huán)尺寸變換為對(duì)稱公差形式,3）計(jì)算封閉環(huán)基本尺寸和公差,得,正計(jì)算問題,例: 用大數(shù)互換法確定各組成環(huán)尺寸。,反計(jì)算問題,概率法,例：如圖所示箱體，根據(jù)使用要求，齒輪軸肩與軸承端面間的軸

9、向間隙應(yīng)在1-1.75mm范圍內(nèi)，若已知各零件基本尺寸為A1=101，A2=50，A3=A5=5mm，A4=140mm，試用極值法和概率法確定這些尺寸的公差及偏差。那一種方法更易滿足裝配精度指標(biāo)要求？對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有何指導(dǎo)意義？,解 （1）建立裝配尺寸鏈，如圖所示，A1，A2為增環(huán)，A3,A4為減環(huán)，間隙A0為封閉環(huán)。,由題意得：A0max=1.75mm, A0main=1mm 封閉環(huán)基本尺寸為：,（2）極值法（設(shè)各環(huán)公差相等） （a）計(jì)算各組成環(huán)的平均公差（一定要注意環(huán)數(shù)）,（b）根據(jù)加工條件及尺寸大小調(diào)整公差，并選出協(xié)調(diào)環(huán)，求出其公差 由于A3=A5尺寸小又易加工，可取T3=T5=0.1mm；

10、又因A1，A2尺寸較大，且為箱體尺寸，加工較難，適當(dāng)放大公差為T1=T2=0.2mm，尺寸A4最大，選之為協(xié)調(diào)環(huán)。,則協(xié)調(diào)環(huán)A4的公差為：T4=T0-（T1+T2+T3+T4）=0.15mm （c）確定除協(xié)調(diào)環(huán)外其它組成環(huán)的公差及分布位置（按“入體原則”進(jìn)行）A1，A2為包容尺寸，則有A1=101（+0.2，0），A2=50（+0.2，0）mm A3,A5為被包容尺寸，則有A3=A5=5（0，-0.1）mm （d）求協(xié)調(diào)環(huán)公差分布位置,（e）驗(yàn)算 T0LT0 計(jì)算正確,（2）概率法（等公差） （a）計(jì)算各組成環(huán)平均公差,（b）根據(jù)加工條件及尺寸大小調(diào)整公差，并選出協(xié)調(diào)環(huán)，求出其公差 由于A3=A5尺寸小又易加工，可取T3=T5=0.16mm；又因A1，A2尺寸較大，且為箱體尺寸，加工較難，適當(dāng)放大公差為T1=0.46, T2=0.34mm，尺寸A4最大，選之為協(xié)調(diào)環(huán)。,則協(xié)調(diào)環(huán)A4的公差為： （c）確定除協(xié)調(diào)環(huán)外其它組成環(huán)的公差及分布位置（按“入體原則進(jìn)行”）A1，A2為包容尺寸，則有A1=1