机械装配工艺过程设计.ppt
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1、南通大学机械工程学院张华5.1 装配工艺的概述装配工艺的概述5.2 装配尺寸链建立及计算方法装配尺寸链建立及计算方法5.3 保证装配精度的工艺方法与尺寸保证装配精度的工艺方法与尺寸链的解算链的解算第五章第五章 装配工艺基础装配工艺基础5.1 装配工艺的概述一、装配的基本概念一、装配的基本概念二、装配工艺规程二、装配工艺规程三、机器结构的装配工艺性三、机器结构的装配工艺性一、装配的基本概念 1、装配的有关名词、装配的有关名词 装配单元装配单元 套件(结合件)套件(结合件)套装套装 组件组件组装组装 部件部件部装部装 总装总装机器的装配机器的装配名名 称称 编编 号号 件数件数基准零件基准零件零零
2、件件1零零件件2结结 合合 件件基准零件基准零件组组 件件结结合合件件零零件件2零零件件1零零件件3零零件件4a.装配单元表示图装配单元表示图b.结合件装配表示图结合件装配表示图c.组件装配表示图组件装配表示图2、装配工艺系统图、装配工艺系统图零零件件1零零件件2零零件件3零零件件4零零件件n基准零件基准零件机机 器器组组件件1部部件件1部部件件m组组件件ke.机器总装系统图机器总装系统图零零件件1零零件件2零零件件3零零件件4组组件件1组组件件2基准零件基准零件部部 件件结结合合件件d.部件装配系统图部件装配系统图组件组件零件零件油盘的油盘的组装组装床身部件装配系统图床身部件装配系统图车床床
3、身车床床身装配图装配图(简图简图)二、装配工艺规程二、装配工艺规程三、机器结构的装配工艺性三、机器结构的装配工艺性(均参见教材,自学均参见教材,自学均参见教材,自学均参见教材,自学)5.2 装配尺寸链及其计算方法装配尺寸链及其计算方法 一、装配精度的概念一、装配精度的概念 二、装配尺寸链二、装配尺寸链 三、装配尺寸链的计算方法三、装配尺寸链的计算方法一、装配精度的概念一、装配精度的概念 1 1、产品的性能评定与质量标准、产品的性能评定与质量标准、产品的性能评定与质量标准、产品的性能评定与质量标准 产品性能的评定包括:适用性、可靠性、经产品性能的评定包括:适用性、可靠性、经产品性能的评定包括:适
4、用性、可靠性、经产品性能的评定包括:适用性、可靠性、经 济性指标。济性指标。济性指标。济性指标。产品质量的评定技术性文件:产品质量的评定技术性文件:产品质量的评定技术性文件:产品质量的评定技术性文件:质量标准质量标准质量标准质量标准。2 2、装配精度的概念、装配精度的概念、装配精度的概念、装配精度的概念 装配质量装配质量装配质量装配质量:包括装配的几何参数、物理参数:包括装配的几何参数、物理参数:包括装配的几何参数、物理参数:包括装配的几何参数、物理参数 装配精度装配精度装配精度装配精度装配的几何参数精度装配的几何参数精度装配的几何参数精度装配的几何参数精度,包括:包括:包括:包括:配合精度配
5、合精度 相互位置精度相互位置精度 相对运动精度相对运动精度二、装配尺寸链二、装配尺寸链 组成环组成环组成环组成环对某一装配精度产生直接影响作用的零件对某一装配精度产生直接影响作用的零件对某一装配精度产生直接影响作用的零件对某一装配精度产生直接影响作用的零件 尺寸精度或相互位置精度要求。尺寸精度或相互位置精度要求。尺寸精度或相互位置精度要求。尺寸精度或相互位置精度要求。封闭环封闭环封闭环封闭环装配精度装配精度装配精度装配精度 (所要保证的装配精度和技术要求)所要保证的装配精度和技术要求)所要保证的装配精度和技术要求)所要保证的装配精度和技术要求)由装配完成以后形成的尺寸,是由参加装配的尺由装配完
6、成以后形成的尺寸,是由参加装配的尺由装配完成以后形成的尺寸,是由参加装配的尺由装配完成以后形成的尺寸,是由参加装配的尺寸精度(或相互位置精度)间接保证的尺寸。寸精度(或相互位置精度)间接保证的尺寸。寸精度(或相互位置精度)间接保证的尺寸。寸精度(或相互位置精度)间接保证的尺寸。1、装配尺寸链和累积误差装配尺寸链和累积误差装配尺寸链装配尺寸链装配尺寸链装配尺寸链装配过程中,由参加装配零件的相关尺寸或相装配过程中,由参加装配零件的相关尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链。互位置关系所组成的尺寸链。根据尺寸链的理论,在装配过程中,各组成环的误差根据尺寸链的理论,在装配过程中,各组成环的误差根据尺寸链的理
7、论,在装配过程中,各组成环的误差根据尺寸链的理论,在装配过程中,各组成环的误差(零零零零 件的加工精度件的加工精度件的加工精度件的加工精度)将以其总和反映给封闭环将以其总和反映给封闭环将以其总和反映给封闭环将以其总和反映给封闭环(装配精度要求),装配精度要求),装配精度要求),装配精度要求),即即即即T T =T Ti i。因此参加装配的各零件的误差将形成装配结果因此参加装配的各零件的误差将形成装配结果因此参加装配的各零件的误差将形成装配结果因此参加装配的各零件的误差将形成装配结果 的累积误差,即的累积误差,即的累积误差,即的累积误差,即零件加工的精度直接影响相应的装配精度零件加工的精度直接影
8、响相应的装配精度零件加工的精度直接影响相应的装配精度零件加工的精度直接影响相应的装配精度。结结 论论1)合理地确定零件的制造精度,以使其误差累积在装配精)合理地确定零件的制造精度,以使其误差累积在装配精 度要求范围之内,这样可以简化装配的工艺过程。度要求范围之内,这样可以简化装配的工艺过程。2)当装配精度要求高或很高,而零件的加工精度受工艺条)当装配精度要求高或很高,而零件的加工精度受工艺条 件和加工经济性的限制,单纯依靠控制零件制造精度将难件和加工经济性的限制,单纯依靠控制零件制造精度将难 以保证装配精度的要求,此时就需要以保证装配精度的要求,此时就需要在装配时采用一定的在装配时采用一定的
9、装配工艺方法装配工艺方法以保证装配精度的要求。以保证装配精度的要求。累积误差累积误差累积误差累积误差 装配精度与零件精度之间的关系装配精度与零件精度之间的关系 2、装配尺寸链的类型、装配尺寸链的类型 直线尺寸链:直线尺寸链:尺寸的环均为长度尺寸且互相平行。尺寸的环均为长度尺寸且互相平行。角度尺寸链:角度尺寸链:尺寸的环为角度、平行度、垂直度等。尺寸的环为角度、平行度、垂直度等。平面尺寸链:平面尺寸链:尺寸链为处于同一平面内成角度关系的尺寸链为处于同一平面内成角度关系的 长度尺寸构成。长度尺寸构成。空间尺寸链:空间尺寸链:尺寸链由三维空间的长度尺寸组成。尺寸链由三维空间的长度尺寸组成。装配尺寸链
10、的装配尺寸链的环为角度及平环为角度及平行度、垂直度行度、垂直度等位置要求。等位置要求。装配尺寸链由处于同一平面内并且装配尺寸链由处于同一平面内并且成角度关系的长度尺寸构成成角度关系的长度尺寸构成 3 3、装配尺寸链的建立(查找):、装配尺寸链的建立(查找):、装配尺寸链的建立(查找):、装配尺寸链的建立(查找):从封闭环从封闭环从封闭环从封闭环(装配精度装配精度装配精度装配精度)开始,取其两端零部件为开始,取其两端零部件为开始,取其两端零部件为开始,取其两端零部件为起点,沿装配精度要求的位置起点,沿装配精度要求的位置起点,沿装配精度要求的位置起点,沿装配精度要求的位置(或方向或方向或方向或方向
11、),查找与,查找与,查找与,查找与装配精度相关的零部件装配表面之间的尺寸或位装配精度相关的零部件装配表面之间的尺寸或位装配精度相关的零部件装配表面之间的尺寸或位装配精度相关的零部件装配表面之间的尺寸或位置关系,直至它们形成封闭。置关系,直至它们形成封闭。置关系,直至它们形成封闭。置关系,直至它们形成封闭。装配尺寸链查找的最短路线原则装配尺寸链查找的最短路线原则 参加装配的零部件中,每个零部件只参加装配的零部件中,每个零部件只 有一个尺寸进入相应的装配尺寸链有一个尺寸进入相应的装配尺寸链(即所谓(即所谓“一件一环一件一环”)车车床床主主轴轴尾尾座座中中心心线线等等高高装装配配尺尺寸寸链链装配尺寸
12、链查找的装配尺寸链查找的“一件一环一件一环”原则原则零件尺寸的不合理标注零件尺寸的不合理标注A1A2正确标注正确标注三、装配尺寸链的计算方法三、装配尺寸链的计算方法 1 1、极值法极值法:基本公式(同工艺尺寸链的解算)基本公式(同工艺尺寸链的解算)基本公式(同工艺尺寸链的解算)基本公式(同工艺尺寸链的解算)封闭环的封闭环的封闭环的封闭环的基本尺寸基本尺寸基本尺寸基本尺寸:A A =A A i i A A j j 封闭封闭封闭封闭环的环的环的环的最大极限尺寸最大极限尺寸最大极限尺寸最大极限尺寸:A A max max=A Ai max i max A Aj minj min 封闭环的封闭环的封闭
13、环的封闭环的最小极限尺寸最小极限尺寸最小极限尺寸最小极限尺寸:A A min min=A Ai min i min A Aj maxj max 封闭环的封闭环的封闭环的封闭环的公差公差公差公差:T T =T T i i 2 2、概率解法:概率解法:概率解法:概率解法:各组成环的分散范围各组成环的分散范围各组成环的分散范围各组成环的分散范围 i i与均方根偏差与均方根偏差与均方根偏差与均方根偏差 i i 间的关系为:间的关系为:间的关系为:间的关系为:i i=6=6 i i 封闭环与组成环的均方根偏差、分散范围关系分别为:封闭环与组成环的均方根偏差、分散范围关系分别为:封闭环与组成环的均方根偏差
14、、分散范围关系分别为:封闭环与组成环的均方根偏差、分散范围关系分别为:当解算对象为直线尺寸链、误差分散范围等于公差值且各组当解算对象为直线尺寸链、误差分散范围等于公差值且各组当解算对象为直线尺寸链、误差分散范围等于公差值且各组当解算对象为直线尺寸链、误差分散范围等于公差值且各组 成环呈正态分布时,封闭环与各组成环公差的关系:成环呈正态分布时,封闭环与各组成环公差的关系:成环呈正态分布时,封闭环与各组成环公差的关系:成环呈正态分布时,封闭环与各组成环公差的关系:各组成环呈正态分布(对称分布)则:各组成环呈正态分布(对称分布)则:各组成环呈正态分布(对称分布)则:各组成环呈正态分布(对称分布)则:
15、组成环的平均尺寸:组成环的平均尺寸:组成环的平均尺寸:组成环的平均尺寸:A Ai i=A Ai M i M T Tj j/2 /2 (1 1)封闭环的平均尺寸:封闭环的平均尺寸:封闭环的平均尺寸:封闭环的平均尺寸:A A =A=A MM T T /2 /2 (2 2)平均尺寸和:平均尺寸和:平均尺寸和:平均尺寸和:A A MM =A Ai M i M A A j M j M (3)(3)5.3 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 及尺寸链的解算及尺寸链的解算一、互一、互 换换 装装 配配 法法二、分二、分 组组 选选 配配 法法三、修三、修 配配 法法 装装 配配四、固定调整法装配四
16、、固定调整法装配本节为第五章的关键内容,需要掌握:本节为第五章的关键内容,需要掌握:本节为第五章的关键内容,需要掌握:本节为第五章的关键内容,需要掌握:例:齿轮部件装配,齿轮与挡圈例:齿轮部件装配,齿轮与挡圈A5之间的轴向间隙之间的轴向间隙 A=0.100.35mm A2 A1 A A5 A4 A3一、互一、互 换换 装装 配配 法法互换法装配的原理:互换法装配的原理:在全部产品中,装配时的各组成环无需经过挑选、在全部产品中,装配时的各组成环无需经过挑选、改变尺寸大小或调整位置,装配以后即能达到装配精改变尺寸大小或调整位置,装配以后即能达到装配精度的要求。度的要求。参加装配的同一种零件可以任意
17、互换。参加装配的同一种零件可以任意互换。互换法装配的方法:互换法装配的方法:将尺寸链中的一个组成环选将尺寸链中的一个组成环选作协调环作协调环,其余各组成,其余各组成环均按加工经济精度预先确定其公差,并按环均按加工经济精度预先确定其公差,并按“入体原入体原则则”确定其尺寸偏差;通过尺寸链的计算求得协调环确定其尺寸偏差;通过尺寸链的计算求得协调环的尺寸。的尺寸。协调环的作用:协调环的作用:协调环的作用:协调环的作用:调整各组成环的公差分配值;协调尺寸链调整各组成环的公差分配值;协调尺寸链调整各组成环的公差分配值;协调尺寸链调整各组成环的公差分配值;协调尺寸链中所有组成环的尺寸偏差。中所有组成环的尺
18、寸偏差。中所有组成环的尺寸偏差。中所有组成环的尺寸偏差。协调环的选择:协调环的选择:协调环的选择:协调环的选择:应选择容易加工的零件作为协调环。应选择容易加工的零件作为协调环。应选择容易加工的零件作为协调环。应选择容易加工的零件作为协调环。互换法的装配尺寸链计算方法互换法的装配尺寸链计算方法互换法的装配尺寸链计算方法互换法的装配尺寸链计算方法:极值法极值法极值法极值法(完全互换法)(完全互换法)概率法概率法概率法概率法(大数互换法)(大数互换法)互换法的适用范围:互换法的适用范围:互换法的适用范围:互换法的适用范围:各种生产类型的装配优先考虑采用互换装配法各种生产类型的装配优先考虑采用互换装配
19、法 适用装配尺寸链的情况:适用装配尺寸链的情况:较高精度的少环尺寸链或低精度多环尺寸链较高精度的少环尺寸链或低精度多环尺寸链互换装配法的装配尺寸链互换装配法的装配尺寸链极值解算法极值解算法的基本计算公式:的基本计算公式:基基 本本 尺尺 寸:寸:A=Ai Aj 最大极限尺寸:最大极限尺寸:A max=Aimax Ajmin 最小极限尺寸:最小极限尺寸:A min=Aimin Ajmax 公公 差:差:T =Ti极值法计算过程极值法计算过程(见书见书P232)1 1)估算各组成环的平均公差)估算各组成环的平均公差)估算各组成环的平均公差)估算各组成环的平均公差T TiMiM:T TiM iM=T
20、=T /(n n 1 1)=(0.35-0.10)/5=0.05=(0.35-0.10)/5=0.05 2 2)确定协调环:)确定协调环:)确定协调环:)确定协调环:由于由于由于由于A A2 2、A A5 5为易加工尺寸,且可采用通用量具测量,为易加工尺寸,且可采用通用量具测量,为易加工尺寸,且可采用通用量具测量,为易加工尺寸,且可采用通用量具测量,故可将作为协调环,现确定故可将作为协调环,现确定故可将作为协调环,现确定故可将作为协调环,现确定A A5 5为协调环。为协调环。为协调环。为协调环。3 3)确定各组成环(除协调环)的公差:)确定各组成环(除协调环)的公差:)确定各组成环(除协调环)
21、的公差:)确定各组成环(除协调环)的公差:根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求:根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求:根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求:根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求:T T1 1=0.06 T=0.06 T2 2=0.04 T=0.04 T3 3=0.07 T=0.07 T4 4=0.05=0.05(标准件)(标准件)(标准件)(标准件)4 4)试算协调环的公差:)试算协调环的公差:)试算协调环的公差:)试算协调环的公差:T T5 5=T=T (T(T1 1+T+T2 2+T+T3 3+T+T4 4)=0.25 =0.25 (
22、0.06+0.04+0(0.06+0.04+0.07+0.05)=0.03 -.07+0.05)=0.03 -J1-J1-5)5)确定各组成环(除协调环)的偏差(按入体原则):确定各组成环(除协调环)的偏差(按入体原则):确定各组成环(除协调环)的偏差(按入体原则):确定各组成环(除协调环)的偏差(按入体原则):A A1 1=30=30 0.060.06 A A2 2=5=5 0.040.04 A A3 3=43=43+0.07 +0.07 A A4 4=3=3 0.050.05(标准件)(标准件)(标准件)(标准件)6)6)用竖式计算协调环的基本尺寸与偏差用竖式计算协调环的基本尺寸与偏差用竖
23、式计算协调环的基本尺寸与偏差用竖式计算协调环的基本尺寸与偏差:ES EI ES EI A A3 3=+43 0.07 0=+43 0.07 0 A A1 1=30 0.06 030 0.06 0 A A2 2=5 5 0.04 00.04 0 A A4 4=3 0.05 0 3 0.05 0 A A5 5=4.94.9 0.030.03 0 0 A A =0.10 0.25 0=0.10 0.25 0 A A5 5=4.94.9-0.03 -0.03 -J2-J2-互换法的装配尺寸链互换法的装配尺寸链概率解算法概率解算法的基本计算公式的基本计算公式 组成环平均尺寸组成环平均尺寸:Ai =AiM
24、 Ti/2 封闭环平均尺寸封闭环平均尺寸:A =A M T /2 平平 均均 尺尺 寸寸 和:和:A M=Ai M Aj M公公 差:差:T 2=Ti2概率法计算过程:概率法计算过程:1 1)估算各组成环的平均公差)估算各组成环的平均公差)估算各组成环的平均公差)估算各组成环的平均公差T TiMiM:T TiM iM=2 2)确定协调环:)确定协调环:)确定协调环:)确定协调环:由于由于由于由于A A2 2、A A5 5为易加工尺寸,且可采用通用量具测量,为易加工尺寸,且可采用通用量具测量,为易加工尺寸,且可采用通用量具测量,为易加工尺寸,且可采用通用量具测量,故可将作为协调环,现确定故可将作
25、为协调环,现确定故可将作为协调环,现确定故可将作为协调环,现确定A A5 5为协调环。为协调环。为协调环。为协调环。3 3)确定各组成环(除协调环)的公差:)确定各组成环(除协调环)的公差:)确定各组成环(除协调环)的公差:)确定各组成环(除协调环)的公差:根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求:根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求:根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求:根据各环的基本尺寸、加工难易程度和设计图纸要求:T T1 1=0.12 T=0.12 T2 2=0.10 T=0.10 T3 3=0.16 T=0.16 T4 4=0.05=0.05(标准件)(标准
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