機械製造及工藝教程-第七章 裝配工藝基礎

機械製造    時間:2014-03-07 14:18:40
機械製造及工藝教程-第七章 裝配工藝基礎簡介
第一節概 述 裝配就是把加工好的零件按一定的順序和技術要求連接到一起,成為一部完整的機器(或產品),它必須可靠地實現機器(或產品)設計的功能。機器的裝……
機械製造及工藝教程-第七章 裝配工藝基礎正文

第一節概  

裝配就是把加工好的零件按一定的順序和技術要求連接到一起,成為一部完整的機器(或產品),它必須可靠地實現機器(或產品)設計的功能。機器的裝配工作,一般包括:裝配、調整、檢驗、試車等。它不僅是製造機器所必需的最後階段,也是對機器的設計思想、零件的加工質量和機器裝配質量的總檢驗。

一、機器裝配的基本概念

任何機器都是由零件、套件、組件、部件等組成的。為保證有效地進行裝配工作,通常將機器劃分為若干能進行獨立裝配的部分,稱為裝配單元。

零件是組成機器的最小單元,它是由整塊金屬或其他材料製成的。零件一般都預先裝成套件、組件、部件后才安裝到機器上。

套件是在一個基準零件上,裝上一個或若干個零件構成。它是最小的裝配單元。

組件是在一個基準零件上,裝上若干套件及零件而構成的。如機床主軸箱中的主軸,在基準軸件上裝上齒輪、套、墊片、鍵及軸承的組合件稱為組件。

部件是在一個基準零件上,裝上若干組件、套件和零件構成的。部件在機器中能完成一定的、完整的功用。例如車床的主軸箱裝配就是部件裝配。

在一個基準零件上,裝上若干部件、組件、套件和零件就成為整個機器,把零件和部件裝配成最終產品的過程,稱之為總裝。例如卧式車床就是以床身為基準零件,裝上主軸箱、進給箱、溜板箱等部件及其它組件、套件、零件所組成。

二、裝配精度

1.裝配精度的概念

產品的裝配精度一般包括:

1)尺寸精度  包括相關零部件的距離精度和配合精度。

2)位置精度  包括相關零部件間的同軸度、平行度、垂直度等。

3)相對運動精度

4)接觸精度  接觸精度常以接觸面積大小及接觸點的分佈來衡量。

2.裝配精度與零件精度的關係

各種機器或部件都是許多零件有條件地裝配在一起的。各個相關零件的誤差累積起來,就反映到裝配精度上。因此,機器的裝配精度受零件特別是關鍵零件的加工精度影響很大。

為了合理地確定零件的加工精度,必須對零件精度和裝配精度的關係進行綜合分析。而進行綜合分析的有效手段就是建立和分析產品的裝配尺寸鏈。

第二節 裝配尺寸鏈

一、 裝配尺寸鏈的基本概念

在機器的裝配關係中,由相關零件的尺寸或相互位置關係所組成的尺寸鏈,稱為裝配尺寸鏈。裝配尺寸鏈的封閉環就是裝配所要保證的裝配精度或技術要求。裝配精度(封閉環)是零部件裝配后才最後形成的尺寸或位置關係。在裝配關係中,對裝配精度有直接影響的零、部件的尺寸和位置關係,都是裝配尺寸鏈的組成環。如同工藝尺寸鏈一樣,裝配尺寸鏈的組成環也分為增環和減環。

二、裝配尺寸鏈的查找方法

1.裝配尺寸鏈的查找方法

首先根據裝配精度要求確定封閉環。再取封閉環兩端的任一個零件為起點,沿裝配精度要求的位置方向,以裝配基準面為查找的線索,分別找出影響裝配精度要求的相關零件(組成環),直至找到同一基準零件,甚至是同一基準表面為止。

裝配尺寸鏈也可從封閉環的一端開始,依次查找相關零部件直至封閉環的另一端,也可以從共同的基準面或零件開始,分別查到封閉環的兩端。

2.查找裝配尺寸鏈應注意的問題

 

在查找裝配尺寸鏈時,應注意以下問題:

   1)裝配尺寸鏈應進行必要的簡化  機械產品的結構通常都比較複雜,對裝配精度有影的因素很多,查找尺寸鏈時,在保證裝配精度的前提下,可以不考慮那些影響較小的因素,使裝配尺寸鏈適當簡化。

2)裝配尺寸鏈組成的“一件一環”原則  在裝配精度既定的條件下,組成環數越少,則各組成環所分配到的公差值就越大,零件加工越容易、越經濟。

在查找裝配尺寸鏈時,每個相關的零、部件只應有一個尺寸作為組成環列入裝配尺寸鏈,即將連接兩個裝配基準面間的位置尺寸直接標註在零件圖上。這樣組成環的數目就等於有關零、部件的數目,即“一件一環”,這就是裝配尺寸鏈的最短路線(環數最少)原則。

3)裝配尺寸鏈的“方向性”  在同一裝配結構中,在不同位置方向都有裝配精度的要求時,應按不同方向分別建立裝配尺寸鏈。

三、裝配尺寸鏈的計算方法

裝配方法與裝配尺寸鏈的解算方法密切相關。同一項裝配精度,採用不同裝配方法時,其裝配尺寸鏈的解算方法也不相同。裝配尺寸鏈的計算可分為正計算和反計算。

 第三節  保證裝配精度的方法

在設計裝配體結構時,就應當考慮到採用什麼裝配方法。因為,裝配方法直接影響裝配尺寸鏈的解法、裝配工作組織、零件加工精度、產品的成本。常用的裝配方法有:完全互換裝配法、選擇裝配法、修配法和調節法。

一、完全互換法

這種方法,就是在裝配時,對參加裝配的零件,直接按其加工所得的尺寸進行裝配。不經過任何選擇、修配或調節都能達到裝配精度的要求。為此,就應按極值法解裝配尺寸鏈來確定各組成環(或零件有關尺寸)的公差和上、下偏差。此外,當在大批大量(或批量較大的)生產條件下,採用了概率法解裝配尺寸鏈確定出各組成環(或零件有關尺寸)的公差和上、下偏差,此時假定加工出的各零件尺寸的分佈符合正態分佈、各環的尺寸分散中心與各自的公差帶中點重合、各環的公差值又包容其尺寸分散範圍、封閉環的平均尺寸等於增環平均尺寸之和減去減環的平均尺寸之和,這樣加工出的零件也能滿足完全互換的要求。

在設計裝配體時,常遇到有外購件或標準件,它們的尺寸和偏差都是已知的(例如:滾動軸承的外徑、內徑和寬度的尺寸及偏差都已由軸承廠決定了),因此,在裝配尺寸鏈計算中,只要確定好它們是增環或減環,然後把它們已知的尺寸代入尺寸鏈中應有的位置進行計算即可。如果遇到並聯尺寸鏈,它們的公共環在計算第一個尺寸鏈時是未知量,在計算第二個尺寸鏈時就應按已知量進行處理。

採用完全互換法進行裝配,使裝配過程簡單,生產率高,易實現流水裝配作業,便於組織協作生產,便於維修中更換零件。但當裝配精度要求較高、裝配體中組成環數較多時,就會使零件尺寸公差過小,造成加工困難。對於這種情況,就要考慮採用其它裝配方法。

二、選擇裝配法

選擇裝配法是將尺寸鏈中組成環的公差放大到經濟可行程度,然後選擇合適的零件進行裝配,以保證規定的裝配精度要求。實際生產中還可分成各種不同情況。

1)直接選配  從配對的零件群中,選擇二個符合規定要求的零件進行裝配。這種方法勞動量大,與工人的技術水平和測量方法有關。

 

2)分組互換  將裝配的零件按公差預先進行分組,同一組號的零件便可按互換的原則裝配。這是生產中常用的方法,分組愈多,則所獲得的裝配質量愈高。

3)分組選配  分組后再成對選配零件,它可比分組互換法獲得更高的質量。

4)分組選配后研配  對特別精密的裝配(如圓柱面或圓錐面的配合要求密封性),在進行分組選配后,往往還採用裝配接觸表面相互研磨的方法,以保證密合。

三、修配法

修配法是用鉗工或機械加工的方法修整產品某個有關零件的尺寸以獲得規定裝配精度的方法。這樣產品中其它有關零件就可以按照經濟加工精度進行製造。這種方法常用於產品結構比較複雜(或尺寸鏈環數較多)、產品精度要求高、以及單件和小批生產等情況。

用修配法進行裝配,裝配工作複雜、勞動量大。產品裝配以後,先要測量產品的裝配精度,如果不合格,就要拆開產品。對某一零件進行修整,然後重新裝配,進行檢驗,直到滿足規定的精度為止。

修配法作為解尺寸鏈的一種方法來說,就是修配尺寸鏈中某一預定組成環的尺寸,使封閉環達到規定的精度。通常所選擇的修配件應是容易進行修配加工、並且對其它尺寸鏈沒有影響的零件。

計算尺寸鏈決定修配環的實質尺才時,要使修配時有足夠的、而且是最小的修配量。修配環在修配時對封閉環尺寸變化的影響不外乎兩種情況,即使封閉環尺寸變小,或者變大。

修配法有三種方式:即獨件修配法、合併加工修配法和就地加工修配法。

獨件修配法就是選定某一固定零件為修配件,在裝配時進行修配以保證裝配精度。如車床尾架底板的修配是為保證前後頂尖的等高度,又如平鍵的修配是為保證其與鍵槽的配合間隙。

合併加工修配法是將數個零件預先裝配在一起進行加工修配,此組成尺寸為一個組成環。用這種方法可以減少組成環數,並相應地減少了修配勞動量。

就地加工修配法是在機床總裝時常用的自己加工自己以達到總裝精度的方法。對於某些裝配精度要求很高的產品或部件,由於嚴格控制各組成零件的公差較難,且不易選擇一個適當的修配件,為此,在裝配時採用專門的加工工序,可直接抵消裝配后產生的累積誤差以保證裝配精度,這種方法又稱綜合抵消法。

修配法的主要優點是既可放寬組成環的製造公差,又能保證裝配精度。其缺點是增加了一道修配工序,對工人技術要求較高。

四、調節法(調整法)

對於精度要求高且組成環數又較多的產品和部件,在不能用互換法進行裝配時,除了用分組互換和修配法外,還可用調節法來保證裝配精度。

調節法的特點也是按經濟加工精度確定零件的公差,由於每一個組成環的公差取得較大,就必然會使裝配部件超差。為了保證裝配精度,可改變一個零件的位置(動調節法),或選定一個(或幾個)適當尺寸的調節件(也稱補償件)加入尺寸鏈(固定調節法),來補償這種影響。

動調節法是通過移動或旋轉來改變零件的位置,可較方便地達到裝配精度。

固定調節法是在尺寸鏈中選定一個或加入一個零件作為調節環。作為調節環的零件是按一定尺寸間隙級別製成的一組專門零件,根據裝配時的需要,選用其中的某一級別的零件來作補償,從而保證所需要的裝配精度。通常使用的調節件有墊圈、墊片、軸套等。

 

最後需要說明的是:利用尺寸鏈分析計算裝配精度,僅考慮了零件尺寸和公差的影響,實際上,零件的幾何形狀和表面間的位置誤差也會影響封閉環。不過零件的形狀誤差一般都在規定的公差範圍以內,可以不予考慮。至於表面位置誤差,除零件圖上特別標明者外,一般也可忽略不計。

此外在分析計算中沒有考慮由於結構的剛性不足所引起的彈性變形、溫度變形以及使用過程中零件的磨損。在實際計算時應根據實際情況予以適當的考慮。

 

第四節  裝配工藝規程的制定

裝配工藝規程對保證裝配質量、提高裝配生產效率、縮短裝配周期、減輕工人勞動強度、縮短小裝配佔地面積、降低生產成本等都有重要的影響。它取決於裝配工藝規程的合理性。

裝配工藝規程的主要內容是:

1)分析產品樣圖,劃分裝配單元,確定裝配方法。

2)擬訂裝配順序,劃分裝配工序。

3)計算裝配時間定額。

4)確定各工序裝配技術要求、質量檢查方法和檢查工具。

5)選擇和設計裝配過程中所需的工具、夾具和專用設備。

一、制定裝配工藝規程的基本原則及原始資料

1.制定裝配工藝規程的原則

1)保證產品裝配質量,力求提高質量,以延長產品的使用壽命。

2)合理安排裝配順序和工序,盡量減少鉗工手工勞動量,縮短裝配周期,提高裝配效率。

3)盡量減少裝配佔地面積,提高單位面積的生產率。

4)盡量減少裝配工作所佔的成本。

2.制定裝配工藝規程的原始資料

在制定裝配工藝規程前,需要具備以下原始資料:

1)產品的裝配圖及驗收技術標準

2)產品的生產綱領

3)生產條件

二、制定裝配工藝過程的步驟

根據上述原則和原始資料,可以按下列步驟制定裝配工藝規程。

1.研究產品的裝配圖及驗收技術條件

2.確定裝配方法與組織形式

3.劃分裝配單元,確定裝配順序

4.劃分裝配工序

裝配工藝過程是由站、工序、工步和操作組成的。

5.確定工序的時間定額

它是按裝配工作標準時間來確定的。裝配工作的時間定額包括基本時間及輔助時間,即工序時間、工作地點服務時間即工人必須的間歇時間,一般按工序時間的百分數來計算。 

三、裝配元件系統圖

在裝配工藝規程設計中,劃分裝配工序常採用繪製裝配元件系統圖。

裝配元件系統圖是用圖解法說明產品零件和合件的裝配程序,以及各裝配單元的組成零件。在設計裝配車間時可以根據它來組織裝配單元的平行裝配,並可合理地按照裝配順序布置工作地點,將裝配過程的運輸工作減至最少。

 

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