《機械設備制造技術(shù)》課件第7章

第7章機械設備裝配工藝7.1機械裝配概述7.2裝配尺寸鏈7.3裝配方法7.4裝配工藝規(guī)程的制訂7.1機械裝配概述

根據(jù)規(guī)定的技術(shù)要求,將若干零件組裝配合成部件,或?qū)⑷舾闪慵筒考M裝配合、聯(lián)接,使之成為半成品或成品的過程,稱為裝配。前者稱為部裝,后者稱為總裝。機械設備的裝配是其制造過程中最后一個環(huán)節(jié),它包括裝配、調(diào)整、檢驗和試驗等工作。裝配過程使零件、套件、組件和部件間獲得一定的相互位置關(guān)系。機械設備質(zhì)量最終是通過裝配保證的,裝配質(zhì)量在很大程度上決定了機械設備的最終質(zhì)量。裝配工藝過程在機械制造中占有十分重要的地位。

為保證有效地進行裝配工作,通常將機械設備劃分為若干能進行獨立裝配的裝配單元。零件是組成機械設備的最小單元。套(合)件是在基準零件上裝上一個或若干個零件構(gòu)成的,是比零件大一級的裝配單元。組件是在基準件上,裝上若干個零件和套件構(gòu)成的,車床主軸箱中的主軸組件就是在主軸上裝上若干齒輪、套、墊、軸承等零件的組件,為此而進行的裝配工作稱為組裝。部件是在基準件上裝上若干個組件、套件和零件構(gòu)成的,為此而進行的裝配工作稱為部裝。車床主軸箱裝配就是部裝,主軸箱箱體是進行主軸箱部件裝配的基準件。一臺機械設備則是在基準件上,裝上若干部件、組件、套件和零件構(gòu)成的,為此而進行的裝配工作稱為總裝。如圖7-1所示。

圖7-1裝配單元系統(tǒng)圖

在裝配工藝規(guī)程設計中,常用裝配工藝系統(tǒng)圖表示零、部件的裝配流程和零、部件間相互裝配關(guān)系。在裝配工藝系統(tǒng)圖上,每一個單元用一個長方形框表示,標明零件、套件、組件和部件的名稱、編號及數(shù)量。在裝配工藝系統(tǒng)圖上,裝配工作由基準件開始沿水平線自左向右進行,一般將零件畫在上方,套件、組件、部件畫在下方,其排列次序就是裝配工作的先后次序。如圖7-2所示。

圖7-2

裝配單元系統(tǒng)邏輯頭系為了使讀者更好的理解產(chǎn)品的裝配過程及裝配過程中各個部分的組成,我們用圖7-3來說明裝配系統(tǒng)單元的邏輯關(guān)系。因此,一個裝配單元通?？蓜澐譃榱慵⒑?套)件、組件、部件及機械設備產(chǎn)品等五個等級。

圖7-3裝配單元系統(tǒng)邏輯關(guān)系

7.1.1裝配精度

(1)零部件間的尺寸精度。零部件間的尺寸精度包括配合精度和距離精度。配合精度是指配合面間達到規(guī)定的間隙或過盈的要求。距離精度是指零部件間的軸向間隙、軸向距離和軸線距離等。

(2)零部件間的位置精度。零部件間的位置精度是指產(chǎn)品中相關(guān)零部件間的相互位置精度,包括平行度、垂直度、同軸度和各種跳動等。

(3)零部件間的相對運動精度。相對運動精度是產(chǎn)品中有相對運動的零部件之間在運動方向和運動位置上的精度。運動方向上的精度包括零部件間相對運動時的直線度、平行度和垂直度等。如機床溜板移動在水平面內(nèi)的直線度、尾座移動對溜板移動的平行度,以及主軸軸線對溜板移動的平行度等。運動位置精度即傳動精度是指內(nèi)聯(lián)系傳動鏈中,始末兩端傳動元件間相對運動精度。如:滾齒機的滾刀主軸與工作臺的相對運動精度和車床車螺紋時的主軸與刀架移動的相對運動精度。

(4)接觸精度。接觸精度是指兩配合表面、接觸表面和連接表面間達到規(guī)定的接觸面積大小與接觸點分布情況。它影響接觸剛度和配合質(zhì)量的穩(wěn)定性。如錐體配合、齒輪配合和導軌面之間均有接觸精度要求。從以上不難看出,各種裝配精度之間存在著一定的關(guān)系。接觸精度和配合精度是距離精度和位置精度的基礎,而位置精度又是相對運動精度的基礎。機器的裝配精度最終影響機器實際工作時的精度,即工作精度。例如,機床的裝配精度將直接影響在此機床上加工的零件精度。在機床的國家標準中,有直接用工作精度作為裝配精度的，如規(guī)定精車端面的平行度就是車床的工作精度。

7.1.2零件精度與裝配精度的關(guān)系

機器、部件等既然是由零件裝配而成的,那么,零件的制造精度是保證裝配精度的基礎,裝配工藝是保證裝配精度的方法和手段。例如,車床溜板移動在水平面內(nèi)的直線度,主要與溜板所借以移動的床身導軌本身的直線度和幾何形狀有關(guān),其次以溜板和床身導軌面間的配合接觸質(zhì)量有關(guān)。又如尾座移動對溜板移動的平行度要求主要取決于床身上溜板、尾座所借以移動的導軌之間的平行度(如圖7－4所示),當然還與導軌面間的配合接觸質(zhì)量有關(guān)。可見,這些精度基本上都是由床身這個基礎件來保證的。所以,零件的制造精度是保證裝配精度的基礎。

圖7-4床身導軌簡圖7.2裝配尺寸鏈

7.2.1裝配尺寸鏈概述

一臺機械設備從組裝、部裝、總裝,有很多裝配精度技術(shù)要求項目需要保證,在制訂產(chǎn)品的裝配工藝過程、確定裝配工序、解決生產(chǎn)中的裝配質(zhì)量問題時,都可用尺寸鏈的分析計算方法予以解決。圖7-5為車床主軸與尾座頂尖的裝配簡圖。為了保證尾座頂尖與車床主軸的等高要求,首先需要保證床頭箱部件主軸至導軌面的尺寸A1、底板尺寸A2與尾架至底板的尺寸A3,總裝時,這三個裝配尺寸與兩頂尖的等高要求(A0)就形成了裝配尺寸鏈。

圖7-5主軸中心與尾座套筒中心等高示意圖

從上面例子分析中可知,所謂裝配尺寸鏈,是指在機械設備的裝配關(guān)系中,由相互連接的零件或部件的設計尺寸或相互位置關(guān)系(同軸度、平行度、垂直度等)所形成的尺寸鏈。裝配尺寸鏈也是尺寸鏈,就其抽象意義與工藝尺寸鏈并無區(qū)別,也有增環(huán)、減環(huán)、封閉環(huán),并且,增、減環(huán)的判斷方法也相同,尺寸鏈的特點也相同,計算方法也相同。但就實際意義與工藝尺寸鏈有區(qū)別,工藝尺寸鏈的各個環(huán)是在同一個零件上,而裝配尺寸鏈的每個環(huán)則是各個不同零件或部件在裝配關(guān)系中的尺寸。工藝尺寸鏈的封閉環(huán)往往是基準不重合時形成的實際尺寸,而裝配尺寸鏈的封閉環(huán)往往是零件或部件裝配后形成的間隙或過盈等。

7.2.2裝配尺寸鏈的建立裝配尺寸鏈的建立是在裝配圖的基礎上,根據(jù)裝配精度的要求,找出與該項精度有關(guān)的零件及相應的有關(guān)尺寸,并畫出尺寸鏈圖。這是解決裝配精度問題的第一步,只有所建立的裝配尺寸鏈是正確的,求解它才有意義。建立裝配尺寸鏈的基本步驟如下:

(1)判別封閉環(huán)。如前所述,裝配精度即封閉環(huán)。為了正確地確定封閉環(huán),必須深入了解機器的使用要求及各部件的作用,明確設計人員對整機及部件所提出的裝配技術(shù)要求。

(2)查找組成環(huán)。裝配尺寸鏈的組成環(huán)是對機械設備或部件裝配精度有直接影響的環(huán)節(jié)。一般查找方法是取封閉環(huán)兩端為起點,沿著相鄰零件由近及遠地查找與封閉環(huán)有關(guān)的零件,直至找到同一個基準零件或同一基準表面為止。這樣,所有相關(guān)零件上直接影響封閉環(huán)大小的尺寸或位置關(guān)系,便是裝配尺寸鏈的全部組成環(huán),并且整個尺寸鏈系統(tǒng)要正確封閉。例如,圖7-5所示的裝配關(guān)系中,頭與尾座中心線的等高要求A0為封閉環(huán),按上述方法很快即可查出組成環(huán)為A1、A2和A3。

(3)畫出裝配尺寸鏈圖。根據(jù)分析,畫出裝配尺寸鏈圖(如圖7-5(b)所示),并判別出增環(huán)和減環(huán),便于進行求解。在封閉環(huán)精度一定時,尺寸鏈的組成環(huán)數(shù)越少,則每個環(huán)分配到的公差越大,這有利于減小加工的難度和成本的降低。因此,在建立裝配尺寸鏈時,要遵循最短路線(環(huán)數(shù)最少)原則,即應使每一相關(guān)零件僅有一個組成環(huán)列入尺寸鏈。

裝配尺寸鏈的計算類型有以下三種:

(1)正計算法。即已知組成環(huán)的尺寸和公差,求解封閉環(huán)的尺寸和公差。這類問題多出現(xiàn)在裝配工作、檢驗工作中,以便校驗產(chǎn)品是否合格。解正面問題比較簡單。

(2)反計算法。即已知封閉環(huán)的尺寸和公差,求解組成環(huán)的尺寸和公差。這類問題多出現(xiàn)在設計工作中,已知裝配精度要求,要設計各相關(guān)零件的精度。由于這時的已知數(shù)為一個,未知數(shù)為多個,故求解比較復雜。需要注意的是在分配各組成環(huán)公差時,可以采用等公差法、等精度法和經(jīng)驗法。等公差法是不論零件的相關(guān)尺寸大小如何,分配公差值卻是一樣的,不夠合理。等精度法是設定各組成環(huán)的精度相等,這樣在相同精度時,尺寸大者公差值大,尺寸小者公差值也小。此時,等精度法相對比較合理,但等精度法計算較復雜。

(3)中間計算法。即已知封閉環(huán)與部分組成環(huán)的尺寸和公差,求解其余組成環(huán)的尺寸和公差。這類問題在設計和工藝都有,許多反計算問題最后都是轉(zhuǎn)化為中間計算問題來求解的。7.3裝配方法7.3.1完全互換裝配法只要零件各個尺寸分別按尺寸要求制造,就能做到完全互換裝配。也就是說,機械零、部件經(jīng)加工與檢驗合格后,不再經(jīng)過任何選擇或修整,裝配起來后就能達到預先所規(guī)定的裝配精度和技術(shù)要求。這種裝配方法稱為完全互換裝配法。完全互換裝配的優(yōu)點是:裝配質(zhì)量穩(wěn)定可靠;裝配過程簡單,裝配效率高;對工人技術(shù)水平要求不高;易于組織流水作業(yè)和實現(xiàn)自動裝配;容易實現(xiàn)零部件的專業(yè)協(xié)作,成本低;便于備件供應及機械產(chǎn)品維修工作。不足之處是:當裝配精度要求較高,尤其是在組成環(huán)數(shù)較多時,組成環(huán)的制造公差規(guī)定得嚴,零件制造困難,加工成本高。完全互換裝配法適于在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)數(shù)較少或組成環(huán)數(shù)雖多但裝配精度要求不高的機械設備之中。要能采用完全互換裝配法,必須要按極值法解裝配尺寸鏈,滿足裝配尺寸鏈的封閉環(huán)公差等于或大于各組成環(huán)公差之和,其公式為(7-1)式中:TN為封閉環(huán)公差;TAi為增環(huán)公差；TAj為減環(huán)公差；n為尺寸鏈總環(huán)數(shù)；m為增環(huán)環(huán)數(shù)。在封閉環(huán)公差已定的情況下,如何向各組成環(huán)分配誤差呢?有以下兩種反計算的方法。1.等公差法按平均分配的簡單方法,使各組成環(huán)的公差都相等。即

(7-2)

以圖7-6為例,裝配精度技術(shù)要求為間隙N達到0～0.2mm,需確定組成環(huán)尺寸A1＝80mm、A2=50mm、A3=30mm等的公差。裝配后要求間隙N=0+0.2+0.2,按等公差方法計算則得

等公差法很簡單,但未考慮到各組成環(huán)公稱尺寸的大小,公差值平均分配,在實際中并不合理,使各組成環(huán)尺寸在零件加工時難度不一,當各組成環(huán)公稱尺寸相差大的情況下表現(xiàn)得更突出。

圖7-6完全互換法實例

2.等精度法等精度法在于:使各組成環(huán)分配誤差時,其尺寸精度等級一致;某組成環(huán)公稱尺寸較大,則分配到的誤差值也較大;另一組成環(huán)若公稱尺寸較小,則分配到的誤差值也較小。而它們的精度等級是相同的。最終封閉環(huán)的裝配精度要求也需得到保證。根據(jù)國家標準,零件尺寸公差與其基本尺寸有如下關(guān)系:(7-3)式中:T為零件尺寸公差(μm);D為零件尺寸所屬尺寸段的幾何平均尺寸(mm);a為精度系數(shù)(無量綱),參考表7-1;I為公差單位(μm),參考表7-2。

表7-1標準公差及精度系數(shù)采用了等精度分配原則,應該有

(7-4)將(7-3)式與(7-4)式代入(7-1)式就可得

(7-5)表7-2尺寸分段的公差單位

以圖7-6為例。A1＝80的IA1＝1.86;A2＝50的IA2＝1.56;A3＝30的IA3＝1.31。

查表7-1確定a＝40,即精度等級為IT9。進一步算得各組成環(huán)公差為

因為所取精度系數(shù)標準值40小于計算值a′＝42.28,故

小于TN值0.2。

各組成環(huán)的極限偏差按“入體原則”確定,則

零件加工時按以上規(guī)定的偏差加工,對每個組成環(huán)來說,精度等級相同,但公差數(shù)值不同,這種公差分配比前法要合理一些。組成環(huán)加工時滿足以上要求后,裝配時就可以不經(jīng)任何選擇和修整,裝配間隙N就能保證為0～0.2mm的要求。

由于完全互換裝配法,是按照極值法決定零件尺寸公差的,因此,分配給零件的公差較小,零件的加工精度要求較高。特別是在裝配精度要求較高,即封閉環(huán)公差小時;或者是尺寸鏈環(huán)數(shù)n較多時,零件的加工精度很高,造成加工困難,甚至常常超出現(xiàn)有工藝技術(shù)水平而無法實現(xiàn);或者提高加工成本,經(jīng)濟上很不合算。所以完全互換裝配法適用于大批大量生產(chǎn)中,裝配精度要求不高,或尺寸鏈環(huán)數(shù)少的場合。根據(jù)概率論和數(shù)理統(tǒng)計學知識可知,在一個穩(wěn)定的加工工藝系統(tǒng)中進行大批大量的加工,零件加工誤差出現(xiàn)極值的概率是相當小的。在裝配時,不作挑選,各零件的誤差同時為極值,發(fā)生“最差組合”的概率則更小?！白畈罱M合”有兩種狀態(tài):

(1)所有的增環(huán)全部出現(xiàn)最大值和所有的減環(huán)全部出現(xiàn)最小值,即封閉環(huán)達最大極值;

(2)所有的增環(huán)全部出現(xiàn)最小值和所有減環(huán)全部出現(xiàn)最大值,即封閉環(huán)達最小極值。若零件公差越大,尺寸鏈環(huán)數(shù)越多,裝配時各零件尺寸的“最差組合”的概率更加微小,完全有理由忽略不計。

7.3.2部分互換裝配法用完全互換法裝配,裝配過程雖然簡單,但它是根據(jù)增環(huán)、減環(huán)同時出現(xiàn)極值情況來建立封閉環(huán)與組成環(huán)之間的尺寸關(guān)系的,由于組成環(huán)分得的制造公差過小常使零件加工產(chǎn)生困難。實際上,在一個穩(wěn)定的工藝系統(tǒng)中進行成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)時,零件尺寸出現(xiàn)極值的可能性極小;裝配時,所有增環(huán)同時接近最大(或最小),而所有減環(huán)又同時接近最小(或最大)的可能性極小,可以忽略不計。完全互換法裝配以提高零件加工精度為代價來換取完全互換裝配,有時是不經(jīng)濟的。部分互換裝配法又稱不完全互換裝配法,其實質(zhì)是將組成環(huán)的制造公差適當放大,使零件容易加工,這會使極少數(shù)產(chǎn)品的裝配精度超出規(guī)定要求,但這是小概率事件,很少發(fā)生。從總的經(jīng)濟效果分析,仍然是經(jīng)濟可行的。

部分互換裝配方法的優(yōu)點是:與完全互換法裝配相比,組成環(huán)的制造公差較大,零件制造成本低;裝配過程簡單,生產(chǎn)效率高。不足之處是:裝配后有極少數(shù)產(chǎn)品達不到規(guī)定的裝配精度要求,須采取相應的返修措施。部分互換裝配方法適于在大批大量生產(chǎn)中裝配那些裝配精度要求較高且組成環(huán)數(shù)又多的機器結(jié)構(gòu)。從概率論中得知:各獨立隨機變量的均方根偏差σi與這些隨機變量之和的均方根偏差σN之間的關(guān)系為

(7-6)或有

解尺寸鏈時,是以誤差量或公差量來進行計算的。因此,要將均方根偏差的(7－6)式作一定的轉(zhuǎn)換。當零件加工尺寸呈正態(tài)分布曲線時,其尺寸分散范圍ωi與均方根偏差σi有下列關(guān)系:(7-7)

ki的數(shù)值可查有關(guān)誤差統(tǒng)計分析表。例如:零件尺寸呈正態(tài)分布ki為1;三角形分布為1.22;均勻分布為1.73;偏態(tài)分布為1.17等。

當零件尺寸不是正態(tài)分布時,需引入一個相對分布系數(shù)ki,就有

一般情況下,當組成環(huán)的數(shù)目足夠大,約為6以上時,不論各組成環(huán)尺寸為何種分布狀態(tài),而封閉環(huán)的尺寸分布都趨于正態(tài)分布。因此,可得下式

(7-8)當然,在各組成環(huán)的分布偏離正態(tài)分布不很遠的情況下,還可以近似來計算。各組成環(huán)取同一相對分布系數(shù)的平均值km＝1.5。則(7-8)式簡化為

當各組成環(huán)均呈正態(tài)分布時,則(7-8)式更簡化為

(7-9)1.等公差法若使各組成環(huán)的公差分配均勻,則應按下式計算

(7-10)

可見,與極值法相比,用概率法已將各組成環(huán)的平均公差擴大了倍。

2.等精度法使各組成環(huán)尺寸的精度系數(shù)相等均為a′將(7-3)式與(7-4)式的關(guān)系代入(7-9)式,即得

(7-11)式中的IAi為尺寸鏈中各組成環(huán)的公差單位。如若各組成環(huán)不呈正態(tài)分布,則需代入(7-8)式后得下式

仍然以圖7-6為例。(1)用部分互換裝配法的等公差分配法,各組成環(huán)公差為

(2)用部分互換裝配法的等精度法,有

取標準值a為64,即精度等級IT10級,則

7.3.3選擇裝配法

1.直接選配法直接選配法是由裝配工人從許多待裝的零件中,憑經(jīng)驗挑選合適的零件通過試湊進行裝配的方法。這種方法的優(yōu)點是簡單,零件不必事先分組,但裝配中挑選零件的時間長,裝配質(zhì)量取決于工人的技術(shù)水平,不宜用于節(jié)拍要求較嚴的大批量生產(chǎn)。

2.分組裝配法分組裝配法是在大批大量生產(chǎn)中,將產(chǎn)品各配合副的零件按實測尺寸分組,裝配時按組進行互換裝配以達到裝配精度的裝配方法。分組裝配在單件或小批量機床裝配中用得很少,但在內(nèi)燃機、軸承等大批大量生產(chǎn)中有一定應用。例如,圖7-7(a)表示出了活塞與活塞銷的連接情況。根據(jù)裝配技術(shù)要求,活塞銷孔與活塞銷外徑在冷態(tài)裝配時應有0.0025～0.0075mm的過盈量。與此相應的配合公差僅為0.005mm。若活塞與活塞銷采用完全互換法裝配,且銷孔與活塞直徑公差按“等公差”分配,則它們的公差只有0.0025mm。如果上述配合采用基軸制原則,則活塞銷外徑尺寸d=280-0.0025mm,相應的銷孔直徑D=28-0.0050-0.0076mm。顯然,制造這樣精確的活塞銷和活塞孔是很困難的,也是不經(jīng)濟的。生產(chǎn)中采用的辦法是先將上述公差值都增大4倍(d=￠280-0.010mm,D=￠28-0.005-0.015mm)這樣即可采用高效率的無心磨和金剛鏜去分別加工活塞銷外圓和活塞銷孔,然后用精密量儀進行測量,并按尺寸大小分成4組,涂上不同的顏色,以便進行分組裝配。具體分組情況見表7-3。圖7-7活塞與活塞銷連接

表7-3活塞銷和活塞銷孔分組尺寸

(mm)從該表可以看出,各組的公差和配合性質(zhì)與原來要求相同。采用分組互換裝配時應注意以下幾點。

(1)為了保證分組后各組的配合精度和配合性質(zhì)符合原設計要求,配合件的公差應當相等,公差增大的方向要相同,增大的倍數(shù)要等于以后的分組數(shù),如圖7-6(b)所示。

(2)分組數(shù)不宜多,多了會增加零件的測量和分組工作量,并使零件的儲存、運輸及裝配等工作復雜化。

(3)分組后各組內(nèi)相配合零件的數(shù)量要相符,形成配套,否則會出現(xiàn)某些尺寸零件的積壓浪費現(xiàn)象。

3.復合選配法復合選配法是直接選配與分組裝配的綜合裝配法,即預先測量分組,裝配時再在各對應組內(nèi)憑工人經(jīng)驗直接選配。這一方法的特點是配合件公差可以不等,裝配質(zhì)量高,且速度較快,

能滿足一定的節(jié)拍要求。在發(fā)動機裝配中,氣缸與活塞的裝配多采用這種方法。

7.3.4修配裝配法

1.單件修配法這種方法是將零件按經(jīng)濟精度加工后,裝配時將預定的修配環(huán)用修配加工來改變其尺寸,以保證裝配精度。如圖7-5所示,臥式車床前后頂尖對床身導軌的等高要求為0.06mm(只許尾座高),此尺寸鏈中的組成環(huán)有3個:主軸箱主軸中心到底面高度A1=201mm,尾座底板厚度A2=49mm,尾座頂尖中心到底面距離A3=156mm,A1為減環(huán),A2、A3為增環(huán)。

若用完全互換法裝配,則各組成環(huán)平均公差為

這樣小的公差將使加工變得困難，所以一般采用修配法，各組成環(huán)仍按經(jīng)濟精度加工。根據(jù)鏜孔的經(jīng)濟加工精度，取TA1=0.lmm，TA3=0.lmm，根據(jù)半精刨的經(jīng)濟加工精度，取TA2=0.15mm。由于在裝配中修刮尾座底板的下表面是比較方便的，修配面也不大，所以選尾座底座板為修配件。這樣小的公差將使加工變得困難,所以一般采用修配法,各組成環(huán)仍按經(jīng)濟精度加工。根據(jù)鏜孔的經(jīng)濟加工精度,取TA1=0.1mm,TA3=0.1mm,根據(jù)半精刨的經(jīng)濟加工精度,取TA2=0.15mm。由于在裝配中修刮尾座底板的下表面是比較方便的,修配面也不大,所以選尾座底座板為修配件。組成環(huán)的公差一般按“單向入體原則”分布,此例中A1、A3系中心距尺寸,故采用“對稱原則”分布,A1=(205±0.05)mm,A3=(156±0.05)mm。至于A2的公差帶分布,要通過計算確定。修配環(huán)在修配時對封閉環(huán)尺寸變化的影響有兩種情況:一種是使封閉環(huán)尺寸變大,另一種是使封閉環(huán)尺寸變小。因此修配環(huán)公差帶分布的計算也相應分為兩種情況。圖7-8所示為封閉環(huán)公差帶與各組成環(huán)(含修配環(huán))公差放大后的累積誤差之間的關(guān)系。圖中T0、L0max、L0min分別為封閉環(huán)公差和極限尺寸;T0′、L0max′、L0min′分別為各組成環(huán)的累積誤差和極限尺寸;Fmax為最大修配量。圖7-8封閉環(huán)公差帶與組成環(huán)累計誤差的關(guān)系

當修配結(jié)果使封閉環(huán)尺寸變大時,簡稱“越修越大”,從圖7-8(a)可知

(7-12)

當修配結(jié)果使封閉環(huán)尺寸變小,簡稱“越修越小”,從圖7-8(b)可知

(7-13)上例中,修配尾座底座板的下表面,使封閉環(huán)尺寸變小,因此應按求封閉環(huán)最小極限尺寸的公式計算,即

因為TA2=0.15mm,所以

修配加工是為了補償組成環(huán)累積誤差與封閉環(huán)公差超差部分的誤差,所以最多修配量

而最小修配量為0。考慮到車床總裝時,尾座底板與床身配合的導軌面還需配刮,則應補充修正,取最小修刮量為0.05mm修正后的A2尺寸為49+0.15+0.30mm,此時最多修配量為0.34mm。

2.合并修配法這種方法是將兩個或多個零件合并在一起進行加工修配。合并加工所得的尺寸可看做一個組成環(huán),這樣減少了組成環(huán)的環(huán)數(shù),就相應減少了修配的勞動量。如上例中,為減少對尾座底板的修配量,一般先把尾座和底板的配合面加工后,配刮橫向小導軌,然后再將兩者裝配為一體,以底板的底面為基準,鏜尾座的套筒孔,直接控制尾座套筒孔至底板底面的尺寸公差,這樣組成環(huán)A2、A3合并成一環(huán),仍取公差為0.1mm,其最多修配量Fmax=∑TAi-TA0=0.0+0.1-0.06=0.14(mm)。修配工作量相應減少了。

3.自身加工修配法

在機床制造中,有一些裝配精度要求是在總裝時利用機床本身的加工能力“自己加工自己”,可以很簡捷地解決,這即是自身加工修配法。例如圖7-9所示,在轉(zhuǎn)塔車床裝配中,要求轉(zhuǎn)塔上6個安裝刀架的大孔中心線必須保證和機床主軸回轉(zhuǎn)中心線重合,而6個平面又必須和主軸中心線垂直。若將轉(zhuǎn)塔作為單獨零件加工出這些表面,在裝配中達到上述兩項要求,是非常困難的。當采用自身加工修配法時,這些表面在裝配前不進行加工,而是在轉(zhuǎn)塔裝配到機床上后,在主軸上裝鏜桿,使鏜刀旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)塔作縱向進給運動,依次精鏜出轉(zhuǎn)塔上的6個孔;再在主軸上裝一個能徑向進給的小刀架,刀具邊旋轉(zhuǎn)邊徑向進給,依次精加工出轉(zhuǎn)塔的6個平面。這樣可很方便地保證上述兩項精度要求。

圖7-9轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔自身加工修配

7.3.5調(diào)整裝配法

1.可動調(diào)整法用改變調(diào)整件的位置來達到裝配精度的方法,叫做可動調(diào)整裝配法。調(diào)整過程中不需要拆卸零件,比較方便。采用可動調(diào)整裝配法可以調(diào)整由于磨損、熱變形、彈性變形等所引起的誤差,所以它適用于高精度和組成環(huán)在工作中易于變化的尺寸鏈。機械制造中采用可動調(diào)整裝配法的例子較多。例如圖7-10(a)是依靠轉(zhuǎn)動螺釘調(diào)整軸承外環(huán)的位置以得到合適的間隙;圖7-10(b)是用調(diào)整螺釘通過改變鑲條6的位置來保證車床溜板和床身導軌之間的間隙;圖7-10(c)是通過轉(zhuǎn)動調(diào)整螺釘,使斜楔塊上、下移動來保證螺母和絲杠之間的合理間隙。

圖7-10可動調(diào)整

2.固定調(diào)整法在以裝配精度要求為封閉環(huán)建立的裝配尺寸鏈中,組成環(huán)均按加工經(jīng)濟精度制造,由于擴大組成環(huán)制造公差帶來的封閉環(huán)尺寸變動范圍超差,可通過更換不同尺寸的固定調(diào)整環(huán)進行補償,最終達到裝配精度要求。這種裝配方法,稱為固定調(diào)整裝配方法。固定調(diào)整裝配方法適于在大批大量生產(chǎn)中裝配那些裝配精度要求較高的機器結(jié)構(gòu)。在產(chǎn)量大、裝配精度要求較高的場合,調(diào)整件還可以采用多件拼合的方式組成。這種調(diào)整裝配方法比較靈活,它在汽車、拖拉機生產(chǎn)中廣泛應用。

固定調(diào)整法是按一定尺寸分級制造一套專用的固定調(diào)節(jié)零件。如墊片、墊圈、軸套等。裝配時選擇某一個合適的尺寸分級的調(diào)節(jié)件,加入裝配結(jié)構(gòu)作為補償,從而達到原裝配精度。其過程如下:

(1)根據(jù)經(jīng)驗或有關(guān)機械加工工藝手冊,確定各組成環(huán)的經(jīng)濟加工精度下的公差值;

(2)求出擴大后的封閉環(huán)公差TN′;

(3)算出封閉環(huán)的超差量Δ=TN′-TN;

(4)確定或增設調(diào)節(jié)環(huán),其尺寸為Ak、公差為Tk;

(5)求調(diào)節(jié)環(huán)零件的尺寸分級數(shù)值,即

(7-14)

(6)按照計算出的分級尺寸,制造一套調(diào)節(jié)環(huán)零件,供裝配時選用。如圖7-11所示的CA6140機床主軸局部雙聯(lián)齒輪的軸向裝配結(jié)構(gòu)。

圖7-11車床主軸雙聯(lián)齒輪的裝配結(jié)構(gòu)

要求的間隙量N＝0.05～0.20mm。圖7-12為其裝配尺寸鏈圖。各尺寸為A1＝15mm,A2＝8.5mm,A3＝95mm,A4＝2.5mm,墊片厚度Ak＝9mm。圖7-12裝配尺寸鏈

如用完全互換等公差,則各組成環(huán)分配到的公差,顯然不合適。改用固定調(diào)節(jié)法,Ak為調(diào)節(jié)環(huán)。按經(jīng)濟加工精度各零件尺寸及公差擴大為

Ak的公差定為0.03mm,則有

擴大后的封閉環(huán)公差也增大為

＝0.15十0.10十0.10十0.12＝0.47mm；

超差值,即補償量

Δ＝0.47一0.15＝O.32mm分級組數(shù)，

，取整數(shù)為4。

表7-4間隙尺寸分級與調(diào)整片厚度分檔

(mm)

3.誤差抵消調(diào)整法誤差抵消調(diào)整法是通過調(diào)整某些相關(guān)零件誤差的方向,使其互相抵消。這樣,各相關(guān)零件的尺寸公差可以擴大,同時又保證了裝配精度。圖7-13所示為用這種方法裝配的鏜模實例。圖中要求裝配后二鏜套孔的中心距為100±0.015mm,如用完全互換裝配法制造則要求模板的孔距誤差和二鏜套內(nèi)、外圓同軸度誤差之總和不得大于±0.015mm,設模板孔距按100±0.009mm,鏜套內(nèi)、外圓的同軸度允差按0.003mm制造,則無論怎樣裝配均能滿足裝配精度要求。但其加工是相當困難的,因而需要采用誤差抵消裝配法進行裝配。

圖7-13鏜模板裝配尺寸分析

圖7-13中O1、O2為鏜模板孔中心,O1′、O2′為鏜套內(nèi)孔中心。裝配前先測量各零件的尺寸誤差及位置誤差,并記上誤差的方向,在裝配時有意識地將鏜套按誤差方向轉(zhuǎn)過α1、α2角,則裝配后二鏜套孔的孔距為設O1O2=100.015mm,二個鏜套孔內(nèi)、外圓同軸度為0.015mm,裝配時令α1=60°、α2=120°,則表7-55種裝配方法適用范圍及應用實例

7.4裝配工藝規(guī)程的制訂

1.研究產(chǎn)品裝配圖和裝配技術(shù)條件審核產(chǎn)品圖紙的完整性、正確性;對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)作裝配尺寸鏈分析,主要裝配技術(shù)條件要逐一進行研究分析,包括所選用的裝配方法、相關(guān)零件的相關(guān)尺寸等,以便把產(chǎn)品分解為可獨立進行裝配的“裝配單元”,方便地組織裝配生產(chǎn)的平行、流水作業(yè);對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)作結(jié)構(gòu)工藝性分析。發(fā)現(xiàn)問題,應及時提出,并同有關(guān)工程技術(shù)人員商討圖樣修改方案,報主管領導審批。

2.確定裝配的組織形式

(1)固定式裝配。全部裝配工作都在固定工作地進行,這種裝配方式稱作固定式裝配。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模,固定式裝配又可分為集中式固定裝配和分散式固定裝配。按集中式固定裝配形式裝配,整臺產(chǎn)品的所有裝配工作都由一個工人或一組工人在一個工作地集中完成。它的工藝特點是:裝配周期長,對工人技術(shù)水平要求高,工作地面積大。按分散式固定裝配形式裝配,整臺產(chǎn)品的裝配分為部裝和總裝,各部件的部裝和產(chǎn)品總裝分別由幾個或幾組工人同時在不同工作地分散完成。它的工藝特點是:產(chǎn)品的裝配周期短,裝配工作專業(yè)化程度較高。集中式固定裝配多用于單件小批生產(chǎn);在成批生產(chǎn)中裝配那些重量大、裝配精度要求較高的產(chǎn)品(例如車床、磨床)時,有些工廠采用固定流水裝配形式進行裝配,裝配工作地固定不動,裝配工人帶著工具沿著裝配線上一個個固定式裝配臺重復完成某一裝配工序的裝配工作。

(2)移動式裝配。被裝配產(chǎn)品(或部件)不斷地從一個工作地移動到另一個工作地,每個工作地重復地完成某一固定的裝配工作,這種裝配方式稱作移動式裝配。移動式裝配又有自由移動式和強制移動式兩種,前者適于在大批大量生產(chǎn)中裝配那些尺寸和重量都不大的產(chǎn)品或部件;強制移動式裝配又可分為連續(xù)移動和間歇移動兩種方式,連續(xù)移動式裝配不適于裝配那些裝配精度要求較高的產(chǎn)品。裝配組織形式的選擇主要取決于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(包括尺寸、重量和裝配精