1、2014-11-28工业生产过程工业生产过程机器装配工艺及其精度要求机器装配工艺及其精度要求 ZZQ2014-11-28本节课内容：本节课内容：l机械装配工艺概述。l机器结构的装配工艺性。l装配工艺规程概述。l机器的装配精度要求和装配尺寸链。2014-11-28今天的课程学完后，预期学习结果今天的课程学完后，预期学习结果：l熟悉与机械装配有关的基本概念；l熟悉对机器结构的装配工艺性要求；l了解装配工艺规程的主要内容和设计步骤等；l熟悉机器的装配精度要求；l了解机器的装配精度与零件加工精度之间的关系；l熟悉装配尺寸链的基本概念。2014-11-28CDIOCDIO相关能力在今天课程中的培养：相关
2、能力在今天课程中的培养：l应用基础科学知识与工程基础知识，实行工程推理和解决问题的能力；l通过对机械装配过程中各相关问题的了解，提高在企业和社会环境中，完成设计实施过程和将零件装配成大组件过程的各种具体能力；l对各项学习任务进行合理的时间安排，有效高质量地完成。2014-11-28机械装配工艺基础机械装配工艺基础l机械产品都是由若干零件和部件组成。根据技术要求将有关的零件组合成部件，或将有关的零件和部件组合成机器的过程称为装配，前者称为部件装配，后者称为总装配。l本章学习一般机器的装配工艺规程；保证装配精度的各种装配方法；以及根据机器或部件的需要，选择合适的装配方法并合理设计各零件的尺寸及其精
3、度。2014-11-28案例导入案例导入l 主铀箱主轴与尾座套筒中心线等高结构示意图主铀箱主轴与尾座套筒中心线等高结构示意图l 1一主轴箱 2一尾座 3一尾座底板 4一床身l图示为车床装配结构示意图，分析其结构的装配工艺性如何？怎样设计其装配工艺？应该采用什么方法装配？各零件的尺寸、公差和偏差应怎样确定和保证？2014-11-28机器装配的基本概念机器装配的基本概念l装配单元装配单元能进行独立装配的机器组成单元。对结构较复杂的机器，常根据其结构特点，划分为若干能进行独立装配的部分。l零件零件组成机器的最小单元。零件般先装配成套件、组件或部件后才进入机器总装配，直接装入机器的零件并不太多。l套件
4、套件在一个基准零件上，装上一个或若干个零件构成的装配单元。套件是最小的装配单元，套件的装配工作简称为套装套装。l如图装配式齿轮，由于制造工艺的原因，分成两个零件，在基准零件1上套装齿轮3并用铆钉2固定。2014-11-28机器装配的基本概念机器装配的基本概念l组件组件在一个基准零件上，装上一个或若干个套件和零件构成的装配单元。组件的装配工作简称为组装组装。l部件部件在一个基准零件上，装上若干个组件、套件和零件构成的装配单元。部件装配也简称为部装部装。l机器机器在一个基准零件上，装上若干个部件、组件、套件和零件构成。形成机器的装配称为总装配总装配。2014-11-28装配系统图装配系统图l在装配
5、工艺规程制订过程中，表明产品零、部件间相互装配关系、装配流程及装配顺序的示意图称为装配系统图。每个零件用一个方框来表示，内容有零件名称、编号及数量。这种方框不仅可以表示零件，也可以表示套件、组件和部件等装配单元。装配系统图主要用于大批大量生产中。2014-11-28套套件装配系统图件装配系统图2014-11-28组组件装配系统图件装配系统图2014-11-28部部件装配系统图件装配系统图2014-11-28机器装配系统图机器装配系统图2014-11-28装配工艺实例装配工艺实例2014-11-28装配工艺实例装配工艺实例2014-11-28机器结构的装配工艺性机器结构的装配工艺性l装配工艺性是
6、指设计的机器结构装配的可行性和经济性。装配工艺性好，是指装配时操作方便，生产率高。l根据机器的装配实践和装配工艺的需要对机器结构的装配工艺性提出以下要求：l能分成独立的装配单元能分成独立的装配单元是装配工艺性的重要标志之一。把机器分成若干独立的装配单元，是为使各项装配工作能平行进行，最大限度缩短机器的装配周期。2014-11-28机器结构的装配工艺性机器结构的装配工艺性l减少装配时的修配和机械加工减少装配时的修配和机械加工在装配过程中，对零部件进行修配的工作多数是手工操作，技术要求高。（但在小批量生产中，装配时对零部件进行修配，能有效降低零件的加工精度要求，即装配工艺性与机器精度要求有很大关系
7、，后面将详述）。l机器结构应便于装配和拆卸机器结构应便于装配和拆卸如组件的几个表面不应该同时装入基准零件的配合孔中，而应该先后依次进入装配等。2014-11-28能分成独立的装配单元能分成独立的装配单元l图示的转塔车床，原先结构的装配工艺性较差：机床的快速行程轴的一端装在箱体5内，轴上装有一对圆锥滚子轴承和一个齿轮，轴的另一端装在拖板的操纵箱l内，这种结构装配起来很不方便。l 转塔车床的两种结构比较转塔车床的两种结构比较l 1一操纵箱 2一光轴 3一联轴器 4一阶梯轴 5一箱体2014-11-28能分成独立的装配单元能分成独立的装配单元l图示为轴的装配，当轴上齿轮直径大于箱体轴承孔时(图a)，
8、轴上零件需依次在箱内装配。当齿轮直径小于轴承孔时(图b)，轴上零件可在组装成组件后，一次装入箱体内，从而简化装配过程，缩短装配周期。2014-11-28能分成独能分成独立的装配立的装配单元单元l图示为传动齿轮箱的两种不同结构图示为传动齿轮箱的两种不同结构，图a）中各齿轮轴系分别装配在大箱体上，装配过程十分不便。如将大箱体改为图b）的形式，传动齿轮轴系装配在分离的小齿轮箱内，成为独立的装配单元。这样，既提高了装配的劳动生产率，又便于以后的维修。2014-11-28能分成独立的装配单元能分成独立的装配单元2014-11-28减少装配时的修配和机械加工减少装配时的修配和机械加工l多数机器在装配过程中
9、，要对某些零部件进行修配，这些工作多数由手工操作，不仅要求技术水平高，还难以掌握工作量，故在机器结构设计时，应尽量减少装配时的修配工作量。l图示车床主轴箱与床身的不同装配结构形式不同装配结构形式，主轴箱如采用图a）所示山形导轨定位，装配时，基准面修刮工作量很大，若采用图b）所示平导轨定位，则装配工艺得到明显的改善。2014-11-28减少装配时的修配和机械加工减少装配时的修配和机械加工l图示为圆锥齿轮两种不同的轴向定位结构形式。其中图a）是采用修配轴肩的方式调整圆锥齿轮的啮合间隙，改为图b）由削面圆销定位结构后，只需修刮圆销的削面就可以调整圆锥齿轮的啮合间隙。显然，图b）所示结构的修配工作量要
10、比图a）所示的要少得多。2014-11-28减少装配时的修配和机械加工减少装配时的修配和机械加工l图示两种不同的轴上油孔润滑结构，图a）所示结构需要在轴合装配后，在箱体上配钻油孔，使装配产生机械加工工作量。图b）所示结构改在轴套上预先加工好油孔，便可消除装配时的机械加工工作量。2014-11-28减少装配时的修配和机械加工减少装配时的修配和机械加工l图示两种活塞连接结构两种活塞连接结构，将图a）活塞上配钻销孔的销钉连接改为图b）所示的螺纹连接，从根本上取消了装配中的机械加工2014-11-28机器结构应便于装配和拆卸机器结构应便于装配和拆卸l机器的结构设计应使装配工作简单、方便。其重要的一点是
11、组件的几个表面不应该同时装入基准零件(如箱体零件)的配合孔中，而应该先后依次进入装配。2014-11-28机器结构应便于装配和拆机器结构应便于装配和拆卸卸2014-11-28机器结构应便于装配和拆卸机器结构应便于装配和拆卸2014-11-28机器结构应便于装配和拆卸机器结构应便于装配和拆卸2014-11-28机器结构应便于装配和拆卸机器结构应便于装配和拆卸2014-11-28装配工艺规程装配工艺规程概述概述 l装配工艺规程是指导装配生产的主要技术文件。设计装配工艺规程是生产技术准备工作的主要内容之一。l合理的装配工艺规程对保证装配质量、提高装配生产效率、缩短装配周期、减轻工人劳动强度、缩小装配
12、占地面积、降低生产成本等都有重要的影响。2014-11-28装配工艺规程主要内容装配工艺规程主要内容l划分装配单元，确定装配方法l拟定装配顺序，划分装配工序l计算装配时间定额l确定各工序装配技术要求、质量检查方法和检查工具l确定装配时零、部件的输送方法及所需要的设备和工具l选择和设计装配过程中所需的工具、夹具和专用设备2014-11-28制定装配工艺规程的原则制定装配工艺规程的原则l保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用寿命。l合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工劳动量，缩短装配周期，提高装配效率。l尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率。l要尽量减少装配工作所占的成本。20
13、14-11-28制定装配工艺规程的原始资料制定装配工艺规程的原始资料l机器的装配图及验收技术标准 包括总装图和部件装配图，并能清楚地表示出：所有零件相互连接的结构视图和必要的剖视图；零件的编号；装配时应保证的尺寸；配合件的配合性质及精度等级；装配的技术要求；零件的明细表等。为在装配时对某些零件进行补充机械加工和核算装配尺寸链，有时还需要某些零件图。l机器的生产纲领 生产纲领决定了产品的生产类型。生产类型不同，装配的生产组织形式、工艺方法、工艺过程的划分、工艺装备的多少、手工劳动的比例均有很大不同。l生产条件 应了解工厂的装配工艺装备、工艺方法、工人技术水平、装配车间面积等。2014-11-28
14、装配工艺规程的设计步骤装配工艺规程的设计步骤l研究机器的装配图及验收技术标准审核图纸的完整性、正确性；分析机器结构的装配工艺性；审核机器的装配技术要求和验收标准；分析与计算机器的装配尺寸链等。l确定装配方法与组织形式主要依据机器的结构特点(尺寸和重量等)和生产纲领，并考虑工厂现有的生产技术条件和设备。l划分装配单元，确定装配顺序将机器划分为套件、组件及部件等装配单元是制定装配工艺规程时最重要的一个步骤。它对大批大量生产结构复杂的机器尤为重要。2014-11-28装配工艺规程的设计步骤装配工艺规程的设计步骤l划分装配工序确定工序集中与分散的程度；划分装配工序，确定工序内容；确定各工序所需的设备和
15、工具；制定各工序装配操作规范；制定各工序装配质量要求与检测方法；确定工序时间定额，平衡各工序节拍。l编制装配工艺文件单件小批生产时，只绘制装配系统图；成批生产时，还要制定部件装配、总装的装配工艺卡（写明工序次序，简要工序内容，设备名称，工夹具名称与编号，工人技术等级和时间定额等）。2014-11-28机器的装配精度机器的装配精度要求要求l几何精度几何精度即机器中相关零部件间的距离尺寸精度和相互位置精度。如车床主轴箱中各轴中心距尺寸精度及平行度等。l运动精度运动精度即机器中相对运动零部件之间的相对运动精度。包括机器回转部件的回转精度、部件间相对运动的平行度和垂直度等，如车床溜板在导轨上的移动精度
16、即车床溜板移动轨迹对车床主轴中心线的平行度；也包括机器传动精度，如车螺纹时装在车床主轴上的工件与螺纹车刀之间的相对运动关系。l配合精度配合精度包括配合表面间的配合质量和接触质量。配合质量是指零件配合表面之间达到要求的配合间隙或过盈的程度，它影响配合的性质。接触质量是指两配合或连接表面间达到要求的接触面积大小和接触点分布的程度，它影响接触刚度，也间接影响配合质量。2014-11-28机器的几何精度机器的几何精度要求要求2014-11-28机器的几何精度机器的几何精度要求要求2014-11-28机器的运动精度机器的运动精度要求要求2014-11-28机器的装配精度与零件机器的装配精度与零件加工精度
17、之间的关系加工精度之间的关系 l零件的加工精度，特别是关键零件的加工精度在很大程度上影响机器的装配精度。l单件自保单件自保由一个零件的加工精度来保证某项装配精度要求的情况。l多件相关多件相关许多装配精度要求与多个零件有关，涉及这些零件的相关加工精度，情况要复杂得多，需用装配尺寸链来解决。2014-11-28单件单件自保自保l例如，在卧式车床装配中，要满足尾座移动对溜板移动的平行度要求，只要保证床身上溜板移动时导轨A与尾座移动的导轨B相互平行即可，如图所示。这种由一个零件的精度来保证某项装配精度的情况，称为“单件自保”。2014-11-28多件相关多件相关l保证这种类型的装配精度要复杂得多。20
18、14-11-28影响装配精度的因素影响装配精度的因素l零件的加工精度零件的加工精度高则机器的装配精度易保证，但零件的加工精度过高可能使加工成本过高，这是一个需重点解决的问题；l配合质量和接触质量零件之间的配合质量和接触质量需达到设计图纸要求；l零件的变形力、热、内应力等均引起零件的变形，导致装配精度的下降；l零件的平衡旋转零件，尤其是高速旋转零件的不平衡质量会严重影响机器的装配精度。2014-11-28零件加工精度的影响零件加工精度的影响2014-11-28零件之间的配合质量零件之间的配合质量和接触质量的影响和接触质量的影响2014-11-28其它影响因素其它影响因素2014-11-28装配尺
19、寸链概述装配尺寸链概述 l在机器的装配关系中，由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链，称为装配尺装配尺寸链寸链。l装配时要保证的装配精度要求就是装配尺寸链的封闭环封闭环。装配精度(封闭环)是零部件装配后形成的尺寸或位置关系。l要保证机器的装配精度，必须了解各相关零件之间内在的尺寸联系，通过装配尺寸链，可以定量分析各尺寸间的内在联系，以确定为达到装配精度，各零件所需达到的尺寸和加工精度加工精度。l在装配关系中，对装配精度有直接影响的零、部件的尺寸和位置关系，都是装配尺寸链的组成环组成环。与工艺尺寸链一样，装配尺寸链的组成环也分为增环增环和减环减环。2014-11-28装配尺装配尺寸链例寸链
20、例l如图a）表示轴、孔配合的装配关系，装配后要求轴孔存在一定的间隙。轴孔间的间隙A就是该尺寸链的封闭环，其尺寸链图如b）所示。A1为增环，A2为减环。2014-11-28装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立l查找影响装配精度的组成环是正确解算装配尺寸链的关键。l首先根据装配精度要求确定封闭环。再取封闭环两端的任一个零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为查找的线索，分别找出影响装配精度要求的相关零件(组成环)，直至找到同一基准零件，甚至是同一基准表面为止。这一过程与查找工艺尺寸链的跟踪法在实质上是一致的。2014-11-28装配尺装配尺寸链的寸链的建立建立l图a）所示为尾架顶尖套的装配
21、图。要求后盖装入后，螺母在套筒内的轴向窜动不大于某一值，可建立两个尺寸链，图b）与c）。图b）中尺寸链的组成环有3个，图c）的尺寸链中有4个组成环，而组成该间隙的零件只有3个，因此，图b）正确。2014-11-28装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立2014-11-28装配尺寸链的计算方法装配尺寸链的计算方法l装配尺寸链的计算可分为正计算和反计算。已知装配尺寸链中有关零部件的基本尺寸及其偏差，要计算装配精度(封闭环)时，称为反计算，用于对已设计好的图样进行校核验算。当已知装配精度(封闭环)，要求影响该项装配精度的有关零部件的基本尺寸及其偏差时，称为正计算，它用于产品的设计过程中，以确定各零部件的尺
22、寸和偏差。l装配尺寸链的计算公式与工艺尺寸链同。2014-11-28思考思考 l零件的加工精度高则机器的装配精度易保证。那么，怎样才能用较低的零件加工精度去实现较高的装配精度要求？l装配时对零部件进行修配，能有效降低零件的加工精度要求，但修配工作多数是手工操作，技术要求高。那么，怎样才能以最少的修配工作去实现装配精度的要求？2014-11-28利用装配尺寸链保证利用装配尺寸链保证装配精度的工艺方法装配精度的工艺方法l根据机器的性能要求、结构特点和生产型式、生产条件等，可采取合理的装配工艺方法，建立起相应的装配尺寸链，来解决上述问题。l利用装配尺寸链来解决上述问题，保证机器装配精度的工艺方法有：
23、完全互换法、不完全互换法、分组互换法、修配法和调整法。下次课将详细讨论这些方法。2014-11-28二级项目进度安排二级项目进度安排 l项目第二阶段要求下周末前完成：要求对选定零件，根据拟定的加工工艺路线，确定各个工序的内容，进行工序尺寸计算、尺寸公差确定、切削用量选定等，并进行时间定额计算，对各个工序的工序时间进行平衡等，最终完成各种零件的机械加工工艺规程设计。2014-11-28习题习题l判断题判断题l（1）组件是在一个基准零件上，装上若干部件及零件而构成的。（）l（2）部件是在一个基准零件上，装上若干组件、套件和零件构成的。（）l简答题简答题l（1）装配工艺规程的主要内容是什么？l（2）
24、在制定装配工艺规程前，需要具备哪些原始资料？2014-11-28习习题题2014-11-28预习内容预习内容 l按“先进制造”二级项目中的分组，各组成员自行分工，对各研讨题进行准备。要求每个学生均需准备纸质书面发言材料（在分小组研讨后要上交）。2014-11-28定位夹紧与夹具定位夹紧与夹具研讨课研讨课研讨研讨题题l有一长度对称工件，长度方向设计基准是其对称面，其左右两端均为平面而且不要求加工。为保证基准重合而且加工后左右两端面基本对称，试设计一个可用于该工件加工的自动对中夹紧机构。（提示：可参考自动定心的三爪卡盘，三爪卡盘采用平面螺纹机构来实现对圆柱面的自动定心夹紧）。2014-11-28研
25、讨研讨题题按题给加工路线，试选择第1工序和第4工序的定位方案，并简要说明所选择的定位方案中各定位元件所分别消除的自由度？各个定位面是粗基准还是精基准？以及定位方案和基准选择的理由。l如图所示零件的加工路线是：第1工序粗加工底面；第2工序加工顶面；第3工序精加工底面；第4工序加工孔。零件的孔是重要表面，而且已铸出毛坯孔。第4工序加工孔时要求同时保证轴线的高度和孔的尺寸，要求孔加工余量尽可能均匀。l试分析零件的加工路线，该加工路线是否有不合理之处？并提出相应的改进方案；2014-11-28研讨研讨题题l如图所示零件，上方两10孔均已加工，现加工下方12孔，要求保证位置尺寸。拟采用一面两孔（即两10孔）的定位方案，试在图中画出两定位销（注意方向），并说明两定位销分别限制了哪些自由度？所保证的是哪些位置尺寸？
