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1、南通大學(xué)機械工程學(xué)院 張華 ,機械制造工藝學(xué),5.1 裝配工藝的概述 5.2 裝配尺寸鏈建立及計算方法 5.3 保證裝配精度的工藝方法與尺寸鏈的解算,第五章 裝配工藝基礎(chǔ),5.1 裝配工藝的概述,一、裝配的基本概念 二、裝配工藝規(guī)程 三、機器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性,一、裝配的基本概念,1、裝配的有關(guān)名詞 裝配單元 套件（結(jié)合件）套裝 組件組裝 部件部裝 總裝機器的裝配,,名 稱,編 號,件數(shù),,,基準(zhǔn)零件,零 件 1,零 件 2,結(jié) 合 件,,,,基準(zhǔn)零件,組 件,結(jié) 合 件,零 件 2,零 件 1,零 件 3,零 件 4,,,,,,,a. 裝配單元表示圖,b. 結(jié)
2、合件裝配表示圖,c. 組件裝配表示圖,2、裝配工藝系統(tǒng)圖,,零 件 1,零 件 2,零 件 3,零 件 4,零 件 n,基準(zhǔn)零件,機 器,組 件 1,部 件 1,部 件 m,組 件 k,,,e. 機器總裝系統(tǒng)圖,,,,,,,,,,零 件 1,零 件 2,零 件 3,零 件 4,組 件 1,組 件 2,基準(zhǔn)零件,部 件,,,,,,,,結(jié) 合 件,,d. 部件裝配系統(tǒng)圖,組件,零件,油盤的 組裝,床身部件裝配系統(tǒng)圖,,,,,車床床身 裝配圖(簡圖),二、裝配工藝規(guī)程 三、機器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性 (均參見教材，自學(xué)),5.2 裝配尺寸鏈及其計算方法,一、裝配精度的概念 二、裝配尺寸鏈 三、裝配
3、尺寸鏈的計算方法,一、裝配精度的概念,1、產(chǎn)品的性能評定與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品性能的評定包括：適用性、可靠性、經(jīng) 濟性指標(biāo)。 產(chǎn)品質(zhì)量的評定技術(shù)性文件：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 2、裝配精度的概念 裝配質(zhì)量：包括裝配的幾何參數(shù)、物理參數(shù) 裝配精度裝配的幾何參數(shù)精度,包括：,配合精度 相互位置精度 相對運動精度,二、裝配尺寸鏈,組成環(huán)對某一裝配精度產(chǎn)生直接影響作用的零件 尺寸精度或相互位置精度要求。 封閉環(huán)裝配精度 (所要保證的裝配精度和技術(shù)要求） 由裝配完成以后形成的尺寸，是由參加裝配的尺寸精度（或相互位置精度）間接保證的尺寸。,1、裝配尺寸鏈和累積誤差 裝配尺寸鏈,裝配過
4、程中，由參加裝配零件的相關(guān)尺寸或相互位置關(guān)系所組成的尺寸鏈。,,根據(jù)尺寸鏈的理論，在裝配過程中，各組成環(huán)的誤差( 零 件的加工精度 ) 將以其總和反映給封閉環(huán)( 裝配精度要求）， 即T = Ti 。因此參加裝配的各零件的誤差將形成裝配結(jié)果 的累積誤差，即零件加工的精度直接影響相應(yīng)的裝配精度。,結(jié) 論 1）合理地確定零件的制造精度，以使其誤差累積在裝配精 度要求范圍之內(nèi)，這樣可以簡化裝配的工藝過程。 2）當(dāng)裝配精度要求高或很高，而零件的加工精度受工藝條 件和加工經(jīng)濟性的限制，單純依靠控制零件制造精度將難 以保證裝配精度的要求，此時就需要在裝配時采用一定的 裝配工藝方法以保證裝配精度的要求
5、。,累積誤差 裝配精度與零件精度之間的關(guān)系,2、裝配尺寸鏈的類型 直線尺寸鏈： 尺寸的環(huán)均為長度尺寸且互相平行。 角度尺寸鏈： 尺寸的環(huán)為角度、平行度、垂直度等。 平面尺寸鏈： 尺寸鏈為處于同一平面內(nèi)成角度關(guān)系的 長度尺寸構(gòu)成。 空間尺寸鏈： 尺寸鏈由三維空間的長度尺寸組成。,,直線尺寸鏈,裝配尺寸鏈 的環(huán)均為互 相平行的長 度尺寸,,角度尺寸鏈 立式銑床主軸軸線對工作臺面的垂直度裝配,裝配尺寸鏈的環(huán)為角度及平行度、垂直度等位置要求。,,裝配尺寸鏈由處于同一平面內(nèi)并且成角度關(guān)系的長度尺寸構(gòu)成,平面尺寸鏈,3、裝配尺寸鏈的建立（查找）： 從封閉環(huán)( 裝配精
6、度 )開始，取其兩端零部件為起點，沿裝配精度要求的位置( 或方向 )，查找與裝配精度相關(guān)的零部件裝配表面之間的尺寸或位置關(guān)系，直至它們形成封閉。 裝配尺寸鏈查找的最短路線原則,參加裝配的零部件中，每個零部件只 有一個尺寸進入相應(yīng)的裝配尺寸鏈 （即所謂“一件一環(huán)”）,,,,車床主軸尾座中心線等高裝配尺寸鏈,,裝配尺寸鏈查找的 “一件一環(huán)”原則,零件尺寸的不合理標(biāo)注,,,,A1,,,A2,正確標(biāo)注,三、裝配尺寸鏈的計算方法,1、極值法：基本公式（同工藝尺寸鏈的解算） 封閉環(huán)的基本尺寸： A = A i A j 封閉環(huán)的最大極限尺寸： Amax = Ai max
7、Aj min 封閉環(huán)的最小極限尺寸： Amin = Ai min Aj max 封閉環(huán)的公差：T = T i,,,,,,,,,2、概率解法： 各組成環(huán)的分散范圍i與均方根偏差i 間的關(guān)系為：i = 6 i 封閉環(huán)與組成環(huán)的均方根偏差、分散范圍關(guān)系分別為： 當(dāng)解算對象為直線尺寸鏈、誤差分散范圍等于公差值且各組 成環(huán)呈正態(tài)分布時，封閉環(huán)與各組成環(huán)公差的關(guān)系： 各組成環(huán)呈正態(tài)分布（對稱分布）則： 組成環(huán)的平均尺寸： Ai = Ai M Tj/2 （1） 封閉環(huán)的平均尺寸：A =A M T /2 （2） 平均尺
8、寸和： A M =Ai M A j M (3),,,5.3 保證裝配精度的工藝方法 及尺寸鏈的解算,一、互 換 裝 配 法 二、分 組 選 配 法 三、修 配 法 裝 配 四、固定調(diào)整法裝配 本節(jié)為第五章的關(guān)鍵內(nèi)容，需要掌握：, 裝配尺寸鏈和生產(chǎn)類型的情況不同時，需要采用相應(yīng)的裝配工藝方法類型； 互換法裝配和修配法裝配時，裝配尺寸鏈解算方法。,,例：齒輪部件裝配，齒輪與擋圈A5之間的軸向間隙 A=0.100.35mm A2 A1 AA5 A4 A3,,,,,,,,,,,,,,,,,,
9、,,,,,,,,,,一、互 換 裝 配 法,互換法裝配的原理： 在全部產(chǎn)品中，裝配時的各組成環(huán)無需經(jīng)過挑選、改變尺寸大小或調(diào)整位置，裝配以后即能達(dá)到裝配精度的要求。 參加裝配的同一種零件可以任意互換。,互換法裝配的方法： 將尺寸鏈中的一個組成環(huán)選作協(xié)調(diào)環(huán)，其余各組成環(huán)均按加工經(jīng)濟精度預(yù)先確定其公差，并按“入體原則”確定其尺寸偏差；通過尺寸鏈的計算求得協(xié)調(diào)環(huán)的尺寸。,協(xié)調(diào)環(huán)的作用： 調(diào)整各組成環(huán)的公差分配值；協(xié)調(diào)尺寸鏈中所有組成環(huán)的尺寸偏差。 協(xié)調(diào)環(huán)的選擇： 應(yīng)選擇容易加工的零件作為協(xié)調(diào)環(huán)。,互換法的裝配尺寸鏈計算方法: 極值法（完全互換法） 概率法（大數(shù)互換法）,互換法的適用范圍
10、： 各種生產(chǎn)類型的裝配優(yōu)先考慮采用互換裝配法 適用裝配尺寸鏈的情況： 較高精度的少環(huán)尺寸鏈或低精度多環(huán)尺寸鏈,互換裝配法的裝配尺寸鏈極值解算法 的基本計算公式： 基 本 尺 寸： A=Ai Aj 最大極限尺寸： Amax=Aimax Ajmin 最小極限尺寸： Amin=Aimin Ajmax 公 差： T =Ti,,,,,,,極值法計算過程(見書P232) 1）估算各組成環(huán)的平均公差TiM： TiM = T /（n 1）=(0.35-0.10)/5=0.05 2）確定協(xié)調(diào)環(huán)： 由于A2、A5為易加工尺寸，且可采用通用量具測量， 故可將作為協(xié)調(diào)環(huán)，現(xiàn)確定A
11、5為協(xié)調(diào)環(huán)。 3）確定各組成環(huán)（除協(xié)調(diào)環(huán)）的公差： 根據(jù)各環(huán)的基本尺寸、加工難易程度和設(shè)計圖紙要求： T1=0.06 T2=0.04 T3=0.07 T4=0.05（標(biāo)準(zhǔn)件） 4）試算協(xié)調(diào)環(huán)的公差： T5= T ( T1 + T2 + T3 + T4 ) = 0.25 (0.06 + 0.04 + 0.07 + 0.05) = 0.03 -J1-,,,5)確定各組成環(huán)（除協(xié)調(diào)環(huán)）的偏差（按入體原則）： A1=300.06 A2=50.04 A3=43+0.07 A4=30.05（標(biāo)準(zhǔn)件） 6)用豎式計算協(xié)調(diào)環(huán)的基本尺寸與偏差: ES
12、EI A3 = +43 0.07 0 A1 = 30 0.06 0 A2 = 5 0.04 0 A4 = 3 0.05 0 A5 = 4.9 0.03 0 A = 0.10 0.25 0 A5 =4.9-0.03 -J2-,,,互換法的裝配尺寸鏈 概率解算法的基本計算公式 組成環(huán)平均尺寸: Ai = AiM Ti/2 封閉環(huán)平均尺寸: A =A M T /2 平 均 尺 寸 和： AM=Ai M Aj M 公 差
13、： T2=Ti2,,,,,概率法計算過程： 1）估算各組成環(huán)的平均公差TiM： TiM = 2）確定協(xié)調(diào)環(huán)： 由于A2、A5為易加工尺寸，且可采用通用量具測量， 故可將作為協(xié)調(diào)環(huán)，現(xiàn)確定A5為協(xié)調(diào)環(huán)。 3）確定各組成環(huán)（除協(xié)調(diào)環(huán)）的公差： 根據(jù)各環(huán)的基本尺寸、加工難易程度和設(shè)計圖紙要求： T1=0.12 T2=0.10 T3=0.16 T4=0.05（標(biāo)準(zhǔn)件） 4）試算協(xié)調(diào)環(huán)的公差： T5= =0.10 -G1-,5)確定各組成環(huán)（除協(xié)調(diào)環(huán)）的偏差（按入體原則）： A1=
14、300.12 = 29.940.06 A2= 50.10 = 4.95 0.05 A3=43+0.16 = 43.08 0.08 A4= 30.05 = 2.975 0.025（標(biāo)準(zhǔn)件） A= 0.225 0.125 6) 計算協(xié)調(diào)環(huán)的基本尺寸與偏差: AM =AiM AjM =A3M (A1M +A2M+ A4M+ A5M) 0.225 =43.08 (29.94+4.95+2.975+ A5M) A5M=4.99 A5 =A5M T5/2=4.99 0.05=5.040.10 G2-,計 算 步 驟 的 歸 納 1、估算各組
15、成環(huán)的平均公差TiM： 2、確定協(xié)調(diào)環(huán)： 將容易加工的零件尺寸（如外表面尺寸）作為協(xié)調(diào)環(huán) 3、確定各組成環(huán)（除協(xié)調(diào)環(huán)）的公差： 根據(jù)各組成環(huán)的基本尺寸、加工難易程度和設(shè)計圖紙 要求來確定組成環(huán)的公差 4、試算協(xié)調(diào)環(huán)的公差： 極值法和概率法采用不同的計算公式 5、確定各組成環(huán)（除協(xié)調(diào)環(huán)）的偏差（按入體原則）： 概率法還需換算出按對稱偏差標(biāo)注的平均尺寸 6、計算協(xié)調(diào)環(huán)的基本尺寸及偏差: 極值法用豎式；概率法通過平均尺寸的計算求得。,二、分 組 選 配 法,分組選配法的原理： 制造時將組成環(huán)（配對件）的公差適當(dāng)放大，并預(yù)先將配對件分別測量分組；裝配時按對應(yīng)的配對組直接裝配，以保證裝配精
16、度的要求.,分組選配法分組過程需滿足的條件： 組成環(huán)（配對件）的公差相等； 分組數(shù)與公差放大倍數(shù)相等； 組成環(huán)（配對件）的公差放大方向相同。,適用范圍:大批大量生產(chǎn)中,裝配精度要求很高, 裝配尺寸鏈組成環(huán)很少時（n=2)的裝配。,三、修 配 法 裝 配,1、修配法的定義 將裝配尺寸鏈中組成環(huán)按經(jīng)濟加工精度制造，裝配時用去除金屬層的方法改變尺寸鏈中某個預(yù)定的組成環(huán)的尺寸，以保證裝配精度要求的裝配方法。 2、修配環(huán)的概念 要求：非尺寸鏈中的公共環(huán)；便于裝拆和修配。 3、修配法的適用范圍 裝配精度要求高、尺寸鏈的組成環(huán)數(shù)多的成批以下生產(chǎn)的產(chǎn)品裝配工藝。 4、修配法的解算方法
17、及實例,,,修配法之一,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,A3,A2,A1,,,：修配使得A尺寸變小,車床的主軸與尾座軸線等高的裝配,,,,,,,,,,Amax,Amin,Amin,Amax,T,T,,“修小定小”,裝配起來滿足不需修配的最低條件 Amin= Amin,計算基本條件: Amin= Amin= Ai min Aj max,,,,,,,,,,,,,,,,A2,A1,A,A3,A2為修配環(huán)時,,修配使得A尺寸變小的計算實例,實例：C6140車床主軸尾座裝配 裝配要求：尾座中心線應(yīng)高于主軸中心線0.030.06mm。 已知A1=202mm，A2=46mm，A3=156mm，采用
18、修配法 裝配，試確定各組成環(huán)的公差及偏差。 解 算 過 程 1、選擇修配環(huán)： 本例中尾座底板（ A2）易于修配，故選擇 A2為修配環(huán)， 修配A2將使得A越修越小。 2、按經(jīng)濟加工精度確定各組成環(huán)公差： T1 =T3 =0.20 T2 =0.10,,3、確定各組成環(huán)（除修配環(huán)）的尺寸偏差： 中心線至平面的距離尺寸偏差可取正負(fù)值： A1=2020.10mm A3=156 0.10mm 4、計算修配環(huán)的尺寸偏差： 由于修配使得A越修越小，因此應(yīng)當(dāng)有： A min= Amin（修小定?。? A min= Amin= Ai min Aj max=(A3min +A2min
19、) A1max 0.03=(156 0.10+ A2min) (212+0.10) A2min=46.23 A2max= A2min+T2=45.23+0.1=46.33 A2 =46.330.10 5、最大修配量=T T=0.50 0.03=0.47,,,,,,,,,,,,,,A1,A2,A,：修配使得A尺寸變大 鏜夾具的鏜模板孔中心距的修配裝配法,鏜模板,定位支承板,,,修配法之二,A1為修配環(huán),,,,,,,,,,Amax,Amin,Amin,Amax,T,T,,“修大定大”,裝配起來滿足不需修配的最低條件為: Amax= Amax,計算基本條件: Amax= Amax=
20、 Ai max Aj min,,,,,,,,,,A2,A,A1,A1為修配環(huán),,修配使得A尺寸變大的計算實例,實例：箱體孔鏜夾具的裝配 裝配要求：鏜模板鏜套孔中心線至定位支承板的距離為： A=160 0.015 mm，已知A1=20mm，A2=180mm，用修 配法裝配時修磨A1 ，試確定A1 和A2的公差及偏差。 解 算 過 程 1、選擇修配環(huán)： 本例中支承板（ A1）易于修配，故選擇 A1為修配環(huán)， 修配A1將使得A越修越大。 2、按經(jīng)濟加工精度確定各組成環(huán)公差： T1 =0.10 T2 =0.16,,3、確定各組成環(huán)（除修配環(huán)）的尺寸偏差： 孔中心線至平面的距離尺寸偏
21、差可取正負(fù)值： A2=1800.08mm 4、計算修配環(huán)的尺寸偏差： 由于修配使得A越修越大，因此應(yīng)當(dāng)有： A max= Amax（修大定大） A max= Amax= Ai max Aj min= A2max A1min 160.015=(180+0.08 ) A1min A1min=20.165 A1max= A1min+T1=20.065+0.1=20.165 A1 =20.1650.10 5、最大修配量=T T=0.26 0.03=0.23,,,,計 算 步 驟 的 歸 納 1、選擇修配環(huán)： 按修配環(huán)確定的原則選取 2、按經(jīng)濟加工精度確定各組成環(huán)的公
22、差（包括修配環(huán)） 3、確定各組成環(huán)（除修配環(huán)）的偏差： 一般尺寸取“入體偏差”，中心距尺寸取正負(fù)偏差。 4、計算修配環(huán)的偏差： 根據(jù)修配使得封閉環(huán)變小或變大的情況，分別按“修 小定小”或 “修大定大”的方法確定求修配環(huán)的一個偏 差值的計算公式，并計算結(jié)果。根據(jù)計算的結(jié)果與先 前確定的該修配環(huán)的公差可計算得另一個偏差值。 5、計算最大修配量。,四、調(diào)整法裝配,調(diào)整法裝配的原理： 裝配尺寸鏈中，選擇一個組成環(huán)作為調(diào)整環(huán)，其他組成環(huán)公差仍按經(jīng)濟精度確定，裝配時通過調(diào)節(jié)調(diào)整環(huán)的相對位置或改變尺寸的大小來達(dá)到裝配精度要求的方法。 調(diào)整法裝配的種類： 固定調(diào)整法； 可動調(diào)整法； 誤差抵消
23、法,固定調(diào)整法的原理： 在裝配尺寸鏈中，選擇一個組成環(huán)作為調(diào)整環(huán)（也稱為固定補償環(huán)），調(diào)整環(huán)按一定要求分成不同的尺寸等級，其他組成環(huán)公差仍按經(jīng)濟精度確定；裝配時選擇不同尺寸等級的調(diào)整環(huán)，對各組成環(huán)公差放大而形成的累積誤差進行補償，以保證裝配精度的要求。 具體方法： 固定調(diào)整法裝配中，A5作為調(diào)整環(huán)（Ak）并分成不同的尺寸等級，裝配時更換不同尺寸等級的Ak ，以補償因A1、 A2、 A3、 A4的公差放大而形成的累積誤差A(yù)S。,可動調(diào)整法示例,軸承間隙可動調(diào)整,絲杠螺母間隙調(diào)整,燕尾導(dǎo)軌間隙調(diào)整,,,,各種裝配工藝方法的適用條件及裝配方法,作業(yè)布置,習(xí)題集第111頁, 第64題(極值法) 習(xí)題集第112頁,第65題(概率法) 習(xí)題集第115頁,第76題 習(xí)題集第115頁,第78題 (第一問),
機械裝配工藝過程設(shè)計
