1.装配的概念
机械产品都是由若干个零件和部件组成的。按照规定的技术要求,将若干个零件接合成部件或将若干个零件和部件接合成产品的劳动过程称为装配。前者称为部件装配,后者称为总装配。
机器的装配是整个机器制造过程中的最后一个阶段,它包括装配、调整、检验和试验、涂装、包装等工作。产品结构设计的正确性是保证产品质量的先决条件,零件的加工质量是产品质量的基础,而产品的质量最终是通过装配工艺保证的。若装配不当,即使零件的制造质量都合格,也不一定装配出合格的产品;反之,当零件的质量不良好,只要在装配中采取合适的工艺措施,也能使产品达到或基本达到规定的要求。
2.装配工作的基本内容
(1)清洗 机械产品的清洗有利于保证产品的装配质量和延长产品的使用寿命,尤其是对于轴承、密封件、相互接触或相互配合的表面以及有特殊清洗要求的零件,稍有杂物就会影响到产品的质量。所以装配前对零件进行清洗是非常重要的一环。
零件的清洗方法有擦洗、浸洗、喷洗和超声波清洗等。清洗液一般用煤油、汽油、碱液及各种化学清洗液。此外,还应注意使清洗过的零件具有一定的中间防锈能力。
将两个或两个以上的零件结合在一起的工作称为连接。连接的方式一般有可拆卸和不可拆卸两种。常见的可拆卸连接有螺纹连接、键连接和销连接。其特点是相互连接的零件可多次拆装且不损坏任何零件。
(2)连接 螺栓的拧紧顺序及施力要均匀,以免引起被连接件的变形。对重要螺纹还要规定拧紧力矩的大小,用指针式扭力扳手来拧紧。
常见的不可拆卸连接有过盈配合连接、焊接、铆接等,其共同特点是连接后就不再拆开,若要拆开就会损坏某零件。其中过盈配合常用于轴与孔的连接,连接方法有压入法(用于过盈量不太大时)、热胀法和冷缩法(用于过盈量较大或重要、精密的机械)。
(3)矫正、调整与配作 在产品的装配过程中,尤其是在单件小批生产的情况下,某些装配精度要求并非是随便把有关零件连接起来就能达到的,还需要进行矫正、调整或配作才行。
矫正就是在装配过程中通过找正、找平以及相应的调整工作来确定相关零件的相互位置关系。矫正时常用的工具有平尺、角尺、水平仪、光学准直仪以及相应的检验棒、过桥等。
调整就是调节相关零件的相互位置,除配合矫正所做的调整之外,还有各运动副间隙,如轴承间隙、导轨间隙、齿轮齿条间隙等的调整。
(4)平衡 对于转速高、运转平稳性要求高的机器(如精密磨床、内燃机、电动机等),为了防止在使用过程中因旋转件质量不平衡产生的离心惯性力而引起振动,装配时必须对有关旋转零件进行平衡,必要时还要对整机进行平衡。
平衡的方法分静平衡和动平衡,对于长度比直径小很多的圆盘类零件一般采用静平衡,而对于长度较大的零件如机床主轴、电动机转子等则要用动平衡。不平衡的质量可用以下方法平衡。
1)加重法。用补焊、粘结、螺纹连接等方法加配质量。
2)减重法。用钻、锉、铣、磨等机加工方法去除质量。
3)调节法。在预制的槽内改变平衡块的位置和数量。
(5)验收试验 产品装配好后应根据其质量验收标准进行全面的验收试验,各项验收指标合格后才可涂装、包装、出厂。各类机械产品不同,其验收技术标准也不同,验收试验的方法也就不同。
3.装配的组织形式
装配工作组织得好坏对装配效率的高低、装配周期的长短均大有影响,应根据产品的结构特点、装配要求、产量大小等因素合理确定装配的组织形式。装配的组织形式如下。
(1)固定式装配 固定式装配即产品固定在某一工作地装配。装配时产品不移动,对时间的限制较松,矫正、调整、配作较方便,但产品装配周期较长,效率较低,对工人的技术要求也较高。一般用于单件小批生产的产品、机床等装配精度要求很高的产品以及重型而不便移动的产品的装配。
(2)移动式装配 移动式装配是在装配流水线上工作的,装配时产品在装配线上移动,有连续移动装配和断续移动装配两种:连续移动装配时,工人边装配边随装配线走动,一个工位的装配工作完成后立即返回原地;断续移动装配时,装配线每隔一定时间往前移动一步,将装配对象带到下一工位。这种方法装配效率高,周期短,对工人的技术要求较低,但对每一工位的装配时间有严格要求。常用于大批量生产装配流水线和自动线。
4.装配精度
装配精度既是制订装配工艺规程的基础,也是合理地确定零件的尺寸公差和技术条件的主要依据。装配精度就是产品装配后的实际几何参数、工作性能与理想几何参数以及工作性能的符合程度。具体包括:
(1)距离精度 指相关零部件的距离尺寸精度。例如车床床头和尾座两顶尖的等高度要求,此外,距离精度还包括配合面之间的配合间隙或过盈量以及运动副的间隙要求,如导轨间隙、齿侧间隙等。
(2)位置精度 指相关零件之间的同轴、平行、垂直、各种跳动等精度要求。
(3)相对运动精度 指相对运动的零部件在运动方向和运动速度上的精度。运动方向上的精度主要是相对运动部件之间的平行、垂直等。运动速度上的精度是指内传动链的传动精度,即内传动链首末两端件的实际运动速度关系与理论值的符合程度。
(4)接触精度 指两相互接触、相互配合的表面接触点数和接触点分布情况与规定值的符合程度,如导轨副的接触情况、齿轮副的接触斑点等要求。
5.装配精度与零件精度的关系
机器是由许多零部件装配而成的,零件的精度特别是关键零件的精度直接影响相应的装配精度。零件的制造误差在装配后逐个累积成装配误差,若零件的加工精度很高,装配后累积的误差就小,装配精度就高。反之,零件的加工精度较低,误差较大,是否装配精度就一定不高呢?当各零件的误差累积超过规定的允许值时,可通过仔细地矫正、调整、配作等办法将超过部分的误差消除掉,同样可以装出高精度的产品。
6.尺寸链
在一个零件或一台机器的结构中,总有一些相互联系的尺寸,这些相互联系的尺寸按一定顺序连接成一个封闭的尺寸组,称为尺寸链。尺寸链具有如下两个特性。
(1)封闭性 组成尺寸链的各个尺寸按一定顺序构成一个封闭系统。(www.xing528.com)
(2)相关性 其中一个尺寸变动将影响其他尺寸变动。
构成尺寸链的各个尺寸称为环。尺寸链的环分为封闭环和组成环。
(1)封闭环 加工或装配过程中最后自然形成的那个尺寸。
(2)组成环 尺寸链中除封闭环以外的其他环。根据它们对封闭环影响的不同,又分为增环和减环。与封闭环同向变动的组成环称为增环,即当该组成环尺寸增大(或减小)而其他组成环不变时,封闭环也随其增大(或减小),与封闭环反向变动的组成环称为减环,即当该组成环尺寸增大(或减小)而其他组成环不变时,封闭环的尺寸却随其减小(或增大)。
7.尺寸链的类型
(1)按在不同生产过程中的应用情况可分为
1)装配尺寸链。在机器设计或装配过程中,由一些相关零件形成有联系封闭的尺寸组,称为装配尺寸链。
2)零件尺寸链。同一零件上由各个设计尺寸构成相互有联系封闭的尺寸组,称为零件尺寸链。设计尺寸是指图样上标注的尺寸。
3)工艺尺寸链。零件在机械加工过程中,同一零件上由各个工艺尺寸构成相互有联系封闭的尺寸组,称为工艺尺寸链。工艺尺寸是指工序尺寸、定位尺寸、基准尺寸。
装配尺寸链与零件尺寸链统称为设计尺寸链。
(2)按组成尺寸链各环在空间所处的形态可分为
1)直线尺寸链。尺寸链的全部环都位于两条或几条平行的直线上,称为直线尺寸链。
2)平面尺寸链。尺寸链的全部环都位于一个或几个平行的平面上,但其中某些组成环不平行于封闭环,这类尺寸链,称为平面尺寸链。将平面尺寸链中各有关组成环按平行于封闭环方向投射,就可将平面尺寸链简化为直线尺寸链来计算。
3)空间尺寸链。尺寸链的全部环位于空间不平行的平面上,称为空间尺寸链。对于空间尺寸链,一般按三维坐标分解,化成平面尺寸链或直线尺寸链,然后根据需要,在某特定平面上求解。
(3)按构成尺寸链各环的几何特征可分为
1)长度尺寸链。表示零件两要素之间距离的,为长度尺寸,由长度尺寸构成的尺寸链,称为长度尺寸链。
2)角度尺寸链。表示两要素之间位置的,为角度尺寸,由角度尺寸构成的尺寸链,称为角度尺寸链。其各环尺寸为角度量,或者平行度、垂直度等。
8.建立尺寸链
正确建立和描述尺寸链是进行尺寸链综合精度分析计算的基础。应根据实际应用情况查明和建立尺寸链关系。建立装配尺寸时,应了解产品的装配关系、产品装配方法及产品装配性能要求;建立工艺尺寸链时应了解零部件的设计要求及其制造工艺过程,同一零件的不同工艺过程所形成的尺寸链是不同的。
正确建立和分析尺寸链的首要条件是要正确地确定封闭环。
在装配尺寸链中,封闭环就是产品上有装配精度要求的尺寸。例如同一部件中各零件之间相互位置要求的尺寸或保证相互配合零件配合性能要求的间隙或过盈量。
零件尺寸链的封闭环应为公差等级要求最低的环,一般在零件图上不进行标注,以免引起加工中的混乱。
工艺尺寸链的封闭环是在加工中最后自然形成的环,一般为被加工零件要求达到的设计尺寸或工艺过程中需要的余量尺寸。加工顺序不同,封闭环也不同。所以工艺尺寸链的封闭环必须在加工顺序确定之后才能判断。
在确定封闭环之后,应确定对封闭环有影响的各个组成环,使其与封闭环形成一个封闭的尺寸回路。
在建立尺寸链时,几何公差也可以是尺寸链的组成环。在一般情况下,几何公差可以理解为公称尺寸为零的线性尺寸。几何公差参与尺寸链分析计算的情况较为复杂,应根据几何公差项目及应用情况分析确定。
必须指出,在建立尺寸链时应遵守“最短尺寸链原则”,即对于某一封闭环,若存在多个尺寸链时,应选择组成环数最少的尺寸链进行分析计算。一个尺寸链中只有一个封闭环。
9.查找组成环
组成环是对封闭环有直接影响的那些尺寸,与此无关的尺寸要排除在外。一个尺寸链的环数应尽量少。查找装配尺寸链的组成环时,先从封闭环的任意一端开始,找相邻零件的尺寸,然后再找与第一个零件相邻的第二个零件的尺寸,这样一环接一环,直到封闭环的另一端为止,从而形成封闭的尺寸组。
一个尺寸链中最少要有两个组成环。组成环中,可能只有增环没有减环,但不可能只有减环没有增环。在封闭环有较高技术要求或几何误差较大的情况下,建立尺寸链时,还要考虑几何误差对封闭环的影响。
10.画尺寸链线图
为清楚表达尺寸链的组成,通常不需要画出零件或部件的具体结构,也不必按照严格的比例,只需将尺寸链中各尺寸依次画出,形成封闭的图形即可,这样的图形称为尺寸链线图。在尺寸链线图中,常用带单箭头的线段表示各环,箭头仅表示查找尺寸链组成环的方向。与封闭环箭头方向相同的环为减环,与封闭环箭头方向相反的环为增环。
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