机械制造工艺学常同立第2版课件全集下.ppt

1、机械制造工艺学机械制造工艺学常同立等编著第2版下集教学要求 掌握机械加工表面质量的影响因素；熟悉机械加工工艺系统的振动及其对表面质量的影响；掌握控制机械加工表面质量的途径 以车削或刨削加工零件表面为以车削或刨削加工零件表面为例。例。切削残留面积的高度与下列因切削残留面积的高度与下列因素有关素有关刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径 re 主偏角主偏角 Kr 副偏角副偏角 Kr 进给量进给量 f 刀刃本身的粗糙度等因素有关。刀刃本身的粗糙度等因素有关。切削深度较大且刀尖圆弧半径很小切削深度较大且刀尖圆弧半径很小时，或者采用尖刀刃具切削时，残留面时，或者采用尖刀刃具切削时，残留面积的高度为积的高度为 rrfH

2、ctgctg圆弧刀刃切削加工时，残留面圆弧刀刃切削加工时，残留面积的高度与刀尖圆弧半径积的高度与刀尖圆弧半径re和进给和进给量量f有关，如图所示的几何关系可近有关，如图所示的几何关系可近似为似为 eeerfrfrH84222减小进给量、增大刀尖圆弧半径、减小主偏角或副偏角都会使表面减小进给量、增大刀尖圆弧半径、减小主偏角或副偏角都会使表面粗糙度得到改善，但以进给量和刀尖圆弧半径的影响最为明显。粗糙度得到改善，但以进给量和刀尖圆弧半径的影响最为明显。实际加工表面的粗糙度总是大于上面两个残留面积高度公式的理论实际加工表面的粗糙度总是大于上面两个残留面积高度公式的理论计算值，只有切削脆性材料或高度切

3、削塑性材料时，计算结果才比较接计算值，只有切削脆性材料或高度切削塑性材料时，计算结果才比较接近实际。近实际。影响磨削加工表面粗糙度的因素粒度粒度RaRa 金刚石笔锋利金刚石笔锋利，修正导程，修正导程、径向进给量、径向进给量 Ra Ra磨粒等高性磨粒等高性RaRa硬度硬度钝化磨粒脱落钝化磨粒脱落 RaRa硬度硬度磨粒脱落磨粒脱落RaRa硬度合适、自励性好硬度合适、自励性好RaRa太硬、太软、韧性、导热性差太硬、太软、韧性、导热性差 Ra Ra砂轮粒度工件材料性质工件材料性质砂轮修正磨削用量磨削用量砂轮硬度砂轮砂轮V RaV Raa ap p、工件、工件V V 塑变塑变 RaRa粗磨粗磨apap生

4、产率生产率精磨精磨ap Ra(ap=0ap Ra(ap=0光磨光磨)影响磨削加工表面粗糙度的因素影响磨削加工表面粗糙度的因素表面物理力学表面物理力学性能性能影响金相组织变化影响金相组织变化因素因素影响显微硬度因素影响显微硬度因素影响残余应力因素影响残余应力因素塑变引起的冷硬塑变引起的冷硬金相组织变化引起金相组织变化引起的硬度变化的硬度变化冷塑性变形冷塑性变形热塑性变形热塑性变形金相组织变化金相组织变化切削热切削热影响表面层物理力学性能的主要因素影响表面层物理力学性能的主要因素 刀具几何形状刀具几何形状的影响的影响切削刃切削刃 rr、前角、前角、后面磨损量、后面磨损量VBVB 表层金属的塑变加剧

5、表层金属的塑变加剧冷硬冷硬切削用量的影响切削用量的影响 切削速度切削速度vv塑变塑变冷硬冷硬 f f切削力切削力塑变塑变冷硬冷硬工件材料性能工件材料性能的影响的影响 材料塑性材料塑性冷硬冷硬影响表面层加工硬化的因素影响表面层加工硬化的因素 淬火烧伤淬火烧伤回火烧伤回火烧伤退火烧伤退火烧伤 磨削时工件表面温度超过相变临界磨削时工件表面温度超过相变临界温度温度Ac3Ac3时，则马氏体转变为奥氏体。在时，则马氏体转变为奥氏体。在冷却液作用下，工件最外层金属会出现二冷却液作用下，工件最外层金属会出现二次淬火马氏体组织。其硬度比原来的回火次淬火马氏体组织。其硬度比原来的回火马氏体高，但很薄，其下为硬度较

6、低的回马氏体高，但很薄，其下为硬度较低的回火索氏体和屈氏体。由于二次淬火层极薄，火索氏体和屈氏体。由于二次淬火层极薄，表面层总的硬度是降低的，这种现象称为表面层总的硬度是降低的，这种现象称为淬火烧伤。淬火烧伤。磨削时，如果工件表面层温度只磨削时，如果工件表面层温度只是超过原来的回火温度，则表层原来是超过原来的回火温度，则表层原来的回火马氏体组织将产生回火现象而的回火马氏体组织将产生回火现象而转变为硬度较低的回火组织（索氏体转变为硬度较低的回火组织（索氏体或屈氏体），这种现象称为回火烧伤。或屈氏体），这种现象称为回火烧伤。磨削时，当工件表面层温度超过磨削时，当工件表面层温度超过相变临界温度相变临

7、界温度Ac3Ac3时，则马氏体转变时，则马氏体转变为奥氏体。若此时无冷却液，表层金为奥氏体。若此时无冷却液，表层金属空冷冷却比较缓慢而形成退火组织。属空冷冷却比较缓慢而形成退火组织。硬度和强度均大幅度下降。这种现象硬度和强度均大幅度下降。这种现象称为退火烧伤。称为退火烧伤。磨削烧伤的三种形式磨削烧伤的三种形式目前通用的冷却方法较差，由于砂轮的高速旋转，圆周方向产生强目前通用的冷却方法较差，由于砂轮的高速旋转，圆周方向产生强大气流，使得磨削液很难直接送入磨削区，冷却效果很差。而大气流，使得磨削液很难直接送入磨削区，冷却效果很差。而内冷却内冷却是是一种较为有效的方法，如图所示。一种较为有效的方法，

8、如图所示。内冷却内冷却工作原理是将严格过滤后工作原理是将严格过滤后的冷却液通过中空主轴法兰套引入砂的冷却液通过中空主轴法兰套引入砂轮的中心腔内，在离心力的作用下冷轮的中心腔内，在离心力的作用下冷却液会通过砂轮内部的孔隙向砂轮四却液会通过砂轮内部的孔隙向砂轮四周的边缘洒出，冷却液就有可能直接周的边缘洒出，冷却液就有可能直接注入磨削区。注入磨削区。内冷却装置内冷却装置会产生会产生大量水雾大量水雾，影，影响加工条件，而且响加工条件，而且磨削冷却液必须严磨削冷却液必须严格过滤格过滤，要求杂质不超过，要求杂质不超过0.02%，以，以防止堵塞砂轮内部孔隙。所以，其应防止堵塞砂轮内部孔隙。所以，其应用不广。

9、用不广。实际中多采用实际中多采用开槽砂轮开槽砂轮，即在砂轮的圆周上开一些横槽，开槽砂，即在砂轮的圆周上开一些横槽，开槽砂轮的形状如图所示，这就能使砂轮将冷却液带入磨削区；同时，开槽轮的形状如图所示，这就能使砂轮将冷却液带入磨削区；同时，开槽可使砂轮间断磨削，工件受热时间缩短，金相组织来不及转变，开槽可使砂轮间断磨削，工件受热时间缩短，金相组织来不及转变，开槽砂轮还能起到风冷作用，改善散热条件。砂轮还能起到风冷作用，改善散热条件。因此，开槽砂轮可有效地防止烧伤现象产生。开槽的形状主要有因此，开槽砂轮可有效地防止烧伤现象产生。开槽的形状主要有两种形式：两种形式：均匀等距开槽均匀等距开槽和和变距开槽

10、变距开槽。磨削用量磨削用量砂轮与工件材料砂轮与工件材料改善冷却条件改善冷却条件1 1）砂轮转速）砂轮转速 磨削烧伤磨削烧伤2 2）径向进给量）径向进给量f fp p 磨削烧伤磨削烧伤3 3）轴向进给量轴向进给量f fa a磨削烧伤磨削烧伤4 4）工件速度）工件速度v vw w磨削烧伤磨削烧伤1)1)磨削时，砂轮表面上磨粒的切削刃磨削时，砂轮表面上磨粒的切削刃口锋利口锋利磨削力磨削力磨削区的温度磨削区的温度2)2)磨削导热性差的材料磨削导热性差的材料(耐热钢、轴承耐热钢、轴承钢、不锈钢钢、不锈钢)磨削烧伤磨削烧伤3)3)应合理选择砂轮的硬度、结合剂和应合理选择砂轮的硬度、结合剂和组织组织磨削烧伤

11、磨削烧伤采用内冷却法采用内冷却法 磨削烧伤磨削烧伤 图图采用开槽砂轮采用开槽砂轮间断磨削间断磨削受热受热磨削烧伤磨削烧伤 图图影响磨削烧伤的因素及改善途径机械加工振动机械加工振动自激振动自激振动自由振动自由振动强迫振动强迫振动当系统受到初始干扰力激励破当系统受到初始干扰力激励破坏了其平衡状态后，系统仅靠坏了其平衡状态后，系统仅靠弹性恢复力来维持的振动称为弹性恢复力来维持的振动称为自由振动。由于总存在阻尼，自由振动。由于总存在阻尼，自由振动将逐渐衰减。自由振动将逐渐衰减。(占占5%)5%)系统在周期性激振力系统在周期性激振力(干扰力干扰力)持持续作用下产生的振动，称为强迫续作用下产生的振动，称为

12、强迫振动。强迫振动的稳态过程是谐振动。强迫振动的稳态过程是谐振动，只要有激振力存在振动系振动，只要有激振力存在振动系统就不会被阻尼衰减掉。统就不会被阻尼衰减掉。(占占35%)35%)在没有周期性干扰力作用的情在没有周期性干扰力作用的情况下，由振动系统本身产生的况下，由振动系统本身产生的交变力所激发和维持的振动，交变力所激发和维持的振动，称为自激振动。切削过程中产称为自激振动。切削过程中产生的自激振动也称为颤振。生的自激振动也称为颤振。(占占65%)65%)机械加工中振动的种类及其主要特点机械加工中振动的种类及其主要特点单自由度系统是最简单的振动系统。下单自由度系统是最简单的振动系统。下面以图面

13、以图a内圆磨削加工为例，讨论单自由度内圆磨削加工为例，讨论单自由度受迫振动情况。受迫振动情况。磨削加工过程中磨头受周期性变化的干磨削加工过程中磨头受周期性变化的干扰力作用会产生振动。扰力作用会产生振动。当工件的刚度远大于磨头系统的刚度时当工件的刚度远大于磨头系统的刚度时，可简化为如图，可简化为如图 b所示质量所示质量弹簧弹簧阻尼的阻尼的单自由度系统。单自由度系统。磨头系统的等效质量是磨头系统的等效质量是m，等效弹簧刚度为等效弹簧刚度为K，等效黏性阻尼系数为等效黏性阻尼系数为c。将作用在磨头与工件之间的激振力取定将作用在磨头与工件之间的激振力取定为简谐激振力，为简谐激振力，Fsint简谐激振力的

14、幅值简谐激振力的幅值 F,角频率角频率系统的运动方程式为系统的运动方程式为 tFKxxcxmsin 两边分别除以两边分别除以m，则有，则有 tfxxaxsin220 mFf mca2mK0)sin(sin12201tAtaeAxat二阶常系数线性非齐次微分方程式的解为二阶常系数线性非齐次微分方程式的解为 上式的第一项上式的第一项(齐次方程的通解齐次方程的通解)表示为有阻尼的、逐渐衰减的自由振表示为有阻尼的、逐渐衰减的自由振动过程，如图动过程，如图a所示；所示；第二项第二项(非齐次方程的特解非齐次方程的特解)表示由激振力引起的频率等于激振力频率表示由激振力引起的频率等于激振力频率的受迫振动，如图

15、的受迫振动，如图b所示。所示。这两部分振动的叠加为振动的响应，如图这两部分振动的叠加为振动的响应，如图c所示。所示。)sin(sin12201tAtaeAxat动态放大系数的概念。动态放大系数动态放大系数的概念。动态放大系数V定义为受迫振动的振动幅值与定义为受迫振动的振动幅值与系统静位移的比值，系统静位移的比值，2220)2()1(1AAV静位移静位移A0反映了激振反映了激振力的影响，说明振动幅值力的影响，说明振动幅值与激振力幅值成正比。与激振力幅值成正比。频率比频率比 对振动的影对振动的影响比较复杂，可用动态放响比较复杂，可用动态放大系数与频率特性曲线表大系数与频率特性曲线表示，如图所示。示

16、，如图所示。（1 1）00时，激振力频率极低，时，激振力频率极低，相当于激振力作为静载荷作用系统上，相当于激振力作为静载荷作用系统上，从而使系统产生的位移等于静位移，从而使系统产生的位移等于静位移，V1。0 0.7为静力区。为静力区。（2 2）接近或等于接近或等于1时，振幅急剧时，振幅急剧增加，这种现象称为共振。增加，这种现象称为共振。0.7 1.3称为共振区。工程上常把系统的固称为共振区。工程上常把系统的固有频率作为共振频率，而把固有频率前有频率作为共振频率，而把固有频率前后后20%30%的区域作为禁区，避免产的区域作为禁区，避免产生共振。生共振。（3）1 时，时，V 0，振幅迅速，振幅迅速

17、下降，甚至消失。这表明振动系统的惯下降，甚至消失。这表明振动系统的惯性跟不上快速变化的激振力。性跟不上快速变化的激振力。1.3称称为惯性区。为惯性区。图也反映了阻尼比图也反映了阻尼比对振动的影响。在共振区域增加阻尼比对抑制振对振动的影响。在共振区域增加阻尼比对抑制振动的效果较为明显，而其它区域阻尼比对振动的影响作用不大。当时，阻动的效果较为明显，而其它区域阻尼比对振动的影响作用不大。当时，阻尼几乎不起作用。尼几乎不起作用。（1）激振频率）激振频率=0时，系统受到时，系统受到静载荷作用，动刚度等于静刚度；静载荷作用，动刚度等于静刚度；（2）0时，系统将发生共振时，系统将发生共振，此时系统动刚度值

18、最小；，此时系统动刚度值最小；（4）相同频率比的条件下，随着）相同频率比的条件下，随着阻尼比的增大，系统的动刚度增大；阻尼比的增大，系统的动刚度增大；（3）=0，且，且=0时，系统动时，系统动刚度，失去物理意义。刚度，失去物理意义。显然，系统的动刚度越大或系统显然，系统的动刚度越大或系统阻尼比越大，表明产生一定振幅或动阻尼比越大，表明产生一定振幅或动态位移的激振力越大，即振动激励能态位移的激振力越大，即振动激励能量要求越大，说明系统的抗振能力强量要求越大，说明系统的抗振能力强。提高工艺系统的动态刚度和阻尼提高工艺系统的动态刚度和阻尼比，能够提高工艺系统的动态特性。比，能够提高工艺系统的动态特性

19、。自激振动的产生机理非常复杂，针对某些特定问题，许多学者提出自激振动的产生机理非常复杂，针对某些特定问题，许多学者提出了一些解释自激振动的学说，比较公认的理论有了一些解释自激振动的学说，比较公认的理论有再生颤振机理再生颤振机理、负摩擦负摩擦机理机理及及振型耦合机理振型耦合机理等。这些学说都是从振动维持的能量补偿来源及规等。这些学说都是从振动维持的能量补偿来源及规律这一最基本、最必要的物理条件进行分析和研究的。律这一最基本、最必要的物理条件进行分析和研究的。(1)再生颤振机理再生颤振机理 切削加工过程中，多数情况下刀具切削加工过程中，多数情况下刀具总是完全重复或部分重复地切削已加工总是完全重复或

20、部分重复地切削已加工的表面。的表面。2.自激振动的产生机理自激振动的产生机理再生颤振机理再生颤振机理假定切削过程在某一时刻受到瞬时的偶假定切削过程在某一时刻受到瞬时的偶然性扰动，则刀具和工件会发生相对振动，然性扰动，则刀具和工件会发生相对振动，并在加工表面留下振纹，见图并在加工表面留下振纹，见图b。当再次切削残留振纹的表面时，切削厚当再次切削残留振纹的表面时，切削厚度将发生波动，见图度将发生波动，见图c，从而引起切削力的，从而引起切削力的周期性变化。周期性变化。如果动态变化的切削力在一定条件下是如果动态变化的切削力在一定条件下是促进和维持振动的，这种切削力和振纹相互促进和维持振动的，这种切削力

21、和振纹相互作用引起的自激振动将进一步发展为颤振，作用引起的自激振动将进一步发展为颤振，称为再生颤振，见图称为再生颤振，见图d。综上所述，加工系统产生自激振动的基本条件为综上所述，加工系统产生自激振动的基本条件为W振出振出W振入，振入，即在力与位移的关系曲线中，振出过程曲线的包络范围要大于振入过程即在力与位移的关系曲线中，振出过程曲线的包络范围要大于振入过程曲线的包络范围。曲线的包络范围。例如图中，对于振动运动轨迹上任一点而言，振动系统在振出阶例如图中，对于振动运动轨迹上任一点而言，振动系统在振出阶段通过该点的力段通过该点的力F振出振出(yi)应大于振入阶段通过同一位置的力应大于振入阶段通过同一

22、位置的力F振入振入(yi)，因而自激振动的条件也可描述为因而自激振动的条件也可描述为F振出振出(yi)F振入振入(yi)。2)自激振动机理的分析自激振动机理的分析根据自激振动的产生条件，可以分析工艺系统是否能够产生和根据自激振动的产生条件，可以分析工艺系统是否能够产生和维持自激振动。维持自激振动。以切削加工出现的再生性颤振为例，本次以切削加工出现的再生性颤振为例，本次(转转)切削产生的振纹与切削产生的振纹与前次前次(转转)的振纹基本上是不可能完全同步的，两者之间存在一定的相的振纹基本上是不可能完全同步的，两者之间存在一定的相位差。位差。定义前次切削残留的振纹与本次切削的振纹间的相位差为定义前次

23、切削残留的振纹与本次切削的振纹间的相位差为，且两次切，且两次切削的产生的振动幅值相等，则前次切削和本次切削的振动方程分别为削的产生的振动幅值相等，则前次切削和本次切削的振动方程分别为)(cos11tAynntAynncos瞬时切削厚度瞬时切削厚度a(t)和切削力和切削力F(t)的表达式为的表达式为)()(10nnyyata)()(10nnDcyyabktF2)滚压加工滚压加工滚压加工滚压加工是利用经过淬硬和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状是利用经过淬硬和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状态下对金属表面进行挤压，将工件表层的原有凸起的部分向下压，凹态下对金属表面进行挤压，将工件表层的原有凸起的部分

24、向下压，凹下部分往上挤，使其产生塑性变形，逐渐将前工序留下的波峰压平，下部分往上挤，使其产生塑性变形，逐渐将前工序留下的波峰压平，从而修正工件表面的微观几何形状。同时使工件表面金属组织细化，从而修正工件表面的微观几何形状。同时使工件表面金属组织细化，形成残余压应力。形成残余压应力。典型滚压加工示意图如图所示。典型滚压加工示意图如图所示。消除和减弱自激振动产生的条件措施如下。消除和减弱自激振动产生的条件措施如下。（1）调整振动系统小刚度主轴的位置）调整振动系统小刚度主轴的位置 合理配置小刚度主轴的位置，使小刚度主轴位于切削力和加工表面法合理配置小刚度主轴的位置，使小刚度主轴位于切削力和加工表面法

25、线方向的夹角范围之外，可抑制振型耦合型自激振动的发生。如图线方向的夹角范围之外，可抑制振型耦合型自激振动的发生。如图5.15所示所示，不同的尾座结构其小刚度主轴位置不同。，不同的尾座结构其小刚度主轴位置不同。配置小刚度主轴的位置可通过调整主轴系统、进给系统的间隙，改进配置小刚度主轴的位置可通过调整主轴系统、进给系统的间隙，改进机床的结构或合理安排刀具和工件的相对位置等。机床的结构或合理安排刀具和工件的相对位置等。（2）增加工艺系统阻尼增加工艺系统阻尼 在共振区及其附件区域，阻尼对振动的影响十分显著。工艺系统的阻在共振区及其附件区域，阻尼对振动的影响十分显著。工艺系统的阻尼主要来自零部件材料的内

26、阻尼、结合面上的摩擦阻尼以及其它附加阻尼。尼主要来自零部件材料的内阻尼、结合面上的摩擦阻尼以及其它附加阻尼。增大工艺系统的阻尼，可选用内阻尼比较大的材料制造加工设备或零件，如增大工艺系统的阻尼，可选用内阻尼比较大的材料制造加工设备或零件，如铸铁内阻尼比钢大，所以多用于机床的床身、立柱等大型支承件。此外，还铸铁内阻尼比钢大，所以多用于机床的床身、立柱等大型支承件。此外，还可把高阻尼的材料附加到零件上，提高抗振性，如图可把高阻尼的材料附加到零件上，提高抗振性，如图5.16所示。所示。机床阻尼大多来自零部件结合面间的摩擦阻尼，有时可占到总阻尼的机床阻尼大多来自零部件结合面间的摩擦阻尼，有时可占到总阻

27、尼的80%。所以对于机床的活动结合面，要注意间隙调整，必要时施加预紧力以。所以对于机床的活动结合面，要注意间隙调整，必要时施加预紧力以增大摩擦；而对于固定结合面，可选用合理的加工方法、表面粗糙度等级、增大摩擦；而对于固定结合面，可选用合理的加工方法、表面粗糙度等级、结合面上的比压以及固定方式等来增加摩擦阻尼。结合面上的比压以及固定方式等来增加摩擦阻尼。（2）动力式减振器）动力式减振器 动力式减震器动力式减震器的工作原理是利用附加质量的动力作用，使其作的工作原理是利用附加质量的动力作用，使其作用在主振系统上的力或力矩与激振力的力矩相抵消。用在主振系统上的力或力矩与激振力的力矩相抵消。一般镗床上采

28、用一般镗床上采用动力式阻尼器动力式阻尼器消除镗杆的振动，如图所示。消除镗杆的振动，如图所示。（3）冲击式减振器）冲击式减振器 冲击式减振器由一个与振动系统刚性连接的壳体和一个在壳体冲击式减振器由一个与振动系统刚性连接的壳体和一个在壳体内自由冲击的质量块所组成，当系统振动时，自由质量块反复冲击壳内自由冲击的质量块所组成，当系统振动时，自由质量块反复冲击壳体，以消耗振动能量，达到减振的目的。如图所示。体，以消耗振动能量，达到减振的目的。如图所示。冲击式减振器虽然具有因碰撞产生噪声的缺点，但其结构简单冲击式减振器虽然具有因碰撞产生噪声的缺点，但其结构简单、质量轻、体积小，在较大的频率范围内部都适用，

29、所以应用较广。、质量轻、体积小，在较大的频率范围内部都适用，所以应用较广。第7章 机器装配工艺设计7.1 7.1 机器装配与装配精度机器装配与装配精度7.2 7.2 装配的组织形式及生产装配的组织形式及生产纲领纲领7.3 7.3 装配尺寸链装配尺寸链7.4 7.4 保证装配精度的装配方保证装配精度的装配方法法7.5 7.5 装配工艺规程的制定装配工艺规程的制定书配套课件，书配套课件，tonglichang126tonglichang126教学要求 掌握装配的基本概念与装配精度；掌握装配的组织形式及其工艺特点；掌握装配尺寸链分析与计算；掌握保证装配精度的方法；掌握装配工艺规程设计要点。7.1.1

30、机器装配概念机器装配概念任何机器都是由许多零件装配而成的，任何机器都是由许多零件装配而成的，零件零件是机器的最小制造单元。是机器的最小制造单元。机器装配是按照机器的技术要求，将零件进行配合和连接，使之成为机器装配是按照机器的技术要求，将零件进行配合和连接，使之成为机器的工艺过程。机器装配是整个机器制造过程中的最后阶段。机器装配机器的工艺过程。机器装配是整个机器制造过程中的最后阶段。机器装配包括装配、调整、检验和试验等工作。包括装配、调整、检验和试验等工作。为了有效地组织装配工作进行，一般将机器划分为若干可以独立开展为了有效地组织装配工作进行，一般将机器划分为若干可以独立开展装配工作的部分，称之

31、为装配工作的部分，称之为装配单元装配单元。机器装配单元主要有合件、组件、部件和机器等。机器装配单元主要有合件、组件、部件和机器等。合件合件是由若干零件固定连接是由若干零件固定连接(铆或焊铆或焊)而成，或连接后再经加工而成，而成，或连接后再经加工而成，如装配式齿轮，发动机连杆小头孔压入衬套后再镗孔。合件也被称为套如装配式齿轮，发动机连杆小头孔压入衬套后再镗孔。合件也被称为套件。件。组件组件是指一个或几是指一个或几个合件与零件的组合，个合件与零件的组合，没有显著完整的作用没有显著完整的作用.如主轴箱中轴与其如主轴箱中轴与其上的齿轮、套、垫片、上的齿轮、套、垫片、链和轴承的组合体。链和轴承的组合体。

32、部件部件是若干组件、合件是若干组件、合件及零件的组合体，部件在机及零件的组合体，部件在机器中具有完整的功能与用器中具有完整的功能与用途。途。例如汽车的发动机、变例如汽车的发动机、变速箱速箱;车床主轴箱和溜板箱车床主轴箱和溜板箱等。等。7.1.2装配系统图与装配工艺系装配系统图与装配工艺系统图统图常用装配单元系统图来清晰表示装配顺序。常用装配单元系统图来清晰表示装配顺序。装配单元系统图的绘制方法如下：装配单元系统图的绘制方法如下：用一个长方格表示一个零件或装配单元。即用该长方格可以表示参用一个长方格表示一个零件或装配单元。即用该长方格可以表示参加装配的零件、合件、组件、部件和机器。加装配的零件、

33、合件、组件、部件和机器。在该方格内，上方注明零件或装配单元名称，左下方填写零件或装在该方格内，上方注明零件或装配单元名称，左下方填写零件或装配单元的编号，右下方填写零件或装配单元的件数，如图所示。配单元的编号，右下方填写零件或装配单元的件数，如图所示。零件零件部件部件装配单元系统图绘制方法与步骤如入：装配单元系统图绘制方法与步骤如入：首先，画一条较粗的横线横线右端指向装配单元的长方格，首先，画一条较粗的横线横线右端指向装配单元的长方格，横线左端为基准件的长方格。横线左端为基准件的长方格。其次，按装配先后顺序，从左向右依次将装入基准件的零件、其次，按装配先后顺序，从左向右依次将装入基准件的零件、

34、合件、组件和部件引入。合件、组件和部件引入。表示零件的长方格画在横线上方；表示合件、组件和部件的长表示零件的长方格画在横线上方；表示合件、组件和部件的长方格画在横线下方。方格画在横线下方。合件装配系统图合件装配系统图组件装配系统图组件装配系统图部件装配系统图部件装配系统图机器装配系统图机器装配系统图比较比较简单的产品简单的产品也可把所有装配单元的装配系统图画在机器装配系也可把所有装配单元的装配系统图画在机器装配系统图中，称之为统图中，称之为装配单元系统合成图装配单元系统合成图。在装配单元系统图上加注所需的工艺说明内容，如焊接、配钻、在装配单元系统图上加注所需的工艺说明内容，如焊接、配钻、配刮、

35、冷压、热压和检验等，就形成配刮、冷压、热压和检验等，就形成装配工艺系统图装配工艺系统图，如图所示。，如图所示。装配工艺系统图比较清楚而全面地反应了装配工艺系统图比较清楚而全面地反应了装配单元的划分装配单元的划分、装配装配顺序顺序和和装配工艺方法装配工艺方法。它是装配工艺规程制定中的主要文件之一，也是划分装配工序的它是装配工艺规程制定中的主要文件之一，也是划分装配工序的依据。依据。如果机器的装配精度是由一个零件的精度来控制与保证，则称这如果机器的装配精度是由一个零件的精度来控制与保证，则称这种情况是种情况是“单件自保单件自保”。受相应零件精度（特别是关键零件精度）的。受相应零件精度（特别是关键零

36、件精度）的影响，如车床尾座移动相对溜板移动的平行度要求，主要取决于溜板影响，如车床尾座移动相对溜板移动的平行度要求，主要取决于溜板用导轨与尾座用导轨之间的平行度，如图所示。用导轨与尾座用导轨之间的平行度，如图所示。2.生产纲领及其工艺特点生产纲领及其工艺特点生产纲领决定了产品的生产类型。不同的生产类型致使机器装配生产纲领决定了产品的生产类型。不同的生产类型致使机器装配的组织形式、装配方法、工艺过程的划分、设备及工艺装备专业化或的组织形式、装配方法、工艺过程的划分、设备及工艺装备专业化或通用化水平、手工操作工作量的比例、对工人技术水平的要求和工艺通用化水平、手工操作工作量的比例、对工人技术水平的

37、要求和工艺文件格式等均有不同。文件格式等均有不同。各种生产类型的装配工艺特征如下表所示。各种生产类型的装配工艺特征如下表所示。2.查找组成环查找组成环装配尺寸链的组成环是对装配精度发生装配尺寸链的组成环是对装配精度发生直接影响的那些零、部件的尺寸。在查找装直接影响的那些零、部件的尺寸。在查找装配尺寸链组成环时，遵循配尺寸链组成环时，遵循最短路线原则最短路线原则。最短路线原则最短路线原则要求每个装配相关的零、要求每个装配相关的零、部件只应有一个尺寸作为组成环列入装配尺部件只应有一个尺寸作为组成环列入装配尺寸链，即将连接两个装配基准面间的位置尺寸链，即将连接两个装配基准面间的位置尺寸直接标注在零件

38、图上。这样，组成环的数寸直接标注在零件图上。这样，组成环的数目就等于有关零、部件的数目，即目就等于有关零、部件的数目，即“一件一一件一环环”，此时装配尺寸链环数最少。，此时装配尺寸链环数最少。链轮装配尺寸链中，组成环为链轮装配尺寸链中，组成环为A1、A2、A3、A4和和A5。7.3.2装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立依据机器装配精度要求，准确地从机依据机器装配精度要求，准确地从机械部件图或总装图中找出相应的装配尺寸械部件图或总装图中找出相应的装配尺寸关系并建立装配尺寸链是解算装配尺寸链关系并建立装配尺寸链是解算装配尺寸链的关键。例如链轮装配图结构见图，装配的关键。例如链轮装配图结构见图，装配精

39、度要求控制轴向装配间隙精度要求控制轴向装配间隙A0。与轴向装。与轴向装配间隙配间隙A0直接相关的零件尺寸有直接相关的零件尺寸有A1、A2、A3、A4和和A5。下面结合实例说明建立装配尺寸链的下面结合实例说明建立装配尺寸链的步骤。步骤。1.确定封闭环确定封闭环装配尺寸链的封闭环是有关零、部件装配尺寸链的封闭环是有关零、部件装配后形成的，具有装配精度要求或装配装配后形成的，具有装配精度要求或装配技术要求的尺寸，一般为某一个配合间隙技术要求的尺寸，一般为某一个配合间隙量或配合过盈量。量或配合过盈量。链轮装配尺寸链中，封闭环为链轮装配尺寸链中，封闭环为A0。3.画尺寸链图并确定组成环的性质画尺寸链图并

40、确定组成环的性质根据封闭环和找到的组成环画出尺根据封闭环和找到的组成环画出尺寸链图，并根据尺寸链理论可以确定增减寸链图，并根据尺寸链理论可以确定增减环（见第一章）。环（见第一章）。建立链轮装配尺寸链图见图，其中建立链轮装配尺寸链图见图，其中A2是增环，是增环，A1、A3、A4和和A5是减环。是减环。假设装配尺寸链由假设装配尺寸链由n个组成环和一个装配环组成。对称公差法个组成环和一个装配环组成。对称公差法计算公式如下：计算公式如下：),.,2,1,0(EIESniAATiii),.,2,1,0(2EIESniAAiii),.,2,1,0(2ESniTAiii),.,2,1,0(2EIniTAii

41、i),.,2,1,0(2minmaxmniAAAiii),.,2,1,0(mniAAiii),.,2,1,0(ESmaxniAAAiii),.,2,1,0(EIminniAAAiii封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸 式中式中 为封闭环的基本尺寸；为封闭环的基本尺寸；为第为第i个组成环基本尺寸。个组成环基本尺寸。miiiLL100LiL例例7.1图示链轮装配，装配技术图示链轮装配，装配技术要求链轮轴向间隙要求链轮轴向间隙A0应在应在0.050.45mm之间。之间。已知：已知：A1=2.5，A2=52，A3=4.5，A4=40，Ak=5。试用极值法确定装配尺寸试用极值法确定装配尺寸关系中各组成的设

42、计尺寸。关系中各组成的设计尺寸。(7)整理计算结果见表整理计算结果见表概率法概率法的计算以一定的计算以一定置信水平置信水平P(%)为依据。为依据。置信水平表示了装配后合格品所占的百分比，置信水平表示了装配后合格品所占的百分比，1-P表示了超差品的百表示了超差品的百分数。分数。相对分布系数相对分布系数K0与置信水平的关系见表。与置信水平的关系见表。例例7.2 图示链轮装配，装配技术要求图示链轮装配，装配技术要求链轮轴向间隙链轮轴向间隙A0应在应在0.050.45mm之间。之间。已知：已知：A1=2.5，A2=52，A3=4.5，A4=40，Ak=5。各加工尺寸符合正态分布。各加工尺寸符合正态分布

43、。试用概率法确定装配尺寸关系中各组试用概率法确定装配尺寸关系中各组成的设计尺寸。成的设计尺寸。问题分析问题分析：从装配精度看，例：从装配精度看，例7.2链轮链轮轴向间隙轴向间隙A0应在应在0.050.45mm之间，装配之间，装配精度与例精度与例7.1相同。极值法计算结果看补偿相同。极值法计算结果看补偿环公差较小，补偿环加工精度要求较高。环公差较小，补偿环加工精度要求较高。概率法计算结果可用于对比分析：在概率法计算结果可用于对比分析：在同等装配精度要求下，概率法设计组成环同等装配精度要求下，概率法设计组成环尺寸能否降低对组成环加工精度要求，显尺寸能否降低对组成环加工精度要求，显示出概率法的特点。

44、示出概率法的特点。(7)整理计算结果见表整理计算结果见表例例7.3：发动机活塞销孔与活塞销的发动机活塞销孔与活塞销的结构如图所示，冷态装配要求活结构如图所示，冷态装配要求活塞销孔与活塞销过盈量是塞销孔与活塞销过盈量是0.00250.0075mm。试用分组装配法设计活塞销试用分组装配法设计活塞销孔和活塞销的相关加工尺寸。孔和活塞销的相关加工尺寸。问题分析问题分析：从装配精度看，：从装配精度看，冷态装配要求活塞销孔与活塞销冷态装配要求活塞销孔与活塞销过盈量是过盈量是0.00250.0075mm，装配精度要求很高。装配精度要求很高。尽管装配涉及零件少，采用尽管装配涉及零件少，采用互换法计算组成环公差

45、小，零件互换法计算组成环公差小，零件加工精度要求很高。加工精度要求很高。解解：1)采用完全互换法装配，则可以设计活塞销孔，活塞销直径。可以采用完全互换法装配，则可以设计活塞销孔，活塞销直径。可以验证它们配合的过盈量符合要求。验证它们配合的过盈量符合要求。但是按照完全互换法设计的活塞和活塞销的相当于但是按照完全互换法设计的活塞和活塞销的相当于IT2。机械加工较。机械加工较为困难。为困难。2)在实际生产中，分组装配法将活塞销孔和活塞销采用在实际生产中，分组装配法将活塞销孔和活塞销采用相同相同的制造的制造公差等级公差等级，也即，也即公差带宽相同公差带宽相同。在。在相同方向相同方向上上同时放大四倍同时

46、放大四倍，并将零件按，并将零件按照放大后的公差进行加工制造。照放大后的公差进行加工制造。通过通过测量零件实际尺寸测量零件实际尺寸，按照表，按照表7.5给出的设计尺寸给出的设计尺寸分为四组分为四组，零件，零件分组公差带图示见下图。分组公差带图示见下图。为了生产操作方便，为了生产操作方便，将分组后零件用颜色标识将分组后零件用颜色标识。同种颜色零件进行装配，具有完全互换性同种颜色零件进行装配，具有完全互换性。(3)为保证对应组内相配件的数量要配套，相配零件的尺寸分布为保证对应组内相配件的数量要配套，相配零件的尺寸分布应相同；否则，将产生剩余零件。如图所示。应相同；否则，将产生剩余零件。如图所示。为解

47、决积压剩余件问题，生产中为解决积压剩余件问题，生产中常常专门生产一些与剩余件配套常常专门生产一些与剩余件配套的零件的零件。例如例如右图表示了铣床矩形导右图表示了铣床矩形导轨的装配结构。轨的装配结构。压板是修配件。装配精压板是修配件。装配精度要求是控制装配间隙。度要求是控制装配间隙。分析，可知：分析，可知：修磨修磨A面可以使装配间面可以使装配间隙减小，这是隙减小，这是“越修越小越修越小”的情况。的情况。修磨修磨B面可以使装配间面可以使装配间隙增大，这是隙增大，这是“越修越大越修越大”的情况。的情况。在在“越修越小越修越小”情况下情况下 封闭环封闭环公差带要求值和实际公差公差带要求值和实际公差带的

48、相对关系见图。带的相对关系见图。为保证修配量足够和最小为保证修配量足够和最小，放大，放大组成环公差后实际封闭环的公差带和组成环公差后实际封闭环的公差带和设计要求封闭环的公差带之间的相对设计要求封闭环的公差带之间的相对关系应满足关系应满足A0Dmin=A0min。若己经若己经A0Dmax A0min，那么修，那么修配补偿环配补偿环A0Dmin后会后会更大更大，不能满足，不能满足设计要求。设计要求。T0为设计要求封闭环的公差为设计要求封闭环的公差A0max为设计要求最大极限尺寸为设计要求最大极限尺寸A0min为设计要求最小极限尺寸为设计要求最小极限尺寸T0D表示放大组成环后封闭环的公差表示放大组成

49、环后封闭环的公差A0Dmax放大组成环后最大极限尺寸放大组成环后最大极限尺寸A0Dmin放大组成环后最小极限尺寸放大组成环后最小极限尺寸Fmax表示最大修配量表示最大修配量例例7.4图示链轮装配，装配技术要求链轮轴图示链轮装配，装配技术要求链轮轴向间隙向间隙A0应在应在0.050.20mm之间。之间。已知：已知：A1=2.5，A2=52，A3=4.5，A4=40，Ak=5。试用修配法确定装配尺寸关系中各组试用修配法确定装配尺寸关系中各组成环的设计尺寸。成环的设计尺寸。问题分析：问题分析：从装配精度看，例从装配精度看，例7.4链轮轴向间隙链轮轴向间隙A0要求控制在要求控制在0.050.20mm之

50、间。之间。装配精度高于例装配精度高于例7.1和例和例7.2，根据极，根据极值法和概率法计算过程与结果看，采用互值法和概率法计算过程与结果看，采用互换法无法实现装配精度要求。换法无法实现装配精度要求。由于这是一例由于这是一例“越修越大越修越大”情况，配置修配量要求情况，配置修配量要求 。因此，需要对初步拟定的因此，需要对初步拟定的 mm进行修正。进行修正。是是减环减环，确定补偿环尺寸，确定补偿环尺寸 mm。(10)整理计算结果见下表。整理计算结果见下表。max0max0AAD015.0940.4kcAkA003.0max0max008.5125.0015.0940.4)(AAAADkck3.固定