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汽车总装工艺

任务主要内容及目的子学习情境4:汽车总装工艺学习一、任务编号:ZP1-4二、学时:3学时三、主要内容及目的(1)熟悉汽车制造过程中装配基本理论。

(2)掌握装配工艺流程。

(3)了解装配尺寸链。

(4)掌握保证装配精度的装配方法。

学习内容:(一)装配的基本概念和装配工艺规程的制定◎ 1 装配的基本概念1.1装配的概念任何机器(含汽车,后同)都是由若干个零件、组件和部件所组成的。

按照规定的技术要由于在总装配之前,可以单独进行部件装配,部件装配后就可以进行部件试验和调整,从而为提高汽车的产品质量和保证其性能打下了良好基础。

这样还有利于企业之间的协作和产品的配套,易于组织部件(总成)的专业化生产。

3.2 要有正确的装配基准图1 装配单元系统图如同工件在机械加工时的定位一样,零件在装配单元上的正确位置,是靠零件装配基准(基面)间的配合和接触来实现的。

因此,为使零件正确定位,就应该有正确的装配基准,而且装配时的零件定位也应符合六点定位原理。

图2所示是某农用运输车车桥主动锥齿轮轴承座组件装配图。

轴承座装配至后桥壳体1内时,其装配基面为轴承座的两段外圆和法兰端面。

轴承座装配基面与后桥壳内孔配合,与端面接触后,限制了5个自由度,绕轴线旋转的自由度不必限制。

这样,轴承座在后桥壳体内就有正确定位了。

图2 轴承座组件装配基准面及两种设计方案1-后桥壳体 2-轴承座 3-大锥角圆锥滚子轴承 4-主动锥齿轮轴 5-圆锥滚子轴承图3是汽车后桥主减速器装配图。

减速器和差速器装入后桥壳体内时,装配基面为支承端面和内、外圆柱面(亦称内、外止口)。

由于绕止口轴线旋转的自由度会影响到半轴齿轮的位置,从而影响半轴的装配,增加半轴的附加载荷,所以有些汽车在减速器与后桥壳体的接触面上,还要用圆柱定位销来限制绕轴线旋转的自由度。

两个壳体定位销孔的尺寸及位置尺寸、定位销的尺寸均要求较严格,否则不易保证半轴的装配精度。

3.3 应便于装配和拆卸产品设计时,要考虑零件结构便于装配和拆卸,在装配过程中,当发现问题或进行调整时,常需要进行中间拆装。

因此,产品结构若能便于拆装和调整,就能节省装配时间,提高生产率。

具有正确的装配基准是便于拆装的前提条件。

此外,应注意的是组件的几个表面不应该同时装入基准零件(如箱体)的配合孔中,而应该先后依次进入装配。

下面举几个便于拆装和调整的实例予以说明。

在图(6.2a)中,是轴承座2的两段外圆柱表面(装配基准)同时进人壳体1的两配合孔中,由于不易同时对准两圆柱孔,使装配较为困难。

当改为图(6.2b)所示结构后是轴承座2右端外圆柱表面先进人壳体1的配合孔中3mm,并且有良好的导向后,左端外圆柱面再进人配合,所以装配较方便,工艺性也好。

为保证左段外圆柱表面容易引人壳体内孔,右段外圆柱面前端应倒角,倒角角度一般为15°-30°。

为减少外圆柱面与内孔配合时的摩擦,轴承座右段的外圆柱直径要略小于左段外圆柱面直径。

同样,对于主动锥齿轮轴两段轴颈直径也应按这一原则设计。

图3 汽车后桥主减速器装配基面1-圆柱定位销 2-减速器壳体 3-弓后桥壳体 4-半轴 5-半轴齿轮 6-弓行星齿轮 7-差速器壳体图4 两箱体零件用圆柱定位销定位图4是两个箱体零件用圆柱定位销定位的局部结构图,定位销与下箱体定位销孔为过盈配合。

如果定位销孔设计成盲孔时,因进入定位销时,孔内空气不能逸出,会阻碍定位销顺利进人。

合理的设计应如图4 b)、c)所示那样,将箱体定位销孔钻通,或是在定位销上铣通气平面或钻通气孔。

装配工艺性不仅要考虑产品制造与装配的方便性,还要考虑装配中调整、修配和使用中维修拆卸的方便性。

图5轴承外圈装于轴承座内和内圈装在轴颈上的3种结构方案。

图5 a)所示结构的工艺性不好,因为轴承座台肩内径等于轴承外圈内径,而轴承内圈外径等于轴颈轴肩直径,所以轴承内、外圈均无法拆卸。

轴颈轴启直径小于轴承内圈外径,或者在轴承座台肩处做出2~4个缺口,如图5 b)、c)所示,则轴承内、外圈都便于拆卸。

图5轴承座台肩与轴颈轴肩的结构3.4 正确选择装配方法装配精度是靠正确选择装配方法和零件制造精度来保证的。

装配方法对部件的装配生产率和经济性有很大影响。

设计人员设计结构时,应使结构尽量简单,有可能采用完全互换装配法装配,便可提高生产率。

因此在装配精度要求不高,零件的尺寸公差能在加工时经济地保证时,都应采用完全互换法解尺寸链。

只有当装配精度要求较高,用完全互换法解算尺寸链使零件尺寸公差过小时,才考虑采用其他装配方法。

在采用补偿法(调整装配法和修配装配法)时,应图6 齿轮轴向定位的两种方案1-齿轮 2-锁紧螺钉 3-弓花键轴 4-对开环4 装配尺寸链原理与应用4.1 有关装配尺寸链的概念机器或汽车的装配精度是由相关零件的加工精度和合理的装配方法共同保证的。

因此,如何查找哪些零件对某装配精度有影响,进而选择合理的装配方法和确定这些零件的加工精度,就成了机械制造和机械设计工作中的一个重要课题。

为了正确地和定量地解决上述问题,就需将尺寸链基本理论应用到装配中,即建立装配尺寸链和计算求解尺寸链。

4.2 建立装配尺寸链的方法在装配尺寸链的研究分析中,建立装配尺寸链是十分关键的内容。

只有建立的装配尺寸链是正确的,解装配尺寸链才有意义。

建立装配尺寸链是在完整的装配图或示意图上进行的。

装配精度和相关零件精度之间的关系构成装配尺寸链。

显然,最后形成的封闭环是装配精度,相关零件的设计尺寸是组成环。

建立装配尺寸链就是根据封闭环—装配精度,查找组成环—相关零件设计尺寸,并画出尺寸链图,判别组成环的性质(判别增、减环)。

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。

如同工艺尺寸链一样,装配尺寸链的组成环也分为增环和减环。

例如,图7所示轴与孔配合的装配关系,装配后要求轴孔有一定的间隙。

轴孔间的间隙A6就是该尺寸链的封闭环,它是由孔尺寸A1和轴尺寸A2装配后形成的尺寸。

此时,孔尺寸A1增大,间隙A0(封闭环)亦随之增大,故A1为增环,反之,轴尺寸A2为减环。

其尺寸链方程为:A=A1-A2装配尺寸链的分类:装配尺寸链一般可分为4类:(1)直线尺寸链系由长度尺寸组成,且各环尺寸彼此平行,如图7所示。

(2)角度尺寸链由角度、平行度、垂直度等构成。

例如:卧式车床精度标准G13项—横刀架横向移动对主轴轴线的垂直度,公差为0.02mm/300mm(偏差方向α≥90o)。

该项要求可简化为如图8所示的角度装配尺寸链。

本尺寸链只有组成环a1和a2。

a1为主轴箱部件装配后主轴回转轴线与机床身前Ⅴ形导轨在水平面的平行度。

a2为床鞍的上燕尾形导轨对下Ⅴ形导轨的垂直度。

图7 轴孔配合的装配尺寸链图8 车床横刀架横向移动对主轴轴线的垂直度的角度装配尺寸链(3)平面尺寸链由成角度关系布置的长度尺寸构成,且各环处于同一或彼此平行的平面内。

例如,车床溜板箱装配在溜板下面时,溜板箱齿轮O2与溜板横进给齿轮O1应保持适当的啮合间隙。

该装配关系构成了尺寸链,如图9所示。

其中,X1、Y1为溜板上齿轮O1的坐标尺寸,X 2、Y2为溜板箱上齿轮O2的坐标尺寸,d1、d2分别为两齿轮的分度圆半径,P为两齿轮的啮合侧隙,是封闭环。

(4)空间尺寸链由位于三维空间的尺寸构成的尺寸链。

由于在一般机器装配中较为少见,故此处不予介绍。

4.3 装配尺寸链的查找方法正确地查明装配尺寸链的组成,并建立尺寸链是进行尺寸链计算的基础。

1)装配尺寸链的查找方法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。

图9 平面装配尺寸链2)查找装配尺寸链应注意的问题(1)装配尺寸链应进行必要的简化机械产品的结构通常都比较复杂,对装配精度有影响的因素很多,在查找尺寸链时,可不考虑那些影响较小的因素,使装配尺寸链适当简化。

例如:图10所示车床主轴与尾座中心线等高性问题。

影响该项装配精度的因素有(e1 、e2、e 3、e4、见图11):图10 主轴箱主轴与尾座套筒中心线等高结构示意图1-主轴箱 2-尾座 3-尾座底板 4-床身A1—主轴锥孔中心线至尾座底板距离;A2—尾座底板厚度;A3—尾座顶尖套锥孔中心线至尾座底板距离;e1—主轴滚动轴承外圆与内孔的同轴度误差;e2—尾座顶尖套锥孔与外圈的同轴度误差;e3—尾座顶尖套与尾座孔配合间隙引起的向下偏移量;e4—床身上安装主轴箱和尾座的平导轨面的高度差。

从以上分析知:车床主轴与尾座中心线等高性的装配尺寸链如图11所示。

但由于e1、e2、e 3、e4的数值相对A1、A2、A3、A的误差而言是较小的,其对装配精度影响也较小,故装配尺寸链可以简化。

但在精度装配中,应当计人所有对装配精度有影响的因素,不可随意简化。

(2)装配尺寸链组成的“一件一环”原则由尺寸链的基本理论可知!在装配精度既定的条件下,组成环数越少,则各组成环分配到的公差值就越大,零件加工越容易、越经济。

这样,在产品结构设计时,在满足产品工作性能的条件下,应尽量简化产品结构,使影响产品装配精度的零件数尽量减少。

在查找装配尺寸链时,每个相关的零、部件只应有亠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“一件一环”,这就是装配尺寸链的最短路线(环数最少)原则。

图12所示齿轮装配后轴向间隙尺寸链就体现了“一件一环”的原则。

如果把图中的轴向尺寸标注成图13所示的两个尺寸,则违反了“一件一环”的原则,其装配尺寸链的构成显然不合理。

图11车床主轴与尾座中心线等高装配尺寸链图12 装配尺寸链的“一件一环”原则(3)装配尺寸链的“方向性”在同一装配结构中,在不同位置方向都有装配精度要求时,应按不同方向分别建立装配尺寸链。

例如,蜗杆副传动结构,为保证正常啮合,要同时保证蜗杆副两轴线间的距离精度、垂直度精度、蜗杆轴线与蜗轮中间平面的重合精度,这是3个不同位置方向的装配精度,因而需要在3个不同方向分别建立尺寸链。

图13 组成环尺寸的不合理算法4.4 装配尺寸链的计算方法装配方法与装配尺寸链的解算方法密切相关。

同一项装配精度,采用不同的装配方法时,其装配尺寸链的解算方法也不相同。

装配尺寸链的计算可分为正计算和反计算两种。

已知与装配精度有关的相关零部件的基本尺寸及其偏差,求解装配精度要求(封闭环)的基本尺寸及偏差的计算过程称为正计算,它用于对已设计的图样进行校核验算。

当已知装配精度要求(封闭环)的基本尺寸及偏差,求解与该项装配精度有关的各零部件基本尺寸及偏差的计算过程称为反计算,它主要用于产品设计过程之中,以确定各零部件的尺寸和加工精度。

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