裝配工藝基礎(chǔ)知識(shí)(已修改)

　

【正文】 裝配工藝基礎(chǔ)將加工好的各個(gè)零件（或部件）根據(jù)一定的技術(shù)條件連接成完整的機(jī)器（或部件）的過程，稱為柴油機(jī)（或部件）的裝配。船舶柴油機(jī)是由幾千個(gè)零件組成的，其裝配工作是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程。柴油機(jī)的裝配是柴油機(jī)制造過程中最后一個(gè)階段的工作。一臺(tái)柴油機(jī)能否保證良好的工作性能和經(jīng)濟(jì)性以及可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，很大程度上決定于裝配工作的好壞，即裝配工藝過程對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起決定的影響。因此，為了提高裝配質(zhì)量和生產(chǎn)率，必須對(duì)與裝配工藝有關(guān)的問題進(jìn)行分析研究。例如，裝配精度、裝配方法、裝配組織形式、柴油機(jī)裝配工藝過程及其應(yīng)注意的問題和裝配技術(shù)規(guī)范等等。第－節(jié) 裝配精度及裝配尺寸鏈一、裝配精度船舶柴油機(jī)制造時(shí)，不僅要求保證各組成零件具有規(guī)定的精度，而且還要求保證機(jī)器裝配后能達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求，即達(dá)到規(guī)定的裝配精度。柴油機(jī)的裝配精度既與各組成零件的尺寸精度和形狀精度有關(guān)，也與各組成部件和零件的相互位置精度有關(guān)。尤其是作為裝配基準(zhǔn)面的加工精度，對(duì)裝配精度的影響最大。例如，為了保證機(jī)器在使用中工作可靠，延長(zhǎng)零件的使用壽命以及盡量減少磨損，應(yīng)使裝配間隙在滿足機(jī)器使用性能要求的前提下盡可能小。這就要求提高裝配精度，即要求配合件的規(guī)定尺寸參數(shù)同裝配技術(shù)要求的規(guī)定參數(shù)盡可能相符合。此外，形狀和位置精度也盡可能同裝配技術(shù)要求中所規(guī)定的各項(xiàng)參數(shù)相符合。為了提高裝配精度，必須采取一些措施：⑴提高零件的機(jī)械加工精度；⑵提高柴油機(jī)各部件的裝配精度；⑶改善零件的結(jié)構(gòu)，使配合面盡量減少；⑷采用合理的裝配方法和裝配工藝過程。柴油機(jī)及其部件中的各個(gè)零件的精度，很大程度上取決于它們的制造公差。為了在裝配時(shí)能保證各部件和整臺(tái)柴油機(jī)達(dá)到規(guī)定的最終精度（即各部分的裝配技術(shù)要求），這就有必要利用尺寸鏈的原理來確定柴油機(jī)及其部件中各零件的尺寸和表面位置的公差。根據(jù)尺寸鏈的分析，可以確定達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求所應(yīng)采取的最適當(dāng)?shù)难b配方法和工藝措施。二、裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈：任何一個(gè)機(jī)構(gòu)，如活塞連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)等，都是由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的零件所組成，這些零件的尺寸就反映著它們之間的關(guān)系，并形成尺寸鏈。這種表示機(jī)構(gòu)中各零件之間的相互關(guān)系的尺寸鏈，就稱之為裝配尺寸鏈。裝配尺寸鏈可由裝配圖看出，如圖11所示為活塞與氣缸配合的裝配尺寸鏈圖。圖中b)所示為其相應(yīng)的尺寸鏈簡(jiǎn)圖。圖11 活塞與氣缸套的配合的尺寸鏈圖裝配尺寸鏈中的封閉環(huán)，它在裝配前是不存在的，而是在裝配后才形成的，如圖11（b)中的N。封閉環(huán)通常就是裝配技術(shù)要求。其中如果某組成環(huán)的尺寸增大（其他各組成環(huán)不變情況下），使封閉環(huán)的尺寸也隨之增大，則此組成環(huán)稱為增環(huán)，如果某組成環(huán)尺寸增大，使封閉環(huán)的尺寸隨之減少，則此組成環(huán)稱為減環(huán)。封閉環(huán)的基本尺寸等于所有各組成環(huán)基本尺寸的代數(shù)和，即等于所有增環(huán)的基本尺寸之和減去所有減環(huán)的基本尺寸之和。它可由下式表示：式中：N——封閉環(huán)的基本尺寸；Az——AAAm，為各增環(huán)的基本尺寸；m——增環(huán)數(shù)；Aj——Am+Am+An1，為各減環(huán)的基本尺寸；n——尺寸鏈的環(huán)數(shù)（包括封閉環(huán)在內(nèi)）。為了使裝配達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求，從尺寸鏈的觀點(diǎn)看，就是要保證尺寸鏈中的封閉環(huán)達(dá)到規(guī)定的精度要求。尺寸鏈封閉環(huán)的公差等于所有各組成環(huán)的公差之和。它可由下式表示：式中：δN——封閉環(huán)的公差；δAi——各組成環(huán)的公差；n——尺寸鏈的環(huán)數(shù)（包括封閉環(huán)在內(nèi)）。以上是用完全互換法計(jì)算尺寸鏈的基本公式。分析柴油機(jī)的裝配尺寸鏈時(shí)，應(yīng)從裝配圖中，找出各個(gè)零件或部件之間的相互關(guān)聯(lián)的尺寸鏈關(guān)系，然后按照裝配技術(shù)要求，找出以此技術(shù)要求為封閉環(huán)的裝配尺寸鏈。同理，根據(jù)各個(gè)部件的裝配技術(shù)要求，依次找出機(jī)器的全部裝配尺寸鏈。例1 柴油機(jī)壓縮室高度裝配尺寸鏈及其計(jì)算。圖12所示為柴油機(jī)各零件所組成的尺寸鏈關(guān)系圖。為了保證柴油機(jī)的壓縮比，壓縮容積必須保持恒定，即壓縮室的高度必須一定。壓縮室高度以N表示。N是在裝配后形成的，因此，N為封閉環(huán)。從柴油機(jī)的裝配圖中，可以找出由固定件和運(yùn)動(dòng)件等為組成環(huán)所構(gòu)成的尺寸鏈。a) b)圖12 柴油機(jī)壓縮室高度計(jì)算尺寸鏈圖圖中：A1——主軸承孔軸線至機(jī)座上平面的距離；A2——機(jī)座墊片厚度；A3——機(jī)體總高度；B4——機(jī)體上裝氣缸套的凹坑深度；A5——?dú)飧滋讐|片厚度；A6——?dú)飧滋淄辜绺叨龋籄7——?dú)飧咨w墊片厚度（壓縮后的尺寸）；B8——?dú)飧咨w凸臺(tái)高度；B9——活塞銷軸線至活塞頂平面之距離；A10——連桿小端孔與活塞銷間隙的一半；B11——連桿大小端孔軸線距離；A12——連桿大端孔與曲柄銷間隙的一半；B13——曲柄半徑；A14——主軸承孔至主軸頸間隙的一半。以上各尺寸參數(shù)都直接影響到壓縮室的高度。因此，壓縮室高度N的基本尺寸為：而壓縮室高度公差δN等于所有各組成環(huán)公差的總和（其中尺寸Bi以Ai來代替），即：式中：δAi——各組成環(huán)的公差。例2 如圖13所示，在柴油機(jī)的曲軸主軸頸與止推軸承配合中，由主軸頸、兩個(gè)止推環(huán)、主軸承的軸向尺寸和軸向間隙形成一個(gè)裝配尺寸鏈。根據(jù)使用要求，規(guī)定軸向間隙為，由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，主軸頸軸向長(zhǎng)度基本尺寸為A1，主軸承軸向長(zhǎng)度基本尺寸為A3。試計(jì)算有關(guān)零件軸向基本尺寸和公差帶。圖13 曲軸主軸頸與止推主軸承配合及軸向尺寸的尺寸鏈根據(jù)尺寸鏈方程式，兩個(gè)止推環(huán)的基本尺寸可用下式表示：設(shè)兩個(gè)止推環(huán)厚度相等，即，得根據(jù)封閉環(huán)公差方程式，各組成環(huán)公差與封閉環(huán)公差存在下列不等式：用等公差的分配方法求得各組成環(huán)的平均公差為：由于各組成環(huán)零件加工不太困難，而且組成環(huán)環(huán)數(shù)不多，可以采用極值解法。求出平均公差后，還要根據(jù)各組成環(huán)制造的難易程度和經(jīng)濟(jì)合理性，進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后各組成環(huán)的公差之和仍應(yīng)滿足不等式的要求。組成環(huán)AA4容易加工，公差可以減小；組成環(huán)A1加工較難保證需要增大公差值而A3維持其平均公差值，加工還不是很困難。確定各組成環(huán)的上、下偏差：組成環(huán)A1為包容尺寸按基準(zhǔn)孔考慮，下偏差為零；A3則為被包容尺寸按基準(zhǔn)軸考慮，上偏差為零，AA4做為協(xié)調(diào)環(huán)，其偏差不能再按單向偏差形式考慮，而由尺寸鏈的計(jì)算來確定。為了制造方便取AA4的上偏差相等（△SA2=△SA4)和下偏差相等(△XA2=△XA4)。由下式可分別求得AA4的上、下偏差。第二節(jié) 裝配方法裝配方法與解裝配尺寸鏈的方法是密切相關(guān)的。為了達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求，解尺寸鏈確定部件或柴油機(jī)裝配中各個(gè)零件的公差時(shí)，必須保證它們裝配后所形成的積累誤差不大于部件或柴油機(jī)按其工作性能要求所允許的數(shù)值。常用的裝配方法有完全互換裝配法、不完全互換裝配法、選擇裝配法、修配法、調(diào)整法等五種。一、完全互換裝配法完全互換裝配法的實(shí)質(zhì)是：以完全互換為基礎(chǔ)來確定機(jī)器中各個(gè)零件的公差，零件不需要作任何挑選、修配或調(diào)整，裝配成部件或機(jī)器后就能保證達(dá)到預(yù)先規(guī)定的裝配技術(shù)要求。用完全互換裝配法時(shí)，解尺寸鏈的基本要求是：各組成環(huán)的公差之和不得大于封閉環(huán)的公差。可用下式來表示為了實(shí)現(xiàn)上述裝配方法，應(yīng)將每個(gè)零件的制造公差預(yù)先給予規(guī)定，實(shí)踐中常采用等公差法和等精度法來解決這個(gè)問題。用完全互換裝配法的主要優(yōu)點(diǎn)是：⑴可以保證完全互換性，裝配過程較簡(jiǎn)單；⑵可以采用流水裝配作業(yè)，生產(chǎn)率較高；⑶不需要技術(shù)水平高的工人；⑷機(jī)器的部件及其零件的生產(chǎn)便于專業(yè)化，容易解決備件的供應(yīng)問題。但是，這種方法也存在一定的缺點(diǎn)：對(duì)零件的制造精度要求較高，當(dāng)環(huán)數(shù)較多時(shí)有的零件加工顯得特別困難。因此，這種方法只適用于生產(chǎn)批量較大、裝配精度較高而環(huán)數(shù)少的情況，或裝配精度要求不高的多環(huán)情況中。針對(duì)這種情況，尤其對(duì)多環(huán)且裝配精度要求高的場(chǎng)合，可采用不完全互換裝配法。二、不完全互換裝配法不完全互換裝配法又稱部分互換裝配法。這種方法的實(shí)質(zhì)是：考慮到組成環(huán)的尺寸分布情況，以及其裝配后形成的封閉環(huán)的尺寸分布情況，可以利用概率論給組成環(huán)的公差規(guī)定得比用完全互換裝配法時(shí)的公差大些，這樣在裝配時(shí)，大部分零件不需要經(jīng)過挑選、修配或調(diào)整就能達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求，但有很少一部分零件要加以挑選、修配或調(diào)整才能達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求。換句話說，用這種裝配方法時(shí)，有很少一部分尺寸鏈的封閉環(huán)的公差將超過規(guī)定的公差范圍，不過可將這部分尺寸鏈控制在一個(gè)很小的百分?jǐn)?shù)之內(nèi)，此百分率稱為“危率”（或“冒險(xiǎn)率”）。這樣，根據(jù)封閉環(huán)的公差計(jì)