第5章-机器装配工艺基础

1、现代制造工艺第第5章机器装配工艺基础章机器装配工艺基础35.1 概述概述 任何机器是由若干相关零件装配而成。机器制造的最后一个工艺过程是将加工合格后的零件装配成机器的装配工艺过程。机器的质量最终通过装配来保证，装配质量在很大程度上决定了机器的最终质量和工作性能。 同时，通过机器的装配，也能发现机器设计或零件设计中的问题，从而不断改进和提高产品质量、降低成本、提高产品的综合竞争能力。机器装配的内容机器装配的内容 装配是机器制造中的最后阶段，主要内容包括零件的清洗、刮研、连接及平衡、调整与校正，总装后的检验、试运转、油漆及包装等。5装配精度装配精度 机器的装配精度应根据机器的工作性能来确定，一般包

2、括零部件间的位置精度和运动精度。 装配精度的另一个要求，是配合表面间的配合质量和接触质量。6 机器的装配精度要求可根据国家标准、部颁标准或其他有关资料予以确定。 在缺乏成熟资料的条件下，则往往参考经过实践考验的类似产品数据，用类比法并结合生产经验定出。必要时，还需通过分析计算和试验验证，才能最后确定。7 机器及其部件既然是由若干零件装配而成的，那么，零件的精度特别是关键零件的精度直接影响相应部件和机器的装配精度。 一般情况下， 装配精度高，则 必须提高各相关 零件的制造精度， 使它们装配后的误 差累积仍能满足装 配精度要求。8 但是，对于某些装配精度高的项目来说，如果完全由有关零件的制造精度来

3、直接保证，则相关零件的制造精度将会要求很高，给机械加工带来很大困难。 这时若按经济加工精度来确定零件的加工精度，使之易于加工，而在装配时则采取一定的工艺措施（修配、调整等）来保证装配精度，这样做虽然增加了装配工作量和装配成本，但从整个产品制造过程来看，仍是比较经济的。9 在机器设计过程中，需要结合零件基本尺寸及其公差和技术条件，运用尺寸链的分析方法解决装配精度保证问题。由于这种尺寸链是应用于装配过程的，而且其计算分析均与工艺尺寸链有所不同，因而称为装配尺寸链。105.2装配尺寸链装配尺寸链装配尺寸链的概念装配尺寸链的概念 装配尺寸链是由各有关装配尺寸（各个零件尺寸及装配精度要求）所组成的尺寸链

4、。11线性装配尺寸链装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立 正确地建立装配尺寸链，是进行装配尺寸链计算的基础。 首先，正确确定封闭环是计算的关键，对于装配尺寸链，装配精度要求就是封闭环； 再以封闭环两端的两个零件为起点，沿封闭环的尺寸方向，分别找出影响装配精度要求的相关零件，直至找到同一个基准零件或是同一基准表面为止。12 在查找装配尺寸链时，应遵循以下原则： （1）装配尺寸链的简化原则13 （2）装配尺寸链组成的最短路线（环数最少）原则14（3）装配尺寸链的方向性15装配尺寸链的计算装配尺寸链的计算 装配尺寸链的计算，如果是在产品设计过程中进行的，多采用反计算法；而正计算法仅用于验算。所谓反计算即

5、是已知装配精度（封闭环）的基本尺寸及其偏差，求解与该项装配精度有关的各零、部件（组成环）的基本尺寸及其偏差。 计算公式可分为极值法和概率法。概率法仅适用于大批量生产的装配尺寸链计算；而极值法可用于各种生产类型的装配尺寸链计算，在这里做重点介绍。（1）装配尺寸链的极值解法 对于线性尺寸链，则 1）首先校核封闭环尺寸是否正确 2）按等公差原则，计算各组成环平均公差16mmiiTTTTT2110imiiAA10miiavTT10 3）根据各组成环基本尺寸的大小和加工时的难易程度，对各组成环的公差进行适当的调整。 在调整过程中应遵循六个原则。175.3保证装配精度的方法保证装配精度的方法 目前，在多数

6、工厂中，装配的主要工作是靠手工劳动完成。所以，选择合适的装配方法，制订合理的装配工艺规程，不仅是保证机器装配质量的手段，也是提高产品生产效率、降低制造成本的有力措施。 保证产品装配精度的方法有：互换装配法、选择装配法、修配装配法和调整装配法。18互换装配法互换装配法 零件按图纸公差加工，装配时不需经过任何选择、修配和调整，就能达到规定的装配精度和技术要求，这种装配方法称为互换装配法。19 互换装配法的优点是装配工作简单，生产率高，有利于组织流水生产、协作生产，同时也有利于维修工作。 互换法的实质就是用控制零件的加工误差来保证产品的装配精度。所以，这种装配方法常用于高精度的少环尺寸链或低精度多环

7、尺寸链的大批大量产品装配中。20选择装配法选择装配法 选择装配法是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度，然后选择合适的零件进行装配，以保证规定的装配精度要求。 这种装配方法常应用于装配精度要求高而组成环又较少的成批或大批量生产中。2122选配法直接选配法分组选配法复合选配法修配装配法修配装配法 修配装配法简称修配法，它是将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造。装配时根据实际测量结果，通过改变尺寸链中某一预先确定的组成环尺寸或者就地修配这个组成环，使装配达到规定的要求。23 1）单件修配-生产中应用最广。 2）合件加工修配法 -应用在单件小批生产的装配场合。24 3）自身加工修配法25调整装

8、配法调整装配法 调整法也是按经济加工精度确定零件（组成环）公差，由于每一个组成环的公差取得较大，就必然会使一部分装配件超差。为了保证装配精度，可改变一个零件的位置（称可动调整法），或选定一个或几个适当尺寸的调整件（也叫补偿件）加入尺寸链（称固定调整法），来补偿由于各组成环公差扩大后所产生的累积误差。26 （1）可动调整法 所谓可动调整法就是用改变调整件的相对位置（移动、旋转或移动和旋转同时进行）来达到装配精度的方法。27轴承间隙的调整丝杠螺母间隙的调整导轨副间隙的调整 （2）固定调整法 在装配尺寸链中，选定一个或加入几个零件作为调整环。作为调整环的零件是按一定尺寸间隔级别制成的一组专门零件，根

9、据装配时的需要，选用其中某一级别的零件来做补偿，从而保证所需要的装配精度。通常使用的调整件有垫圈、垫片、轴套等。28 这种调整方法用在产量大、装配精度要求高的大批大量生产装配中，比较简便，它在汽车、拖拉机和自行车生产中应用很广。29 调整法有很多优点：除了能按经济加工精度加工零件外，而且装配方便，可以获得比较高的装配精度。在使用期间，可以通过调整件来补偿由于磨损、热变形所引起的误差，使之恢复原来的精度要求。它的缺点是增加了一定的零件数及要求较高的调整技术。但是由于调整法优点突出，因而使用较为广泛。30 3）误差抵消调整法 误差抵消调整法是在产品或部件装配时，通过调整有关零件的相互位置，使其加工

10、误差相互抵消一部分，以提高装配精度要求的方法。它在机床装配中应用较多。31在选择装配方法时，先要了解各种装配方法的特点及应用范围。一般说来：应优先选用完全互换法；在生产批量较大、组成环又较多时，应考虑采用不完全互换法；在封闭环的精度较高，组成环环数较少时，可以采用选配法；只有在上述方法使零件加工很困难或不经济时，特别是中小批生产时，尤其是单件生产时，才宜采用修配法或调整法。325.4 装配工艺规程的制定装配工艺规程的制定 在机器的制造工艺过程中，与装配有关的工艺过程称为装配工艺过程。将装配工艺过程以工艺文件的形式固定下来就是装配工艺规程。装配工艺规程的好坏对保证装配质量、提高装配生产效率、缩短

11、装配周期、减轻工人劳动强度、缩小装配占地面积、降低装配生产成本等都有重要的影响。 33 （1）分析产品图纸，划分装配单元装配单元，确定装配方法。 （2）拟定装配顺序，划分装配工序。 （3）计算装配时间定额。 （4）确定各工序装配技术要求，制定质量检查方法及工具。 （5）确定装配时零部件的输送方法及所需要的设备和工具。 （6）选择和设计装配过程中所需的工具、夹具和专用设备。34制定装配工艺规程的步骤制定装配工艺规程的步骤 （1）研究产品的装配图和验收技术条件 1）审查图纸的完整性和正确性，对其中出现的问题、缺点或错误提出解决的建议和方法，并与设计人员协商后予以修改。 2）对产品的装配结构工艺性进

12、行分析，明确各零部件之间的装配关系。 3）审核产品装配的技术要求和验收标准，确切掌握装配中的关键技术问题，并制订相应的技术措施。 4）研究保证产品装配精度的方法，进行必要的装配尺寸链的初步分析和计算。35 （2）确定装配的组织形式 装配组织形式主要分为固定式和移动式两种。 36（3）划分装配单元，确定装配顺序 通常将机器划分为若干能进行独立装配的部分，称为装配单元。37套件/套装组件/组装部件/部装机器/总装 装配顺序的一般原则是先下后上、先内后外、先难后易、先精密后一般、先重大后轻小。最后将装配顺序用装配系统图的形式表示出来。38（a）产品装配系统图 （b）部件装配系统图 装配系统图 4）划

13、分装配工序 1）确定工序集中与分散的程度； 2）划分装配工序，确定工序内容； 3）确定各工序所需的设备和工具，如需专用夹具与设备，则应拟定设计任务书； 4）制定各工序装配操作规范，如过盈配合的压入力、变温装配的装配温度以及紧固件的力矩等； 5）制定各工序装配质量要求与检测方法； 6）确定工序时间定额，平衡各工序节拍。39 （5）编制装配工艺文件 工序内容确定以后，就可以制订装配工艺卡片。单件小批生产时，通常只绘制装配系统图。装配时，按产品装配图及装配系统图工作。 成批生产时，通常还需制订部装、总装的装配工艺卡。写明工序次序，简要的工序内容，设备名称，工夹具名称与编号，工人技术等级和时间定额等项

14、目。 大批大量生产中，不仅要制定装配工艺卡，而且要制定装配工序卡，以直接指导工人进行产品装配。405.5 机器结构的装配工艺性机器结构的装配工艺性 机器结构的装配工艺性和零件结构的机械加工工艺性一样，对机器的整个生产过程有较大的影响，也是评价机器设计的指标之一。机器结构的装配工艺性在一定程度上决定了装配过程周期的长短、耗费劳动量的大小、成本的高低、以及机器使用质量的优劣等。41 机器结构的装配工艺性是指机器结构能保证装配过程中使相互联接的零部件不用或少用修配和机械加工，用较少的劳动量，花费较少的时间按产品的设计要求顺利地装配起来。（1）机器结构应能分成 独立的装配单元42（2）减少装配时的修配

15、和机械加工434445（3）机器结构应便于装配和拆卸4647485.6 装配自动化装配自动化 在机械制造过程中，装配工作量占到20左右，有些产品的装配工作量可以达到70。但装配又是机械制造过程中采用手工劳动较多的工序。由于装配技术上的复杂性和多样性，所以，装配过程不易实现自动化。近年来，在大批大量生产中，加工过程自动化获得了较快的发展，大量零件自动化高速生产出来后，如果仍由手工装配，则劳动强度大、效率低、质量也不能保证，因此，迫切需要发展装配过程的自动化。49 装配过程自动化包括零件的供给、装配对象的运送、装配作业、装配质量检测等环节的自动化。最初从零部件的输送流水线开始，逐渐实现某些生产批量

16、较大的产品，如电动机、变压器、开关等的自动装配。现在，在汽车、武器、仪表等大型、精密产品中也已有应用。50自动装配机自动装配机51装配装配机器人机器人5253装配自动线装配自动线545.7机器的虚拟装配机器的虚拟装配 装配过程在很大程度上影响产品的研制时间（Time）、产品质量（Quality）、制造成本（Cost）、优质服务（Service）“TQCS”，装配将影响机器的生命周期和市场的快速响应能力。 随着计算机技术在制造业的应用和发展，把信息技术应用到机器装配过程中有了很大进展，形成了以虚拟装配为主的装配新技术，虚拟现实技术的应用为解决装配规划问题提供一种新的方法和手段。55虚拟装配环境的硬件部分虚拟装配环境的硬件部分56（a）视景头盔（b）数据手套57（c）三维鼠标（d）操纵杆58（e）球面沉浸式显示系统59装配过程的仿真60 直接选配法 就是由装配工人从许多待装配的零件中，凭经验挑选合适的零件装配在一起。这种方法的优点是能达到很高的装配精度且无需将装配零件进行分组。但工人需凭经验和必要的判断性测量来选择零件，装配时间不易准确控制，且装配质量在很大程度上决定于装配工人的技术水平。这种装配方法不宜用于生产节拍较严的大批大量流水作业中。61 分组装