机械制造基础-电子教案第8章

1、第8章 机械装配工艺基础 8.1 概述 机器的装配包括装配、调整、检查和试验等工作。制定合理的装配工艺，采用正确的装配方法，确定适当的装配组织形式，制定合理的装配过程，提高装配质量和效率，是保证产品质量的重要方面。 8.1.1 装配的概念 1. 装配 按照规定的精度和技术要求，将若干零件结合成部件或将若干零件和部件结合成产品的工艺过程，称为装配。前者称为部件装配，后者称为总装配。 2. 机器的装配过程 对于结构比较复杂的产品，为了设计、加工和装配的方便，常将机器分成部件、组件和套件等部分，它们都能形成独立的设计单元、加工单元 和装配单元。 （1）套件及套装 套件是在一个基准零件上，装上一个或若

2、干个零件构成的。每个套件只有一个基准零件，起联接相关零件和确定各零件相对位置的作用。将零件结合成套件的装配过程称为套装，如图a所示。套件在以后的装配中，可作为一个零件来使用，一般不再分开，所以套件和零件一样，是装配过程中最小的装配单元。 （2）组件及组装 组件是在一个基准零件上，装上一个或若干个套件和零件构成的。它与套件的区别在于组件在以后的装配中可以拆卸，而套件在以后的装配中一般不再拆开。每个组件也只有一个基准零件，起联接相关零件和套件、确定零件和 套件相对位置的作用。 将零件或零件与套件 结合成组件的装配过 程称为组装。图b所示 为一个组件。 （3）部件及部装 部件是在一个基准零件上，装上

3、若干个组件、套件和零件构成的。部件在机械产品中能完成相对独立的功能。每个部件也只有一个基准零件。将组件、套件和零件结合成部件的装配过程称为部装。 （4）总装 在一个基准零件上，装上若干个部件、组件、套件和零件就成为机器。同样，每台机器只有一个基准零件，所起作用与上述相同。把部件、组件、套件和零件装配成最终产品的装配过程称为总装。 在生产中，常用装配系统图来反映装配单元的划分、装配顺序的安排和装配工艺方法，它是装配工艺规程中的主要文件之一，也是划分装配工序的依据，从中可以清晰看出如何从 分散的零件依次装配成套 件、组件、部件直至产品 的。图8.10为组件装配系 统图（见8.3节），图为机器装配系

4、统图。 8.1.2 装配工作的基本内容 1. 清洗 装配前一定要将零件表面的油污和机械杂质清洗干净，以保证产品质量和延长使用寿命。 2. 联接 将两个或两个以上的零件结合在一起的装配工作称为联接。 （1）可拆卸联接 可拆卸联接是指相互联接的零件可进行多次拆装且不损坏任何零件的一种联接方式。常见的有螺纹联接、键联接和销联接。螺纹联接时应注意以下事项： 1）装配时，螺纹件通常采用各种扳手拧紧，拧紧力矩应适当：对于需要控制拧紧力矩的螺纹联接件，须采用限力扳手或测力扳手拧紧。 2）成组装配时，为了保证各螺钉（或螺母）具有 相等的预紧力，应按照一定的顺序来拧紧：从中央、对称地、交叉地向四周扩展，用扭矩扳

5、手，分23遍逐次拧至规定的扭矩。如图所示。 3）应注意采取防松措施。常见的防松措施有锁紧 螺母、弹簧垫圈、串联钢丝、开口销和带槽螺母等。 （2）不可拆卸联接 不可拆卸联接是指零件相互联接后是不可拆的， 若要拆卸则会损坏某些零件的一种联接方式。常见的 有焊接、铆接和过盈联接等。 1）压入法是将有过盈量配合的两个零件压到配合 位置的装配过程。分手工锤击压装和压力机压装两种。 2）热胀法是指在装配有过盈量配合的两个零件时， 先将包容件加热胀大，再将被包容件装配到配合位置 的一种装配方法。 3）冷缩法是指在装配 有过盈量配合的两个零件时， 先将被包容件用冷却剂冷却， 使其尺寸收缩，再装入包容 件中使其

6、达到配合位置的一种装配方法。 3. 校正、调整与配作 （1）校正 校正是指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部件的相互位置，从而保证 装配精度。校正可以采用调整方法或修配方法来实现。 （2）调整 调整是指相关零部件相互位置的调节工作。除完 成上述校正调整外，还有调节各运动副的间隙。通过 调整来保证各零件间的位置精度和某些运动副的间隙， 从而保证装配精度。 （3）配作 配作是指配钻、配刮、配铰、配磨等在装配过程 中附加的一些钳工和机械加工工作，它是以已加工零件为基准，加工与其相配的另一零件，或将两个（或两个以上）的零件组合在一起再进行加工的方法。配作必须先将零件通过校正调

7、整，使其相互 位置正确、确定后才能进行。 4. 平衡 对于转速高、运转平稳性要求高的机器，为了防 止或减小在工作过程中因旋转件质量不平衡产生的离 心惯性力，使机器产生振动、噪声。装配时需对有关 旋转零部件进行平衡。平衡的方法有静平衡和动平衡 两种。旋转零件的不平衡质量可用以下方法进行平衡： （1）加重法 用补焊、铆接、胶接和螺纹联接等方法加配质量。 （2）减重法 用钻、锉、铣、磨等方法去除质量。 （3）调节法 在预制的平衡槽内改变平衡块的位置或数量。 5. 验收试验 机械产品装配完后，应根据有关技术标准和规定 的技术要求，对产品进行检验和试验工作，各项验收 指标合格，经油漆和包装后才准许出厂。

8、 8.1.3 装配的组织形式 1. 固定式装配 是指把产品固定在一个工作地点上，在一个工人或几组工人内进行装配，且装配时产品不移动的一种装配组织形式。 （1）集中装配 是指由一个工人或一组工人在一个工作地点完成产品的所有部装和总装的一种装配组织形式。其特点是装配周期长，对工人的技术水平要求高，适用于装配精度较高的单件小批量生产的产品或新产品的试制。 （2）分散装配 是指由若干工人以平行作业的组织形式按装配顺序分工完成部装和总装的一种装配组织形式。其特点是装配周期短，效率高，但需要的装配工人较多，适用于成批生产或较复杂的大型机器的装配。 2. 移动式装配 移动式装配是指在装配流水线上，被装配产品

9、随装配线作连续或间歇的移动，顺次经过各装配工作地点完成全部装配工作的一种装配组织形式。 （1）自由移动装配 自由移动装配是指装配时，产品以自由节奏（间歇性）的速度移动而完成产品装配工作的一种装配组织形式。适用于修配、调整量较多的产品的装配。 （2）强迫移动装配 强迫移动装配是指装配时，产品以强迫节奏的速度移动而完成产品装配工作的一种装配组织形式。 1）连续移动装配 装配线作连续缓慢的移动，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。 2）断续移动装配 装配线在工人进行装配时不移动，到规定时间，装配线带着装配对象移动到下一工位，工人在原地不走动。 8.1.4 装配精度及与零件

10、精度的关系 1. 装配精度的概念 装配精度就是产品装配后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度。包括相互尺寸精度、相互位置精度、相对运动精度及接触精度等。 （1）尺寸精度 尺寸精度包括距离精度和配合精度。距离精度是指零部件之间的相对距离的尺寸要求。配合精度是指配合面间的间隙或过盈量、运动副的间隙要求。 （2）位置精度 位置精度是指相关零部件之间的同轴、平行、垂直、各种跳动等精度要求。 （3）运动精度 运动精度是指相对运动的零件在运动方向和运动位置上的精度要求。运动方向上的精度要求是指零部件之间相对运动的直线度、平行度和垂直度等要求。运动位置上的精度要求是指机器传动件之 间的相对运动关系要求，即

11、传动精度。 （4）接触精度 接触精度是指相互配合表面、接触表面间接触面积的大小和接触点的分布情况与规定值的符合程度。 2. 装配精度与零件精度的关系 机器的装配精度和零件的精度有着密切的关系。零件的制造精度是保证装配精度的基础；但装配精度又不完全取决于零件精度，还取决于装配方法。所以，装配工艺是保证装配精度 的方法和手段。装配精度的合理保证，应从产品结构、 机械加工和装配工 艺等方面进行综合 考虑。 3. 保证装配精度的方法 装配工作的主要任务是保证产品在装配后达到规定的各项精度要求。装配工艺的核心问题是根据产品的性能要求、结构特点、生产类型和生产条件，采取不同的装配方法，以最快的速度、最小的

12、装配工作量和较低的成本达到较高的装配精度要求。 （1）互换法 互换法是指在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度的装配方法。互换法的实质就是控制零件的加工误差来保证产品的装配精度。 1）完全互换法就是装配时，各配合零件不需任何选择、调整或修配即可达到装配精度的方法。但当装配精度要求较高时，零件难以按经济精度加工，提高了加工成本。完全互换法一般用于大批量生产中零件数较少，零件可按经济精度加工，或零件数虽较多但装配精度要求不高的场合。 2）大数互换法是指在确定相关零件的尺寸公差和偏差时，采用概率法将零件允许公差取得比完全互换法所规定的公差稍大，这样制造出来的零件绝大部分装上后都能保证装配精度要求，

13、只有0.27%的可能出现不合格情况的装配方法，又称不完全互换法。大数互换法一般用于大批量生产中装配精度要求较高，零件数较多的场合。 （2）选配法 选配法是指将配合副中的各零件的相关尺寸公差放大到经济精度，然后选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的装配方法。 1）直接选配法是指装配时，装配工人直接从许多待装零件中凭经验选择一个零件进行装配，如未达到装配精度，再更换一个零件，以此保证装配精度要求的装配方法。直接选配法适用于装配零件数较少的产品，不适用于生产节拍要求较严的大批量流水作业和自动化装配。 2）分组选配法是指将配合副中的各零件的相关尺寸公差放大若干倍，使其能按经济精度加工，然后按零件的实

14、测尺寸进行分组，各对应组的零件进行装配，以达到装配精度要求的装配方法。分组选配法适用于大批量生产中装配精度要求很高，零件数较少的场合。 3）复合选配法是分组选配法与直接选配法的复合形式，即零件事先通过测量分组，装配时工人凭经验在对应各组中直接选配。复合选配法适用于配合件公差不等时，作为分组装配法的补充形式。 （3）修配法 修配法是指在装配时修去指定零件上预留修配量以达到装配精度的装配方法。修配法主要用于单件、小批量生产。常用的修配法有以下三种 1）单件修配法是指预先选定某个固定零件作为修配零件，并预留修配余量，装配时用去除金属层的方法改变其尺寸，以保证装配精度要求的装配方法。这种修配方法在生产

15、中应用最广，如在齿轮和轴的装配中，以轴向垫圈作修配件来保证齿轮的轴向间隙等。 2）合并修配法是指将两个或两个以上的零件合并在一起，作为一个修配零件进行修配的装配方法，这样就减少了修配的劳动量。但经合并加工后的零件不再具有互换性，因此多用于单件小批量生产中。 3）自身加工修配法 也称“就地加工”修配法。在机床制造中，有些地方的装配精度要求较高，若采用提高某些零件的加工精度来保证，势必使加工困难甚至无法加工，而且也不好选择适当的修配件。但由于机床本身具有切削加工的能力，装配时可自己加工自己来保证某些装配精度，这种装配方法 称自身加工修配法。 （4）调整法 调整法是指在装配时用改变产品中可调整件的相

16、对位置或选用合适的调整件来达到装配精度要求的装配方法。具有调整方便，花费时间较少，但在结构上增加了调整机构或调整零件的特点，可用于节拍不是很严格的流水作业。常用的调整法有以下三种。 1）固定调整法是指选定一个或加入一个结构简单的零件作为固定调整件，事先将该零件按一定尺寸间隔级别制成一组专门零件，装配时根据实际累积误差，选用其中某一尺寸级别的零件装入，以保证装配精度要求的装配方法。如图所示。固定调整法常用于大、中批量生产中。 2）可动调 整法是指通过改 变调整件的位置 来保证装配精度的装配方法。常用的可动调整件有螺钉、螺母和楔块等。如图 所示。可动调整法在调整过程中不需拆卸零件，调整方便，装配精

17、度高，还能补 偿因磨损和变形等引起的误差，故应用广。 3）误差抵消调整法是指在装配过程中通过调整相关零件之间的相互位置，使其误差正负相互抵消或转移到对装配精度影响不大的方向上，以保证装配精度要求的装配方法。其特点是在装配前需测出相关零件的误差大小和方向，增加了装配辅助时间，对工人的技术水平要求较高，但可以获得较高的装配精度，一般用于批量不大的机床装配中。 4. 装配方法的选择 选择装配方法的一般原则是： （1）在大批量生产中，为了提高生产率和经济效益，满足维修方便和互换性要求，应优先选择完全互换法。 （2）在大批量生产中，装配精度要求不太高且零件数较多时，可考虑选择大数互换法。 （3）在大批量

18、生产中，装配精度要求较高，如零件数较少就选择分组装配法；如零件数较多时就选择调整法。 （4）在单件、中小批量生产中，装配精度要求高，可选择修配法或调整法。 8.2 产品装配工艺规程的制定 装配工艺规程是指导装配生产的主要技术文件，是生产技术准备工作的主要内容。 1. 制定装配工艺规程的原则 （1）保证产品的装配质量。 （2）选择合理的装配方法。 （3）合理安排装配顺序和工序，降低装配成本。 （4）减少装配占地面积，提高单位面积的生产率。 （5）降低对工人技术等级的要求。 （6）尽量地采用和发展新工艺、新技术和新设备。 2. 制定装配工艺规程所需的原始资料 （1）产品的总装图和部件装配图，以及主

19、要的零件图。 （2）产品验收技术标准。 （3）产品的生产纲领。 （4）现有生产条件。 3. 制定装配工艺规程的步骤 （1）分析研究产品装配图和验收技术标准 1）审查产品图样的完整性、正确性，了解产品的具体结构、组成；分析产品结构工艺性，明确各零部件之间的装配关系和连接方法。 2）分析产品装配的技术要求和验收技术标准，明确装配中关键技术问题，分析和计算产品装配尺寸链。 （2）确定装配方法与组织形式 根据产品的装配精度要求、结构特点、生产纲领及现场生产条件等，选择适当的装配方法与组织形式。 （3）划分装配单元，确定装配顺序 1）划分装配单元是制定装配工艺规程最重要的一步。只有合理地将产品分解为部件

20、、组件和套件等可进行独立装配的单元后，才能合理地安排装配顺序和划分装配工序，以便组织装配工作的平行或流水作业。对大批量生产结构复杂的产品尤其重要。划分装配单元还应注意合理地选择装配基准件；应有利于装配过程的检测、工序间的传递运输和转位等作业要求。 2）确定装配顺序 在完成上述工作后，即可安排装配顺序。安排装配顺序的一般原则是预处理工序先行（零件的去毛刺、清洗、防锈等），先基础后其他，先难后易，先内后外，先小后大，先下后上，电线、油（气）管路同步进行，危险品最后。并以装配系统图的形式表现出来。 对单件小批量生产或结构简单，零部件较少的产品装配，可只绘制产品装配工艺系统图，按此图和产品装配图来进行

21、装配；否则，应分别绘制各装配单元的装配系统图，编制装配工艺卡。 （4）划分装配工序 在装配顺序确定后，就可按工序集中或工序分散的原则划分装配工序，并确定工序内容，选择或设计装配所需的设备、工装，制定各工序装配操作范围和规范以及质量要求和检测方法，确定装配工序时间定额，平衡各工序节拍等。还应注意对组件的重要部分在装配工序完成后必须加以检查，以保证质量。在重要而又复杂的装配工序中，用文字表达不明确时，还需绘制局部的指导性图样。 （5）编写装配工艺文件 主要编写部装、总装装配工艺卡，写明工序顺序、工序内容、设备和工具名称与编号、工人技术等级及时间定额等。在大批量生产中，还要制定详细的装配工序卡，详细

22、说明工序的工艺内容并画出局部指导性装配图。 （6）制定产品检测与试验规范 产品装配完毕后，应按产品的技术要求制定检测与试验规范，其主要内容有： 1）检测和试验的项目与质量标准。 2）检测和试验的方法、条件与环境要求。 3）检测和试验所需工装的选择与设计。 8.3 减速器装配工艺编制实例 图8.8为常用的蜗轮、锥齿轮减速器。 1. 减速器装配的主要技术要求（1）零件和组件必须正确装 配在规定位置，不允许装入 图样未规定的零件。（2）各固定联接件的连接必 须牢固、可靠。（3）旋转机构必须运转灵活； 轴承间隙合适；润滑良好， 不得有渗漏现象。（4）必须严格保证各轴线之 间的正确相对位置精度。 （5）

23、蜗杆副、锥齿轮副正确 啮合。符合规定要求。 2. 减速器的装配工艺过程 （1）装配前期工作 清洗：用清洗剂清除零件表面的防锈油、灰尘、 切屑等污物； 整形：锉修箱盖、轴承盖等铸件的不加工表面等； 补充加工：对各联接件之间进行配钻、配攻螺纹、 配铰等。 （2）零件的试装 又称预装或试配，是为保证产品总装质量而进行 的各联接部位的局部试验性装配。对未满足装配要求 的，须进行调整或更换零件。 （3）组件装配 由减速器装配图可知，减速器主要由锥齿轮轴轴承套组件、蜗轮轴组件和蜗杆轴组件组成。装配时， 锥齿轮轴轴承套组件可独立装配后再整体装入箱体， 其余两个组件都须在部件总装时与箱体 一起装配。 （4）减速器