主题五-机械装配教案

机械学院教案用纸课程章节名称主题五机械装配教学目的、要求一、专业能力目标①识读图纸的能力。②磨削加工工艺分析能力。③工、量具的正确选用及操作技能（能够按照磨工工艺规范要求）。④掌握磨工主要工作的基本操作方法，提高学生的动手能力、独立操作技能及分析、解决问题的能力。⑤产品质量检测分析与项目完成后的技术总结报告的撰写能力。二、方法能力目标①资讯过程。②决策过程。③计划过程。④实施过程。⑤检查过程。⑥评估过程。三、社会能力目标①情感态度与价值观的形成。②职业道德与素质的养成。重点难点单元一装配工艺规程单元二装配工作单元三装配方法单元四常用装配工具教学环节时间分配6课时教学手段、教学方法和实施步骤多媒体授课内容：单元一装配工艺规程一、制订装配工艺规程的基本原则①保证产品的装配质量，延长产品的使用寿命。②合理安排装配顺序和工序，尽量减少装配工作量，减轻劳动强度，提高装配效率，缩短装配周期。③尽量减少装配工作的成本，减少投资，降低装配技术含量。④尽可能较小占用车间的生产面积。二、制订装配工艺规程所需原始资料制订装配工艺规程所需要的原始资料包括：产品的总装图和部件装配图以及零件明细表等；产品的验收技术条件，试验的工作内容及方法；产品生产规模；现有的工艺装备、车间面积、工人技术水平以及时间定额标准等。三、制订装配工艺规程的步骤（1）对产品进行分析主要包括：研究产品装配图及装配技术要求，审核产品图样的完整性、正确性；对产品进行结构尺寸分析，根据装配精度进行尺寸链分析计算，以确定达到装配精度的方法；对产品结构进行结构工艺性分析，将产品分解成可独立装配的组件和分组件。（2）确定装配组织形式主要根据产品的结构特点和生产批量，选择适当的装配组织形式，进而确定总装及部装的划分、装配工序是集中还是分散、产品装配运输方式及工作场地准备等内容。（3）确定装配顺序首先选择装配基准件，然后根据装配结构的具体情况，按照“先下后上，先内后外，先难后易，先精密后一般，先重后轻”的规律，首先进行基础零部件的装配，使产品重心稳定；先装产品内部零部件，使其不影响后续装配作业；先利用较大空间进行难装零件的装配，再去确定其他零件或分组件。确定装配顺序应注意预处理工序在前，如零件的去毛刺、清洗、防锈防腐、涂装、干燥等。（4）划分装配工序装配顺序确定后，还要将装配工艺过程划分为若干工序，并确定各个工序的工作内容、所需的设备、工具和夹具及时间定额等。（5）制订装配工艺卡片单件小批生产时，不需制定工艺卡。工人可以按照装配图和装配单元系统图进行装配。成批生产时，应根据装配单元系统图分别制定总装和部装工艺卡片。装配工艺卡片应简要说明每一工序的工作内容、所需设备和工夹具、工人技术等级、时间定额等。大批量生产时则需要“一序一卡”。四、产品装配系统图的绘制表示产品装配单元的划分及其装配顺序的图，称为产品装配系统图。绘制装配单元系统图时，先画一条横线；在横线左端画出代表基准件的长方格，在横线右端画出代表产品的长方格；然后按顺序从左向右将代表直接装到产品上的零件或组件的长方格从水平线引出，零件画在横线的上面，组件画在横线的下面。用同样方法可以把每一组件及分组件的系统图展开画出。长方格内要注明零件或组件的名称、编号和件数，产品装配系统图反映装配的基本过程和顺序，以及各部件、组件、分组件和零件的从属关系，从图中可以看出各工序之间的关系和采用的装配工艺等。五、装配工序及装配工步的划分通常将整台机器或部件的装配工作，分成装配工序和装配工步顺序来进行。由一个工人或一组工人在不更换设备或地点的情况下完成的装配工作，叫做装配工序。用同一工具不改变工作方法，并在固定的位置上连续完成的装配工作，叫做装配工步。划分装配工序的一般步骤为：①划分装配工序，确定各工序作业内容（如清洗、刮削、平衡、过盈连接、螺纹连接、校正、检验、试运转、油漆、包装等）。②确定各工序所需的设备和工具。④制定各工序装配质量要求与检验项目与方法。⑤确定各工序的时间定额，平衡各工序的工作节拍。划分装配工序的一般原则为：①前面工序不应妨碍后面工序的进行。因此，预处理工序要先行，如清洗、倒角、去毛刺和飞边、防腐除锈处理、油漆等安排在前。②后面工序不能损坏前面工序的装配质量。因此，冲击性装配、压力转、加热装配、补充加工工序等应尽量安排早期进行。③减少装配过程中的运输、翻身、转位等工作量。因此，相对基准件处于同一范围的装配作业，使用同样装配工装、设备或对装配环境有同样特殊要求的作业应尽可能连续安排。④减少安全防护工作量及其设备。对于易燃、易爆、易碎、有毒等零、部件的安装，应尽可能放到后期进行。⑤电线、气管、油管等管、线的安装根据情况安排在合适工序中。⑥及时安排检验工序，特别是在对产品质量影响较大的工序后，要经检验合格后才允许进行后面的装配工序。六、装配工艺文件装配工艺文件主要有装配工艺过程卡片、检验卡片和试车卡片等。简单的装配工艺过程，有时可用装配（工艺）系统图代替。单件小批生产时，通常不需要制订装配工艺卡片，只用装配图和装配工艺系统图指导装配。成批生产时，通常制订装配工艺过程卡片，不用装配工序卡片，但过程卡片要比较详细，标明主要工序内容、工人技术等级及时间定额等。关键工序也要制订装配工序卡片。大批量生产时，不仅要制定装配工艺过程卡片，而且要填写装配工序卡片。七、制订产品的检测和试验规范产品装配完毕后，要按设计要求制订检测和试验规范。其内容一般有：检测和试验的项目及质量指标；方法、条件及环境要求；所需工装的选择与设计；程序及操作规程；质量问题的分析方法和处理措施。单元二装配工作一、装配工作的组织形式装配工作的组织形式随着生产类型和产品复杂程度而不同，一般分为固定式装配和移动式装配两种。（1）固定式装配固定式装配是将产品或部件的全部装配工作安排在一固定的工作地点完成。在装配过程中，产品的位置不变，装配所零件和部件汇集在工作地附近，主要应用于单件、小批生产中或体积、重量大的设备的装配单件生产时（如新产品的试制、模具和夹具的制造等），产品的全部装配过程均在某一固定地点，由一个工人或一组工人去完成。这样的组织形式装配周期长、占地面积大，并要求工人具有综合的技能。（2）移动式装配移动式装配是指在装配过程中工作对象（部件或组件）有顺序地由一个工人转移到另一个工人。这种转移可以是装配对象的移动，也可以是工人自身的移动。通常把这种装配组织形式称为流水装配法。移动装配时，常利用传送带、滚道或轨道上行走的小车来运送装配对象。每个装配地点重复完成固定的工作内容，并且广泛地使用专用设备和专用工具。这种装配方式装配质量好，生产效率高，生产成本低，适用于大批量生产，如汽车、拖拉机的装配等。二、装配工作的前期准备在装配过程中，零件的清理和清洗工作对提高装配质量、延长产品使用寿命具有重要的意义，特别是对于轴承、精密配合件、液压元件、密封件以及有特殊要求的零件更为重要。如果未做好清理和清洗工作，会使轴承发热和过早失去精度，还会因为污物和毛刺划伤配合表面，使相对滑动的工作表面出现研伤，甚至发生咬合等严重事故，以及油路堵塞造成相互运动的零件之间得不到良好的润滑，使零件磨损加快。为此，装配过程中必须认真做好零件的清理和清洗工作。（1）零件的清理零件的清理包括清除零件上残存的型砂、铁锈、切屑、研磨剂等，特别是要仔细清除小孔、沟槽等易存杂物的角落。对箱体、机体内部，清理后应涂以淡色油漆。清除非加工表面（如铸造机座、箱体等）时，可用錾子、钢丝刷清除其上型砂和铁渣；清理加工面上的铁锈和油漆等时，则用刮刀、锉刀和砂布等工具。清理后，用毛刷、皮风箱或压缩空气清理干净。清理重要的配合面时，要注意保持其精度。（2）零件的清洗在单件小批生产中，在洗涤槽内用棉纱或泡沫塑料擦洗零件或进行冲洗。在成批大量生产中，则用洗涤机清洗零件。常用的洗涤机有固定清洗装置和超声波清洗装置等。零件的清洗工作可分为一次性清洗和二次性清洗。零件在第一次清洗后，应检查配合表面有无碰伤和划伤，齿轮的齿部和棱角有无毛刺，螺纹有无损坏。对零件的毛刺和轻微碰伤的部位应进行修整，可用油石、刮刀、砂布、细锉进行去刺修光，但应注意不要损伤零件，经过检查修整后的零件再进行二次清洗。常用的清洗液有汽油、煤油、柴油和化学清洗液等。（3）零件的密封性试验对于某些要求密封的零件（如机床的液压元件、油缸、阀体、泵体等）要求在一定的压力下不能发生漏油、漏水或漏气的现象，即要求这些零件在一定的压力下具有可靠的密封性。三、典型零件及机构的装配（1）螺纹连接螺纹连接是一种可拆的固定连接，它具有结构简单、连接可靠、装拆方便等特点，在机械中应用广泛。螺纹连接分普通螺纹连接和特殊螺纹连接两大类。普通螺纹连接的基本类型有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接等；除此以外的螺纹连接称为特殊螺纹连接。①螺纹连接的预紧。螺纹连接的预紧，需要注意拧紧力矩的确定和控制螺纹拧紧力矩的方法选择两个方面。②螺纹连接的装配。在进行螺纹连接时，应注意：a.螺钉、螺栓和螺母紧固时，严禁打击或使用不合适的旋具和扳手。紧固后，螺钉槽、螺母和螺钉、螺栓头部不得损伤。b.双头螺栓与机体螺纹连接，应有足够的紧固性，连接后的螺栓轴线必须和机体表面垂直。c.在连接的螺纹部分均应涂润滑油，确保润滑和防锈。d.螺钉、螺栓和螺母拧紧后，一般螺钉、螺栓应高出螺母1～2个螺距。沉头螺钉拧紧后，钉头不得高出沉孔端面。e.拧紧力矩要适当。太大时，螺栓或螺钉易被拉长，甚至断裂或使机件变形。太小时，不能保证工作时的可靠性。有规定拧紧力矩要求的紧固件，应采用力矩扳手紧固。f.拧紧成组螺栓或螺母时，应按一定顺序进行。如有定位销，应从靠近定位销的螺钉或螺栓开始。g.螺钉、螺栓和螺母拧紧后，其支撑面应与被紧固零件贴合。连接件在工作中受振动或冲击时，要装好防松装置。h.用双螺母时，应先装薄螺母，后装厚螺母。③螺纹的防松。常用的螺纹防松装置有摩擦力防松和机械防松装置两大类。摩擦力防松是采用弹簧垫圈，对顶螺母和自锁螺母防松；机械防松是采用槽形螺母、开口销、圆螺母用带翅片、止动片、锁扣胶等防松。（2）过盈配合连接过盈连接是依靠包容件和被包容件配合后的过盈值，达到紧固连接的连接方式。装配后配合面间产生压力，工作时依靠此压力产生摩擦力来传递转矩和轴向力。过盈连接主要有压装、热装、冷装、液压套合、爆炸压合，使配合面的尺寸公差为过盈配合的连接件能得到紧密的结合热装通常采用火焰、介质、电阻或感应等加热方法将包容件加热，再自由套入被包容零件中。冷装通常采用干冰、低温箱、液氮等冷缩方法将包容件冷缩，再自由装入被包容零件中。过盈连接的过盈量不大时，允许拆卸，但多次拆卸会影响连接的质量；过盈连接装配技术要求主要有：①应有足够的、准确的过盈值，过盈值应等于或稍大于所需的最小过盈值。②配合表面应具有较小的表面粗糙度，一般为Ra0.8μm，圆锥面过盈连接还要求配合接触面积达到75%以上，以保证配合稳固性。③配合面必须清洁，配合前应加润滑油，以免拉伤表面。④压入时，必须保证孔和轴的轴线一致，不允许有倾斜现象；压入过程必须连续，速度不宜过快，一般为2～4mm/s（不应超过10mm/s），并准确控制压入行程。（3）键连接键连接主要用于连接轴和装在轴上的传动零件，起到周向固定作用，以达到传递扭矩的一种机械零件。其连接类型有松键连接、紧键连接和花键连接。①松键连接。松键连接所用的键有普通平键、半圆键、导向平键及滑键等。靠键的侧面传递转矩，只对轴上零件作周向固定，不能承受轴向力。如果要轴向固定，则需要附加紧定螺钉或定位环等定位零件。松键连接的装配要点为：键与键槽的配合应符合要求；对重要的键连接，装配前要检查键的直线度和键槽对轴线的对称度及平行度等；对普通平键和导向平键，用键的头部与轴槽试配，应能使键较紧地与轴槽配合；修配键长时，在键长方向键与轴槽留0.1mm的间隙；清理键及键槽上的毛刺，保证键与键槽能精密贴合。②紧键连接。紧键连接主要指锲键连接，键的上、下表面都是工作面，上表面及与其相接触的轮毂槽底面均有1∶100的斜度。键侧与键槽有一定的间隙，装配时将键打入够成紧键连接，由过盈作用传递转矩，并能传递单向的轴向力，还可轴向固定零件。③花键连接。花键连接按花键工作方式，可以分为过盈连接和间隙连接两种。过盈连接花键副上的套件应在花键轴上轴向固定，故应保证配合后有少量的过盈量。装配时可用软锤轻轻打入，但不能过紧，以防止拉伤配合表面。如果过盈量较大，可将套件加热至80～120℃后再进行装配。间隙连接花键副的套件可以在花键轴上自由滑动，应保证精确的间隙配合。试装时，周向调换键齿的配合位置，各位置沿轴向移动时应无阻滞现象，但也不能过松，用手摆动套件时，不应感觉到有明显的周向间隙。（4）销连接销连接主要用来固定零件之间的相对位置，起定位作用，也可用于轴与轮毂的连接，传递不大的载荷，还可作为安全装置中的过载剪断元件。销可以分为圆柱销、圆锥销和异形销等。（5）铆接铆接有冷铆和热铆两种方式。前者为形状锁紧连接，一般直径大于10mm的钢铆钉加热到1000～1100℃进行热铆，钉杆上的单位捶击力为650～800MPa；后者为力锁紧连接，直径小于10mm的铆钉可在常温下冷铆，用于不太重要的或受载不大的连接。铆接的基本要求为：铆接的材料与规格尺寸必须符合设计要求，铆钉孔的加工应符合有关标准规定；铆接时不得损坏被铆接零件的表面，也不得使被铆接的零件变形；除有特殊要求外，一般铆接后不得出现松动现象，铆钉的头部必须与被铆接零件紧密接触，并应光滑圆整。四、产品装配的调整、检验和试运转（1）平衡平衡是对旋转零部件应用平衡试验机或平衡试验装置进行静平衡或动平衡，测量出不平衡量的大小和相位，用去重、加重或调整零件位置的方法，使之达到规定的平衡精度。（2）校正、调整和配作校正指相关零、部件之间相互位置的找正、找平作业，一般用在大型机械的基体件的装配和总装配中。常用的校正方法有平尺校正、角尺校正、水平仪校正、拉钢丝校正、光学校正及激光校正等。（3）机器的试运转及验收在组件、部件及总装过程中，在重要工序的前后往往需要进行中间检验。总装完毕后，应根据要求的技术标准和规定，对产品进行全面的检验和试运转。机器试运转的类型有空运转试验、负荷试验、超负荷试验、超速试验、性能试验、寿命试验、破坏性试验和型式试验等。单元三装配方法一、互换装配法互换装配法就是在装配时各配合零件不经修理、选择或调整即可达到装配精度的方法。根据互换的程度不同，互换装配法又分为完全互换装配法和不完全互换装配法两种。（1）完全互换装配法完全互换装配法就是任取一个装配零件，不经修配即可装入部件中，并能达到规定的装配要求的方法。实质是在满足各环经济精度的前提下，依靠控制零件的制造精度来保证的。完全互换装配法的优点如下：①装配过程简单，生产率高。②对工人技术水平要求不高。③便于组织流水作业和实现自动化装配。④容易实现零部件的专业协作，成本低。⑤便于备件供应及机械维修工作。（2）不完全互换装配法用完全互换法装配，装配过程虽然简单，但它是根据增环、减环同时出现极值情况来建立封闭环与组成环之间的尺寸关系的，由于组成环分得的制造公差过小常使零件加工产生困难。所以，完全互换法以提高零件加工精度为代价来换取完全互换装配有时是不经济的。不完全互换装配法的优点是：扩大了组成环的制造公差，零件制造成本低；装配过程简单，生产效率高。不足之处是：装配后有极少数产品达不到规定的装配精度要求，须采取另外的返修措施。不完全互换装配方法适用于在大批量生产中装配那些装配精度要求较高且组成环数又多的机器结构。二、选择装配法在成批或大量生产的条件下，对于组成环不多而装配精度要求却很高的尺寸链，若采用完全互换法，则零件的公差将过严，甚至超过了加工工艺的现实可能性。在这种情况下可采用选择装配法。该方法是将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，以保证规定的精度要求。选择装配法有三种：直接选配法、分组装配法和复合选配法。（1）直接选配法直接选配法是指在装配时，工人从许多待装配的零件中，直接选择“合适”的零件进行装配，以保证装配精度要求一种装配方法。（2）分组选配法分组选配法是将各组成环的公差相对完全互换法所求数值放大数倍，使其能按经济精度加工，再按实际测量尺寸将零件分组，按对应的组分别进行装配，以达到装配精度要求的一种装配方法。采用分组互换装配时应注意以下几点：①为了保证分组后各组的配合精度和配合性质符合原设计要求，配合件的公差应当相等，公差增大的方向要相同，增大的倍数要等于以后的分组数。②分组数不宜多，多了会增加零件的测量和分组工作量，并使零件的贮存、运输及装配等工作复杂化。③分组后各组内相配合零件的数量要相符，形成配套，否则，会出现某些尺寸零件积压浪费的现象。（3）复合选配法复合选配法是直接选配与分组装配的综合装配方法。即预先测量分组，装配时再在各对应组内凭工人经验直接选配。这一方法的特点是配合件公差可以不等，装配质量高，且速度较快，能满足一定的节拍要求。三、修配装配法修配装配法是将装配尺寸链中各组成环按经济加工精度制造，装配时通过改变尺寸链中某一预先确定的组成环尺寸来保证装配精度的一种装配法。修配装配法的特点：通过修配得到装配精度，可降低零件制造精度；装配周期长，生产效率低，对工人技术水平要求较高。修配装配法适用于单件小批生产以及装配精度又要求较高的场合。四、调整装配法装配时，用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用合适的调整件来达到装配精度的装配方法，称为调整装配法。一般采用斜面、锥面、螺纹等移动可调整件的位置，采用调换垫片、垫圈、套筒等控制调整件的尺寸。调整装配法的特点是：组成环均以加工经济精度制造，但通过调整却可获得较高的装配精度；使用中，可定期进行调整以保证配合精度，便于维护与修理；但要另外增加一套调整装置生产效率低，对工人技术水平要求较高。除必须采用分组装配的精密配件外，调整法一般可用于各种装配场合。单元四常用装配工具一、扳手（1）活动扳手活动扳手主要用来旋紧六角头、正方头螺钉和各种螺母。活动扳手的开口尺寸可以在一定范围内进行调节。使用过程中，活动扳手常常不能正确设定开口尺寸，操作费时，同时锁定的尺寸在使用中容易改变，活动钳口容易歪斜，常常会损坏螺母。使用活动扳手的注意事项如下：①应使固定钳口承受主要作用力，否则容易损坏扳手。②钳口开度应适合螺母（或螺帽）对边间距尺寸，过宽会损坏螺母（或螺帽）。③不同规格的螺母（或螺帽）应选用相应规格的扳手。④扳手不能任意接长，一面拧紧力矩过大会损坏扳手或螺母。（2）梅花扳手梅花扳手适用于旋紧各种六角螺母或螺钉头。主要用在补充拧紧和类似操作中，因为梅花扳手可以对螺栓/螺母