《金屬材料及機械制造工藝》課件項目八

項目八機械產(chǎn)品裝配工藝

規(guī)程的編制

任務1機械產(chǎn)品裝配工藝基礎任務2機械產(chǎn)品裝配工藝規(guī)程的制訂

【知識目標】

1.了解機械產(chǎn)品的裝配概念、裝配精度及一般裝配方法；

2.掌握裝配工藝規(guī)程的制訂方法。

【能力目標】

具有編制簡單裝配工藝規(guī)程的能力。任務1機械產(chǎn)品裝配工藝基礎

1.1概述

1.1.1裝配的概念

任何機械都是由許多零件、組件和部件組成的。由若干零件組成，在結構上有一定獨立性的部分，稱為組件；由若干個零件和組件組成，具有一定獨立功能的結構單元，稱為部件。根據(jù)規(guī)定的技術要求和順序，將若干零件接合成組件或部件的過程，稱為組件或部件裝配，簡稱部裝；將若干零件、組件和部件接合成機械產(chǎn)品的過程，稱為總裝配，簡稱總裝。裝配是整個機械制造工藝過程中的最后一個環(huán)節(jié)。裝配工作對機械質量影響很大。若裝配不當，即使所有零件都合格，也不一定能裝配出合格的、高質量的機械產(chǎn)品；反之，若零件制造精度并不高，而在裝配中采用適當?shù)墓に嚪椒?，進行選配、刮研、調整等，也能使機械產(chǎn)品達到規(guī)定的要求。因此，制訂合理的裝配工藝規(guī)程，采用新的裝配工藝，提高裝配質量和裝配勞動生產(chǎn)率，是機械制造工藝的一項重要任務。1.1.2裝配工作的基本內容

機械裝配是產(chǎn)品制造的最后階段，裝配過程中不是將合格零件簡單地連接起來，而是要通過一系列工藝措施，才能最終達到產(chǎn)品質量的要求。常見的裝配工作有以下幾項：

(1)清洗。機械裝配過程中，零、部件的清洗對保證產(chǎn)品的裝配質量和延長產(chǎn)品的使用壽命均有重要的意義。清洗的目的是去除零件表面或部件中的油污及機械雜質。清洗的方法有擦洗、浸洗、噴洗和超聲波清洗等。常用的清洗液有煤油、汽油、堿液及各種化學清洗液等。

(2)連接。在裝配過程中有大量的連接工作，連接的方式一般有兩種：可拆卸連接和不可拆卸連接。

可拆卸連接在裝配后可以很容易拆卸而不致?lián)p壞任何零件，且拆卸后仍可重新裝配在一起。常見的可拆卸連接有螺紋連接、鍵連接和銷連接等。

不可拆卸連接在裝配后一般不再拆卸，如要拆卸會損壞其中的某些零件。常見的不可拆卸連接有焊接、鉚接和過盈連接等。

(3)校正與配作。在產(chǎn)品裝配過程中，特別在單件小批生產(chǎn)條件下，為了保證裝配精度，常需進行一些校正和配作。這是因為完全靠零件精度來保證裝配精度往往是不經(jīng)濟的，有時甚至是不可能的。

校正是指產(chǎn)品中相關零、部件間相互位置的找正、找平并通過各種調整方法以達到裝配精度要求；配作是指配鉆、配鉸、配刮及配磨等，它是和校正調整工作結合進行的。

(4)平衡。對于轉速較高、運轉平穩(wěn)性要求高的機械，為防止使用中出現(xiàn)振動，裝配時應對其旋轉零、部件進行平衡。

平衡有靜平衡和動平衡兩種方法。對于直徑較大、長度較小的零件(如帶輪和飛輪等)，一般只需進行靜平衡；對于長度較大的零件(如電機轉子和機床主軸等)，則需進行動平衡。

對旋轉體的不平衡量可采用下述方法校正：用鉆、銑、磨、銼、刮等方法去除質量；用補焊、鉚接、膠接、噴涂、螺紋連接等方式加配質量；在預設的平衡槽內改變平衡塊的位置和數(shù)量。

(5)驗收試驗。機械產(chǎn)品裝配完后，應根據(jù)有關技術標準和規(guī)定，對產(chǎn)品進行較全面的檢驗和試驗工作，合格后才準出廠。

金屬切削機床的驗收試驗工作通常包括機床幾何精度的檢驗、空運轉試驗、負荷試驗和工作精度試驗等。

除上述裝配工作外，油漆、包裝等也屬于裝配工作。1.1.3裝配的組織形式

在裝配過程中，可根據(jù)產(chǎn)品結構特點和批量大小的不同，采用不同的裝配組織形式，如圖8-1所示。

(1)固定式裝配。固定式裝配是將產(chǎn)品或部件的全部裝配工作安排在一固定的工作地上進行裝配，裝配過程中產(chǎn)品位置不變，裝配所需的零、部件都匯集在工作地附近。

對單件和中、小批量生產(chǎn)，或裝配時不便移動的大型機械，或裝配時移動會影響裝配精度的產(chǎn)品，均宜采用固定式裝配。圖8-1裝配的組織形式

(2)移動式裝配。移動式裝配是將產(chǎn)品或部件置于裝配線上，通過連續(xù)或間歇的移動使其順次經(jīng)過各裝配工作地以完成全部裝配工作，有固定節(jié)奏和自由節(jié)奏兩種方式。

移動式裝配的特點是裝配工序較細致，廣泛采用專用設備及工裝，生產(chǎn)率高，對工人技術水平要求較低，質量容易保證，多用于大批量生產(chǎn)，一般組成裝配流水線和自動作業(yè)線來進行。

1.2機械產(chǎn)品的裝配精度

1.2.1裝配精度的概念

機器的質量是以其工作性能、使用效果、精度和壽命等指標綜合評定的。它主要取決于結構設計、零件質量及其裝配精度。

裝配精度一般包括零部件間的相互距離精度、相互位置精度和相互運動精度。

(1)相互距離精度。相互距離精度是指相關零部件間的距離尺寸的精度，包括間隙和配合要求。例如臥式車床前后兩頂尖對床身導軌的等高度。

(2)相互位置精度。相互位置精度是指相關零部件間的平行度、垂直度、同軸度及各種跳動等。例如臺式鉆床主軸軸線對工作臺臺面的垂直度。

(3)相對運動精度。相對運動精度是指產(chǎn)品中有相對運動的零、部件在運動方向和相對速度上的精度，包括回轉運動精度、直線運動精度和傳動鏈精度等。例如滾齒機滾刀與工作臺的傳動精度。

此外，裝配精度還包括接觸精度要求，例如齒輪嚙合、錐體配合以及導軌之間的接觸精度要求等。1.2.2裝配尺寸鏈

裝配尺寸鏈是產(chǎn)品或部件在裝配過程中，由相關零件的有關尺寸(表面或軸線間距離)或相互位置關系(平行度、垂直度或同軸度等)所組成的尺寸鏈。其基本特征依然是封閉性，即由一個封閉環(huán)和若干個組成環(huán)所構成的尺寸鏈呈封閉圖形，如圖8-2(b)所示。裝配尺寸鏈各環(huán)的定義及特征與工藝尺寸鏈相同。裝配尺寸鏈封閉環(huán)的基本特征，依然是不具有獨立變化的特性，它是裝配后才自然形成的，多為產(chǎn)品或部件的裝配精度要求。因此，正確地查明裝配尺寸鏈，是進行尺寸鏈分析、計算的前提。運用裝配尺寸鏈去分析和解決裝配精度問題，首先要正確地建立裝配尺寸鏈，即正確地確定封閉環(huán)，并根據(jù)封閉環(huán)的要求查明各組成環(huán)。

一般來說，裝配尺寸鏈的封閉環(huán)多為產(chǎn)品或部件的裝配精度。為正確地確定封閉環(huán)，必須深入了解產(chǎn)品的使用要求及各部件的作用，明確設計人員對產(chǎn)品及部件提出的裝配技術要求。裝配尺寸鏈的組成環(huán)是對產(chǎn)品或部件裝配精度有直接影響的環(huán)節(jié)，為了迅速而正確地查明各組成環(huán)，必須仔細地分析產(chǎn)品或部件的結構，了解各個零件連接的具體情況。查找組成環(huán)的一般方法是：從封閉環(huán)任意一端開始，沿著裝配精度要求的位置方向，將與裝配精度有關的零件尺寸依次首尾相連，直到與封閉環(huán)另一端相接為止，形成一個封閉形的尺寸圖，圖上的各個尺寸即是組成環(huán)。裝配尺寸鏈的計算方法與工藝尺寸鏈相同，這里就不贅述了。

在裝配精度要求一定的條件下，組成環(huán)數(shù)目越少，分配到各組成環(huán)的公差就越大，零件的加工就越容易、越經(jīng)濟。在結構設計時，應當遵循裝配尺寸鏈最短原則，使組成環(huán)最少，即要求與裝配精度有關的零件只能有一個尺寸作為組成環(huán)加入裝配尺寸鏈。這個尺寸就是零件兩端面的位置尺寸，應作為主要設計尺寸標注在零件圖上，使組成環(huán)的數(shù)目等于有關零件的數(shù)目，即一件一環(huán)。例如，圖8-2所示臥式車床床頭和尾座兩頂尖的等高要求的裝配關系中，頭尾座中心線的等高度要求(A0)為封閉環(huán)，按上述方法很快即可查出組成環(huán)A1、A2及A3。圖8-2臥式車床床頭和尾座兩頂尖的結構示意圖及裝配尺寸鏈圖

1.3裝配方法及其選擇

在機械裝配中常用的裝配方法有三種：互換法、修配法和調整法。

1.互換法

互換法按其互換性質，可分為完全互換法、大數(shù)互換法和分組互換法。

(1)完全互換法。完全互換法在裝配時不經(jīng)任何選擇、修配和調整，用合格的零件，均可達到裝配精度的要求。

完全互換法可使裝配過程簡單，質量穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，工人技術要求低，裝配工時易確定，便于組織流水作業(yè)或自動化裝配；零件可組織專業(yè)化生產(chǎn)，以降低成本；機器維修方便。因此，裝配時應優(yōu)先考慮完全互換法。但當裝配精度要求較高，尤其是組成環(huán)較多時，零件難以按經(jīng)濟精度加工。因此，完全互換法多用于大批量生產(chǎn)中高精度的少環(huán)尺寸鏈或低精度的多環(huán)尺寸鏈。

(2)大數(shù)互換法。大數(shù)互換法也稱部分互換法。正如實際生產(chǎn)所表明的，在同一裝配部件中各組成環(huán)都是極限尺寸的情況極少，因此，可利用概率法放寬尺寸鏈的各組成環(huán)公差，使加工容易，以降低成本，并將廢品率控制在一個較小的百分數(shù)內。

大數(shù)互換法具有完全互換法的優(yōu)點，適用于大批量生產(chǎn)中精度要求較高而環(huán)數(shù)較多的裝配尺寸鏈。

(3)分組互換法。當裝配精度要求很高時，其組成環(huán)公差必然很小，致使加工困難而很不經(jīng)濟。這時可將各組成環(huán)公差擴大數(shù)倍，按經(jīng)濟精度加工，然后將零件按要求的原公差分組，并按相應組進行裝配，這種方法叫分組互換法。

分組互換法既能擴大各組成環(huán)的公差，又能保證裝配精度的要求，而且同組內的零件裝配具有互換性的優(yōu)點，適用于大批量生產(chǎn)中裝配精度要求很高且環(huán)數(shù)很少的場合。例如滾動軸承的裝配即采用分組互換法。

2.修配法

在單件生產(chǎn)和成批生產(chǎn)中，對那些裝配精度要求較高的多環(huán)尺寸鏈，各組成環(huán)先按經(jīng)濟精度加工，裝配時通過修配某一組成環(huán)的尺寸，使封閉環(huán)達到規(guī)定的精度，這就叫修

配法。

由于修配法的尺寸鏈中各組成環(huán)的尺寸均按經(jīng)濟精度加工，因此裝配時封閉環(huán)的誤差會超過規(guī)定的允許范圍。為補償超差部分的誤差，必須修配加工尺寸鏈中的某一組成環(huán)。被修配的零件叫修配環(huán)或補償環(huán)。一般應選形狀比較簡單、修配面小、便于修配加工和裝卸，并對其他尺寸鏈沒有影響的零件作修配環(huán)。修配環(huán)在零件加工時應留有一定的修配量。

3.調整法

調整法與修配法相似，各組成環(huán)也按經(jīng)濟精度加工。由此所引起的封閉環(huán)累積誤差的擴大，在裝配時通過調整某一零件(調整環(huán))的位置或尺寸來補償其影響。因此，調整法和修配法的區(qū)別是調整法不靠去除金屬的方法，而是靠改變調整件的位置或選用合適調整件的方法來保證裝配精度。

調整裝配法的實質就是放大組成環(huán)的公差，使各組成環(huán)按經(jīng)濟加工精度制造。由于每個組成環(huán)的公差都較大，因此其裝配精度必然超差。為了保證裝配精度，可改變其中一個組成環(huán)的位置或尺寸來補償這種影響。這個組成環(huán)稱為補償環(huán)，該零件稱為調整件或補償件。調整裝配法分為可動調整法和固定調整法兩種。

(1)可動調整法。可動調整法就是改變可動調整件的位置，以達到裝配精度的方法。這種方法在機械制造中應用較多。常用的調整件有螺釘、螺母和楔等。

可動調整法能獲得較理想的裝配精度。設計可動調整件時，其最大補償量必須考慮到最大的補償數(shù)值。同時還要考慮在產(chǎn)品使用中，當零件磨損而使裝配精度下降時，可重新調整以恢復原有精度。可動調整法適用于裝配精度要求高，在工作中容易磨損或變化的產(chǎn)品裝配。

(2)固定調整法。固定調整法就是在尺寸鏈中選定或加入一個適當尺寸的零件作為調整件。該件是通過計算按一定的尺寸級別制成的一組專用零件。根據(jù)裝配時的需要，選用某一組別的調整件來做補償，使之達到規(guī)定的裝配精度。通常使用的調整件有墊圈、墊片、軸套等零件。對于批量大和精度要求高的產(chǎn)品，固定調整件都采用組合墊片的形式，如不同厚度的紫銅片(厚度為0.02mm、0.05mm、0.06mm、0.08mm、0.1mm等，再加上較厚的墊片，如1mm、2mm等)，這樣可以組合成各種需要的尺寸，以滿足裝配精度要求，使調整更為方便。調整裝配法的優(yōu)點是：擴大了組成環(huán)的尺寸公差，制造容易，裝配時不用修配就能達到很高的裝配精度，容易組織流水生產(chǎn)；使用過程中可以定期改變可動調整件的位置或更換固定調整件來恢復部件原有的裝配精度。其缺點是采用這種方法，在結構上需要增加一個調整件，相應增加了加工費用，但由于其他組成環(huán)公差放大，因此整體上還是經(jīng)濟的。所以調整法適用于環(huán)數(shù)多、封閉環(huán)精度要求較高的裝配尺寸鏈，尤其是在使用過程中組成環(huán)的零件尺寸容易變化(因磨損或溫度變化)的尺寸鏈。

(3)誤差抵消調整法。在產(chǎn)品或部件裝配時，通過調整某些相關零件誤差的大小和方向，使其互相抵消，以提高裝配精度，這種方法叫誤差抵消調整法。

任務2機械產(chǎn)品裝配工藝規(guī)程的制訂

裝配工藝規(guī)程是用文件、圖表等形式規(guī)定下來的裝配工藝過程。它是裝配生產(chǎn)的指導性技術文件，又是進行裝配生產(chǎn)計劃及技術準備的主要依據(jù)，也是設計裝配工裝和裝配車間的主要依據(jù)。

裝配工藝規(guī)程對保證產(chǎn)品的裝配質量、提高裝配生產(chǎn)率、縮短裝配周期、減輕工人的勞動強度、縮小裝配車間面積、降低生產(chǎn)成本等方面都有重要作用。

2.1制訂裝配工藝規(guī)程的原則

制訂裝配工藝規(guī)程的原則是：

(1)保證產(chǎn)品的裝配質量。合理選擇裝配方法最重要，力求達到最佳效果。

(2)提高生產(chǎn)率。合理安排裝配順序和工序，盡量減少鉗工工作量，縮短裝配周期。

(3)降低裝配成本。要減小裝配生產(chǎn)面積，減少工人數(shù)量和降低對工人技術等級的要求，盡量采用通用設備，減少裝備投資等。

2.2制訂裝配工藝規(guī)程所需的原始資料

1．產(chǎn)品的裝配圖及驗收技術標準

產(chǎn)品的裝配圖應包括總裝圖和部件裝配圖，并且這些圖紙能夠清楚地表示出所有零件相互連接的結構示意圖和必要的剖視圖、零件的編號、裝配時應保證的尺寸、配合件的配合性質及精度、裝配的技術要求及零件的明細表等。為了在裝配時對某些零件進行補充機械加工和核算裝配尺寸鏈，有時還需要某些零件圖、產(chǎn)品的驗收技術條件、檢驗的內容和方法等。

2．產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領

產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領不同，生產(chǎn)類型也不同。如同零件的機械加工一樣，裝配的生產(chǎn)類型也可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件小批生產(chǎn)三種。隨著生產(chǎn)類型的不同，裝配的組織形式、工藝方法、工藝過程的劃分及使用的工藝裝備情況以及手工勞動的比例均有不同。

(1)大量生產(chǎn)時，由于產(chǎn)品固定，生產(chǎn)活動長期重復，生產(chǎn)周期一般較短，因此多采用流水裝配線，有連續(xù)移動、間歇移動和可變節(jié)奏移動等方式，可采用自動裝配和自動裝配線；裝配工藝過程劃分較細，力求達到最高的均衡性；裝配專業(yè)化程度高，宜采用專用高效工藝裝備，實現(xiàn)機械化和自動化，手工操作比重小，熟練程度容易提高，便于培養(yǎng)新工人，一般情況下適用于汽車、拖拉機、內燃機、滾動軸承、手表、縫紉機、電器開關等行業(yè)。

(2)成批生產(chǎn)時，由于產(chǎn)品在系列化范圍內變動，分批交替投產(chǎn)或多品種同時投產(chǎn)，生產(chǎn)活動在一定時期內重復，因此裝配的組織形式可分為三種：產(chǎn)品笨重、批量不大時，多采用固定流水裝配；批量較大時采用流水裝配；多品種平行投產(chǎn)時采用多種變節(jié)奏流水裝配。裝配工藝過程的劃分必須符合批量的大小，盡量使生產(chǎn)均衡；裝配時使用的通用設備較多，但也可采用一定數(shù)量的專用工、夾、量具，以保證裝配質量和提高工作效率；手工操作比重大，技術水平要求較高，一般適用于機床、機車車輛、中小型鍋爐、礦山采掘機等行業(yè)。

(3)單件小批生產(chǎn)時，由于產(chǎn)品經(jīng)常變換，不定期重復生產(chǎn)，生產(chǎn)周期一般較長，因此裝配以修配法和調整法為主。裝配時一般不制訂詳細的工藝文件，工序可適當調整，工藝也可靈活掌握；裝配時一般使用通用設備和工、夾、量具；手工操作比重大，技術工人應有較高的技術水平和多方面的工藝知識，多應用于重型機床、重型機器、汽輪機、大型內燃機、大型鍋爐等行業(yè)。

3．現(xiàn)有的生產(chǎn)條件

應了解本企業(yè)現(xiàn)有的裝配工藝設備和裝備、工人技術水平、裝配車間的面積等情況，使制訂的工藝規(guī)程符合本企業(yè)的生產(chǎn)實際。

2.3制訂裝配工藝規(guī)程的方法及步驟

1.分析產(chǎn)品的裝配圖樣及驗收條件

(1)了解產(chǎn)品及部件的具體結構、裝配技術要求和檢查驗收的內容及方法。

(2)審查產(chǎn)品的結構工藝性。

(3)研究設計人員所確定的裝配方法，進行必要的裝配尺寸鏈分析與計算。如發(fā)現(xiàn)問題，應及時提出。

2.確定裝配方法和組織形式

根據(jù)生產(chǎn)綱領和現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，綜合考慮加工和裝配之間的關系來確定裝配方法。

裝配方法包括兩個方面：一方面是指手工裝配或機械裝配；另一方面是指保證裝配精度的工藝方法。前者的選擇取決于生產(chǎn)綱領、產(chǎn)品的裝配工藝性以及產(chǎn)品的尺寸、質量和結構的復雜程度；后者的選擇主要取決于生產(chǎn)綱領、裝配精度以及裝配尺寸鏈中組成環(huán)的多少。

根據(jù)產(chǎn)品的結構特點和生產(chǎn)綱領的不同，裝配組織形式可采用固定式或移動式。一般情況下，固定式裝配適用于單件小批生產(chǎn)，移動式裝配只適用于大批量生產(chǎn)。

3.劃分裝配單元及確定裝配順序

1)劃分裝配單元

將產(chǎn)品劃分為裝配單元是制訂裝配工藝規(guī)程中最重要的一個步驟，它對于大量生產(chǎn)結構復雜的產(chǎn)品尤為重要。只有將產(chǎn)品合理地分解為可以進行獨立裝配的單元后，才能合理地安排裝配順序和劃分裝配工序，組織裝配工作的平行、流水作業(yè)。

產(chǎn)品或機器是由零件、組件、部件等獨立裝配單位經(jīng)過總裝而成的。零件是組成機器的基本單元，一般都預先將零件裝成組件和部件后，再安裝到機器上，直接進入總裝的零件并不太多。

2)選擇裝配基準件

無論哪一級裝配單元，都要選定某一零件或比它低一級的裝配單元作為裝配基準件。裝配基準件通常應是產(chǎn)品的基體或主干零部件?；鶞始休^大的體積和重量，有足夠的支承面，以滿足陸續(xù)裝入零部件時的作業(yè)要求和穩(wěn)定性要求。例如：床身零件是床身組件的裝配基準零件；床身組件是床身部件的裝配基準組件；床身部件又是機床產(chǎn)品的裝配基準部件。

選擇基準件時，應使基準件的補充加工量最少，盡可能不再有后續(xù)加工工序，同時應有利于裝配過程中的檢測、工序間的傳遞運輸和翻身、轉位等作業(yè)。

3)確定裝配順序并繪制裝配系統(tǒng)圖

在劃分好裝配單元，并確定裝配基準件后，即可安排裝配順序。在確定裝配順序時應考慮以下原則：

(1)預處理工序先行。如零件的倒角、去毛刺與飛邊、清洗、防銹、防腐處理、涂裝、干燥等預處理工序應首先進行。

(2)先進行基礎零部件的裝配，使機器在裝配過程中重心處于最穩(wěn)狀態(tài)。

(3)先進行復雜件、精密件和難裝配件的裝配。因為開始裝配時，基準件上有較開闊的安裝、調整、檢測空間，有利于較難零部件的裝配。

(4)先進行易破壞后續(xù)工序裝配質量的工序。如沖擊性質的裝配、壓力裝配、加熱裝配等，配作加工工序應盡量安排在裝配初期進行，以保證整個產(chǎn)品的裝配質量。

(5)集中安排使用相同工裝、設備和具有共同特殊環(huán)境的工序，以減少裝配工裝、設備的重復使用，避免產(chǎn)品在裝配地迂回。

(6)處于基準件同一方位的裝配工序應盡可能集中連續(xù)安排，以防止基準件的多次轉位和翻身。

(7)電線、油(氣)管路的安裝應與相應工序同時進行，以防止零部件的反復拆裝。

(8)易燃、易爆、易碎