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项目九：机械装配工艺知道简介学习目标了解装配基本概念及基本工作内容掌握保证装配精度的基本理论及方法了解装配尺寸链及其计算方法；掌握制订装配工艺的基本原则及方法步骤。机械制造装配过程子任务一：机械装配基本概念机械装配机械装配是按规定的精度和技术要求，将构成机器的零件结合成组件、部件和产品的过程。装配是机器制造中的后期工作，是决定产品质量的关键环节。机械装配基本作业机械装配精度清洗连接校正、调整与配作平衡验收、试验相互位置精度相互运动精度相互配合精度子任务一：机械装配基本概念清洗：去除粘附在零件上的灰尘、切屑和油污。清洗后的零件通常还具有一定的中间防锈能力。联接：可拆卸联接螺纹联接、键联接和销钉联接等，其中以螺纹联接的应用最为广泛。不可拆卸连接焊接、铆接及过盈连接等。子任务一：机械装配基本概念校正、调整与配作：校正是指产品中相关零部件相互位置的找正、找平及相应的调整工作。配作通常指配钻、配铰、配刮和配磨等。平衡：防止运转平稳性要求较高的机器在使用中出现振动。验收试验：根据有关技术标准和规定，对其进行比较全面的检验和试验。子任务二：机械装配精度1、装配精度内容装配精度不仅影响机器或部件的工作性能，而且影响它们的使用寿命。装配精度主要包括：（1）各部件的相互位置精度；（2）各运动部件间的相对运动精度；（3）配合表面间的配合精度和接触质量。2、装配精度与零件精度间的关系1）机器和部件是由许多零件装配而成的，所以，零件的精度特别是关键零件的精度影响相应的装配精度。2）当装配精度要求较高时，采用适当的工艺措施（零件按经济精度加工）保证装配精度。子任务二：机械装配精度机器装配精度分析影响装配精度的因素零件的加工精度（与多个零件精度有关，图11-1）装配方法与装配技术零件间的接触质量力、热、内应力引起的零件变形旋转零件的平平衡子任务二：机械装配精度装配工艺系统图为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。图装配单元通常划分为五个等级，即零件、套件、组件、部件和机器（图11-2）子任务三：机械装配工艺在装配工艺规程设计中，常用装配工艺系统图表示零、部件的装配流程和零、部件间相互装配关系。在装配工艺系统图上，每一个单元用一个长方形框表示，标明零件、套件、组件和部件的名称、编号及数量。在装配工艺系统图上，装配工作由基准件开始沿水平线自左向右进行，一般将零件画在上方，套件、组件、部件画在下方，其排列次序就是装配工作的先后次序。子任务三：机械装配工艺零件：是组成机器的最小单元。套件：是在基准零件上装上一个或若干个零件构成的。组件：是在基准件上，装上若干个零件和套件构成的，车床主轴箱中的主轴组件就是在主轴上装上若干齿轮、套、垫、轴承等零件的组件，为此而进行的装配工件称为组装。子任务三：机械装配工艺部件：是在基准件上半上若干个组件、套件和零件构成的，为此而进行的装配工作称为部装。车床主轴箱装配就是部装，主轴箱箱体是进行主轴箱部件装配的基准件。总装：一台机器则是在基准件上，装上若干部件、组件。套件和零件构成的，为此而进行的装配称为总装。子任务三：机械装配工艺套件与组件示例子任务四：装配组织形式表10-1 装配组织形式的选择与比较生产规模装配方法与组织形式自动化程度特点单件生产手工（使用简单工具）装配，无专用和固定工作台位手工生产率低，装配质量很大程度上取决于装配工人的技术水平和责任心成批生产装配工作台位固定，备有装配夹具、模具和各种工具，可分部件装配和总装配，也可组成装配对象固定而装配工人流动的流水线手工为主，部分使用工具和夹具有一定生产率，能满足装配质量要求，需用设备不多；工作台位之间一般不用机械化输送成批生产轻型产品每个工人只完成一部分工作，装配对象用人工依次移动（可带随行夹具），装备按装配顺序布置人工流水线生产率较高，对工人技术要求相对较低，装备费用不高；装配工艺相似的多品种流水线可采用自由节拍移动成批或大批生产一种或几种相似装配对象专用流水线，有周期性间歇移动和连续移动两种方式机械化传输生产率高，节奏性强，等装零、部件不能脱节，装备费用较高大批大量生产半自动或全自动装配线，半自动装配线部分上下料和装配工作采用人工方法半自动、全自动装配生产率高，质量稳定，产品变动灵活性差，装备费用昂贵子任务五：装配尺寸链装配尺寸链基本概念装配尺寸链是产品或部件在装配过程中，由相关零件的尺寸或位置关系所组成的封闭的尺寸系统。即由一个封闭环和若干个与封闭环关系密切的组成环组成。与一般尺寸链相比特点：装配尺寸链的封闭环一定是机器产品或部件的某装配精度。装配精度只有机械产品装配后才测量。装配尺寸链中的各组成环不是仅在一个零件上的尺寸，而是在几个零件或部件之间与装配精度有关的尺寸。装配尺寸链的形式较多，除常见的线性尺寸链外，还有角度尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链等。子任务五：装配尺寸链装配尺寸链的建立确定封闭环：通常装配尺寸链封闭环就是装配精度要求装配尺寸链查找方法：取封闭环两端的零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为联系线索，分别查明装配关系中影响装配精度要求的那些有关零件，直至找到同一基准零件或同一基准表面为止。所有零件上连接两个装配基准面间的位置尺寸和位置关系，便是装配尺寸链的组成环。装配尺寸链组成的最短路线（最少环数）原则组成装配尺寸链时，应使每个有关零件只有一个尺寸列入装配尺寸链。相应地，应将直接连接两个装配基准面间的那个位置尺寸或位置关系标注在零件图上又称一个一环原则子任务五：装配尺寸链计算类型1）正计算法：已知组成环的基本尺寸及偏差代入公式，求了封闭环的基本尺寸偏差，它用于对已设计的图样进行校核验算。2）反计算法：已知封闭环的基本尺寸及偏差，求各组成环的基本尺寸及偏差。它主要用于产品设计过程之中，以确定各零部件的尺寸和加工精度。下面介绍利用“协调环”解算装配尺寸链的基本步骤：子任务五：装配尺寸链在组成环中，选择一个比较容易加工或加工中受到限制较少有组成环作为“协调环”其计算过程是先按经济精度确定其它环的公差及偏差，然后利用公式算出“协调环”的公关及偏差具体步骤见互换装配法例题。3）中间计算法：已知封闭环有组成环的基本尺寸及偏差，求另一组成环的基本尺寸及偏差，计算也较简便不再赘述。子任务五：装配尺寸链计算方法1）极值法用极值法解装配尺寸链的计算方法公式与前面章节中解工艺尺寸链的公式相同，其计算得到的组成环公差过于严格，在此从略，2）概率法当封闭环的公差较小，而组成环的数目又较多时，则各组成环按极大极小法分得的公差是很小的，使加工困难，制造成本增加。生产实践证明，加工一批零件时，当工艺能力系数满足时，零件实际加工尺寸大部分处于公差中间部分，因此，在成批大量生产中，当装配精度要求高，而且组成环的数目又多时，应用概率法解算装配尺寸链比较合理。概率法和极值法所用的计算公式的区别只在封闭环公差的计算上，其它完全相同。子任务五：装配尺寸链（1）极值法的封闭环公差：式中T0封闭环公差；Ti组成环公差；m组成环个数。（2）概率法封闭环公差：式中T0封闭环公差；Ti组成环公差；m组成环个数。子任务六：装配方法（一）互换装配法在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法。实质：其实质是控制零件加工误差来保证装配精度。根据零件的互换程度不同，互换法又可分为完全互换法和不完全互换法。子任务六：装配方法1、完全互换法定义：合格的零件在进入装配时，不经任何选择、调整和修配就可以使装配对象全部达到装配精度的装配方法，称之为完全互换法。方法：其方法是各有关零件公差之和应小于或等于装配公差。子任务六：装配方法特点：装配工作简单，生产率高，有利于组成流水生产、协作生产，同时也有利于维修和配件制造，生产成本低。但当装配精度要求较高，组成环较多时，零件难以按经济精度制造。应用：用于少环尺寸链或精度不高的多环尺寸链中。适用于任何生产类型。子任务六：装配方法装配尺寸链的完全互换法采用极值算法计算装配尺寸链封闭环公差的分配1）当组成环是标准尺寸时（如轴承宽度，挡圈的厚度等）其公差大小和分布位置为确定值。2）某一组成环是不同装配尺寸链公共环时，其公差大小和位置根据对其精度要求最严的那个尺寸链确定。3）在确定各待定组成环公差大小时，可根据具体情况选用不同的公差分配方法，如等公差法，等精度法或按实际加工可能性分配法等。4）各组成环公差带位置按入体原则标注，但要保留一环作“协调环”，协调环公差带的位置由装配尺寸链确定。协调环通常选易于制造并可用通用量具测量的尺寸。子任务六：装配方法例10-1 图示齿轮部件，齿轮空套在轴上，要求齿轮与挡圈的轴向间隙为0.10.35。已知各零件有关的基本尺寸为：A1=30，A2=5，A3=43，（标准件）A5=5。用完全互换法装配，试确定各组成环的偏差。解：1）建立装配尺寸链（图10-4）2）确定各组成环的公差：按等公差计算，各组成环公差为：T1=T2=T3=T4=T5=（0.35-1）/5=0.05考虑加工难易程度，进行适当调整（A4公差不变），得到：T4=0.05，T1=0.06，T3=0.1，T2=T5=0.02子任务六：装配方法3）确定各组成环的偏差：取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定：除协调环以外各组成环公差按入体标注：，计算协调环偏差：由式（5-23），得到：EI5=-0.12，ES5=-0.1最后可确定：子任务六：装配方法2、不完全互换法定义：指机器或部件的所有合格零件，在装配时无须选择、修配或改变其大小或位置，装入后即能使绝大多数装配对象达到装配精度的装配方法。实质：其实质是零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，但会使少数产品装配精度达不到要求，但这是小概率事情，总体经济可行。方法：各有关零件公差平方之和应小于或等于装配公差的平方。子任务六：装配方法特点：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。但会有少数产品达不到规定的装配精度要求，要采取另外的返修措施。应用：用于大批大量生产中装配精度要求高、组成环较多的尺寸链中。10.2.2 达到装配精度的装配方法装配尺寸链的不完全互换法采用概率算法计算装配尺寸链封闭环公差分配原则同完全互换法例10-2 同例10-1，用大数互换法计算解：确定各组成环的公差A4为标准尺寸，公差确定：T4=0.05A1、A2、A5公差取经济公差：T1=0.1,T2=T5=0.025由式(6-12),有：取k=1.4，将T1、T2、T4、T5及T0值代入，可求出T3=0.135确定各组成环的偏差取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定：除协调环外各组成环公差入体标注：，计算协调环的偏差：由式（6-15），得到：A5M=4.93于是有：子任务六：装配方法（二）选配装配法将配合零件按经济精度制造，然后，选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的一种方法。（1）直接选配法（2）分组选配法（3）复合选配法子任务六：装配方法（1）直接选配法装配工人从许多待装配的零件中，凭经验挑选合格的零件通过试凑进行装配的方法。优点：简单，不需要将零件分组，但挑选零件时间长，劳动量大，装配质量取决于工人的技术水平，不宜用于节拍要求较严的大批大量生产。这种装配方法没有互换性。子任务六：装配方法（2）分组选配法定义：可将组成环公差增大若干倍（一般为24倍），使组成环零件可以按经济精度进行加工，然后再将各组成环按实际尺寸大小分为若干组，各对应组进行装配，同组零件具有互换性，并保证全部装配对象达到规定的装配精度，这就是分组法。实质：其实质是零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，按实际尺寸测量分组，对应组完全互换装配，达到装配精度要求。子任务六：装配方法特点：扩大了组成不的制造公差，零件制造精度不高，但可获得高的装配精度。但增加了零件测量、分组、存储、运输的工作量。应用：用于大批大量生产中装配精度要求高、组成环数少的装配尺寸链中。子任务六：装配方法装配尺寸链的分组选配法将组成环公差按完全互换法求得后，放大若干倍，使之达到经济公差的数值。然后，按此数值加工零件，再将加工的得的零件按尺寸大小分成若干组（分组数与公差放大倍数相等）。最后，将对应组的零件装配起来。例11-3 活塞与活塞销在冷态装配时，要求有0.00250.0075的过盈量。若活塞销孔与活塞销直径的基本尺寸为28，加工经济公差为0.01。现采用分组选配法进行装配，试确定活塞销孔与活塞销直径分组数目和分组尺寸。子任务六：装配方法解：1）建立装配尺寸链，如图11-7所示。2）确定分组数：平均公差为0.0025，经济公差为0.01，可确定分组数为4。3）确定各尺寸：若活塞销直径尺寸定为：，将其分为4组，解图6-46所示尺寸链，可求得活塞销孔与之对应的分组尺寸如下：组号1234活塞销直径活塞销孔直径子任务六：装配方法应用分组装配法必须注意以下几点：1）配合件公差应当相等；公差要和同方向增大；增大的倍数要等于分组数。2）要保证分组后各组的配合精度和配合性质符合原设计要求，原规定的形位公差和表面粗糙度值不能随公差增大而增大。3）为保证对应组内相配件数量的配套，相配件的尺寸分布应相同。不配套的零件聚集至一定数量时，专门加工一批零件与之配套。4）分组数不宜太多。分组法只适用于封闭环精度要求很高的少环尺寸链，一般相关零件只有23个。子任务六：装配方法（3）复合选配法将上述两种方法的综合，即将零件预先测量分组，装配时再在各对应组内凭工人经验直接选配。特点：配合件公差可以不等，装配质量高，且装配速度较快，能满足一定的生产节拍要求。子任务六：装配方法（三）修配装配法定义：各组成环均按经济精度制造，而对其中某一环（称补偿环或修配环）预留一不定期的修配量，在装配时用钳工或机械加工的方法将修配量去除，使装配对象达到设计所要求的装配精度。实质：其实质是装配时去除补偿环的部分材料以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差要求的装配方法。子任务六：装配方法特点：组成环可按经济精度制造，但获得高的装配精度。但增加了修配工作，生产效率低，对装配工人技术要求高。应用：用于产品结构比较复杂、尺寸链环数较多、产品精度要求高的单件小批生产的场合。修配方法：（1）单件修配法（2）合并加工修配法（3）自身加工修配法子任务六：装配方法应用修配法必须注意以下几点：修配环选择（1）易于修配、便于装卸（2）尽量不选公共五为修配环子任务六：装配方法修配环尺寸的确定（1）修配环被修配时，尺寸“越修越小”。此时封闭环实际最小极限尺寸 不能小于封闭环所允许的最小尺寸 。（2）修配环被修配时，封闭环尺寸“越修越大”。此时封闭环实际最大极限尺寸 不能大于封闭环所允许的最大尺寸 。（3）最小修配量即为刮研量。在修配环的基本尺寸中要加上刮研量。刮研量既要足够，又不能太大。子任务六：装配方法采用修配法时，装配尺寸链中各尺寸均按经济公差制造，但留出一个尺寸做修配环。通常选容易修配加工，且对其它尺寸链没有影响的尺寸作修配环。例：车床主轴孔轴线与尾座套筒锥孔轴线等高误差要求为00.06，且只允许尾座套筒锥孔轴线高。为简化计算，略去各相关零件轴线同轴度误差，得到一个只有A1、A2、A3三个组成环的简化尺寸链，如图11-8所示。若已知A1、A2、A3的基本尺寸分别为202、46和156。用修配法装配，试确定A1、A2、A3的偏差。解：1）选择修配环本例中修刮尾座低板最为方便，故选A2作修配环。子任务六：装配方法2）确定各组成环公差有除修配环外的各组成环公差带位置A1和A3两尺寸均采用镗模加工，经济公差为0.1，按对称原则标注，有：A1=2020.05，A3=1560.05，A3采用精刨加工，经济公差也为0.1。3）确定修配环公差带的位置用A00表示修配前封闭环实际尺寸。本例中，修配环修配后封闭环变小，故A00的最小值应与A0的最小值相等。按直线尺寸链极值算法公式，可导出：将已知数值代入，可求出：A2min=46.1，于是可得到：。若要求尾座底板装配时必须刮研，且最小刮研量为0.15。则可最后确定底板厚度为：此时，可能出现的最大刮研量为：Zmax=A00max-A0max=0.39为了减小刮研量，可以采用“合并加工”的方法，将尾座和底板配合面配刮后装配成一个整体，再精镗尾座套筒孔。此时，直接获得尾座套筒孔轴线至底板底面的距离A23，由此而构成的新的装配尺寸链，组成环数减少为两个，这是装配尺寸链量短路线（最少环数）原则的一个应用。子任务六：装配方法装配尺寸链的调整法调整法与修配法相似，尺寸链各组成环按经济精度加工，由此引起的封闭环超差，通过调节某一零件的位置或对某一组成环（调整环）的更换来补偿。常用的调节法有三种：可动调整法，固定调整法和误差抵消调整法。可动调整法子任务六：装配方法固定调整法通过更换不同尺寸的调节件来达到装配精度。采用固定调节法的关键是确定调节件的分级和各级调节件的尺寸大小。例11-12 图11-10a所示部件中，齿轮轴向间隙要求控制在0.050.15范围内。若A1和A2的基本尺寸分别为50和45，按加工经济精度确定A1和A2的公差分别为0.15和0.1。试确定调节垫片AK的厚度。解：图11-10a所示尺寸链中，将“空位”尺寸As视为中间变量，可将此尺寸链分解为两个尺寸链，如图b、c所示。由尺寸链b，可求出：在尺寸链c中，A0是在装配中最后保证的，是封闭环。为使A0获得规定的公差，可将空位尺寸分成若干级，每一级空位尺寸的公差应小于或等于轴向间隙（封闭环）公差与调节垫片厚度（组成环）公差之差。子任务六：装配方法由此可确定出分级数n：式中Ts、T0、Tk分别为空位尺寸、封闭环尺寸、调节垫片厚度公差。本例中：T0=0.1，Ts=0.25，并假定Tk=0.03，代入上式得到：n3.6，取n=4，将空位尺寸适当分级后解尺寸链，可确定调节件各级尺寸在批量大、精度高的装配中，调节件的分级级数可能很多，不便于管理。此时，可采用一定厚度的垫片与不同厚度的薄金属片组合的方法，构成不同尺寸，使调节工作更加方便。子任务六：装配方法误差补偿调整法在装配时，根据尺寸链中某些组成环误差的方向作定和装配，使各组成环的误差方向合理配置，以达到互相抵消的目的。这种方法在机床装配中应用较多，如装配机床主轴时，通过调整前后轴承的径向圆跳动方向来控制主轴锥孔的径向跳动；在滚齿机工作台分度蜗轮的装配中，采用调整两者偏心方向来抵消误差，提高装配精度。装配尺寸链计算方法的选用完全互换法：用极值法计算，大批量生产用概率法。不完全互换法：用概率法计算。选配法：用极值法计算。修配法：用极值法计算。调整法：用极值法计算，大批量生产用概率法。注意：以上装配法，一般应优先选用互换法；当生产批量较大、组成环较多时，可考虑采用不完全互换法；当装配精度要求较高，相关零件较少时，可采用选配法；只有在用上述方法造成零件难加工或不经济时，特别是在单件小批量生产时才宜采用修配法或调整法。子任务七：装配工艺规程制定原则基本原则：1）保证产品的装配质量；2）缩短装配周期，提高生产率；3）合理安排装配工序，尽量减少钳工装配的工作量。4）尽量减少装配成本；5）装配工艺规程应做到正确、完整、协调、规范。6）充分利用现有生产条件，尽可能采用国内我先进工艺技术。7）充分考虑安全生产和防止环境污染问题。10.3.2 制定装配工艺规程步骤1、产品分析1）研究产品图样及验收技术条件2）装配尺寸链分析计算、装配结构工艺性分析3）将产品分解为独立的装配单元零件：组成机器的基本元件。合件：若干零件永久连接或连接在某个基准零件上少数几个零件组合。组件：一个或几个合件和几个零件组合。部件：一个或几个组件、合件或零件的组合。机器：即产品，全部装配单元结合而成的整体。子任务七：装配工艺规程制定原则2、装配组织形式确定固定式装配：全部的装配工作在一个固定的工作地上进行。装配过程中装配对象的位置不变，装配所需要的零部件都汇集在工作地附近。移动式装配：装配过程在装配对象的连续或间歇的移动中完成。子任务七：装配工艺规程制定原则3、装配方法的选择各种装配方法的适用范围和应用实例装配方法适用范围应用举例完全互换法适用于零件数较少、批量很大、零件可用经济精度加工时汽车、拖拉机、中小型柴油机、缝纫机及小型电机的部分部件不完全互换法适用于零件数稍多、批量大、零件加工精度可适当放宽时机床、仪器仪表中的某些部件分组法适用于成批或大量生产中，装配精度很高，零件数很少，又不采用调整装配时中小型柴油机的活塞与缸套、活塞与活塞销、滚动轴承的内外圈与滚子修配法单件小批生产中，装配精度要求高且零件数较多的场合车床尾座垫板、滚齿机分度蜗轮与工作台装配后精加工齿形调整法除必须采用分组法选配的精度配件外，调整法可用于各种装配场合机床导轨的楔形镶条、滚动轴承调整间隙的间隔套垫圈子任务七：装配工艺规程制定原则4、装配工艺规程确定装配内容清洗、刮削、平衡、过盈连接、螺纹连接、校正、检验、试车、油漆、包装等。装配顺序先下后上，先内后外，先难后易，先精密后一般，先重后轻。子任务七：装配工艺规程制定原则在单件小批生产时，通常不需要编制装配工艺过程卡片，而是用装配工艺流程图来代替。装配时，工人按照装配图和装配工艺流程图进行装配。成批生产时，通常需要制订部件装配及总装配的装配工艺过程卡片。卡片的每一工序内应简要地说明该工序的工作内容、所需要的设备和工艺装备的名称及编号、时间定额等。在大批大量生产中，要制订装配工序卡片，详细说明该装配工序的工艺内容，以直接指导工人进行操作。除了装配工艺过程卡片及装配工序卡片以外，还应有装配检验卡片及试验卡片，有些产品还应附有测试报告、修正（校正）曲线等。5、装配工艺规程的整理与编写