機械制造技術(shù)基礎 課件 第11章 機器裝配工藝設計

機械制造技術(shù)基礎目錄第11章機器裝配工藝設計11.1 裝配概述11.2 裝配工藝性評價影響11.3 裝配尺寸鏈分析11.4 保證精度的四種裝配11.5 裝配工藝規(guī)程的設計第11章機器裝配工藝設計閱讀導入：運-20飛機是我國自主研制的首款大型運輸機，機身全長50米。在研制過程中，我國工程技術(shù)人員實現(xiàn)了大飛機機身數(shù)字化裝配零的突破，效率提高百倍的同時，精度能達到毫米級。任何機器都是由零件組成的，簡單地說將零件組合在一起的過程就是機器的裝配過程。裝配工藝對保證機器的質(zhì)量起到十分重要的作用，選擇合適的裝配方法，制定合理的裝配工藝規(guī)程，不僅是保證機器裝配質(zhì)量的手段，還能提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。第11章機器裝配工藝設計本章學習目標：第11章機器裝配工藝設計11.1 裝配概述11.1.1機器的裝配過程在裝配過程中，為簡化操作和提高效率，通常將機器劃分為若干可獨立裝配的裝配單元。裝配單元通常分為五個等級，即零件、套件、組件、部件和機器。裝配是按技術(shù)要求，將零件、套件、組件和部件進行連接和配合，成為半成品或成品的工藝過程。第11章機器裝配工藝設計11.1.1機器的裝配過程1．零件零件是組成機器的最小裝配單元，零件直接裝入機器的不多。一般都預先裝成套件，組件或部件，再進入總裝。第11章機器裝配工藝設計11.1.1機器的裝配過程2．套件套件，也稱為合件，是由兩個以上零件組合，形成比零件高一級的裝配單元。套件可以是在一個基準零件上，裝上一個或若干個零件而構(gòu)成的裝配單元。每個套件只有一個基準零件，作用是聯(lián)接零件和確定零件的相對位置。套件的裝配過程稱為套裝。套件也可以是若干個零件通過焊接或鉚接等方法形成永久性連接的裝配單元，

還可以是零件組合后需要再次加工，例如發(fā)動機連桿小頭孔壓入襯套后要精鏜。

第11章機器裝配工藝設計11.1.1機器的裝配過程3．組件組件是在一個基準零件上，裝上一個或若干個套件和零件而構(gòu)成的裝配單元。每個組件也只有一個基準零件，聯(lián)接相關(guān)零件和套件，并確定其相對位置。組件的裝配過程稱為組裝。第11章機器裝配工藝設計11.1.1機器的裝配過程4．部件部件是在一個基準零件上，裝上若干個組件、套件和零件而構(gòu)成的裝配單元。同樣，一個部件只能有一個基準零件，聯(lián)接各個組件、套件和零件，確定其相對位置。部件的裝配過程稱為部裝。第11章機器裝配工藝設計11.1.1機器的裝配過程5．機器機器或稱產(chǎn)品是在一個基準零件上，裝上若干個部件、套件、組件和零件而構(gòu)成最終的裝配整體。一臺機器只能有一個基準零件，其作用與上述相同。機器的裝配過程，稱為總裝配或總裝。圖示為機器裝配工藝系統(tǒng)圖。有了裝配系統(tǒng)圖，機器的結(jié)構(gòu)和裝配工藝就很清楚。因此裝配系統(tǒng)圖是一個很重要的工藝文件。第11章機器裝配工藝設計11.1.2裝配的組織形式一般分為固定式裝配和移動式裝配兩種。1．固定式裝配固定式裝配是產(chǎn)品或部件的全部裝配工作都安排在一個固定的工作地點進行的裝配組織形式；其優(yōu)點是基礎件在裝配過程中位置不變，不需要特殊的裝配線運輸設備；缺點是生產(chǎn)面積占用較大，要求工人有較高的技術(shù)水平，所需零部件都要送到裝配地點，因此運輸量大。這種裝配組織形式多用于單件小批量生產(chǎn)，也適合于成批生產(chǎn)的重型產(chǎn)品。固定式裝配分為集中固定式裝配和分散固定式裝配。第11章機器裝配工藝設計11.1.2裝配的組織形式一般分為固定式裝配和移動式裝配兩種。1．固定式裝配固定式裝配分為集中固定式裝配和分散固定式裝配。第11章機器裝配工藝設計11.1.2裝配的組織形式2．移動式裝配移動式裝配是負責各裝配工序的工人和工作地固定不變，而所要裝配的產(chǎn)品不斷的依次通過每個工作地，在每個工作地完成一個或幾個工序，在最后一個工作地裝配成產(chǎn)品。其優(yōu)點是生產(chǎn)效率高、裝配周期短、工人專業(yè)化程度高、工作地固定、可廣泛采用專用設備及工具，因而大多應用于大批大量生產(chǎn)。移動式裝配又可分為自由移動式裝配和強制移動式裝配，從而裝配對象可以按自由節(jié)拍移動、按周期性節(jié)拍移動或連續(xù)移動。第11章機器裝配工藝設計11.1.2裝配的組織形式2．移動式裝配移動式裝配又可分為自由移動式裝配和強制移動式裝配，從而裝配對象可以按自由節(jié)拍移動、按周期性節(jié)拍移動或連續(xù)移動。第11章機器裝配工藝設計11.1.2裝配的組織形式第11章機器裝配工藝設計11.1.3裝配精度1.機器的裝配精度裝配精度是指產(chǎn)品裝配后幾何參數(shù)實際達到的精度，可根據(jù)機器的工作性能來確定。正確規(guī)定機器和部件的裝配精度是產(chǎn)品設計的重要環(huán)節(jié)之一，這不僅關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量，也影響產(chǎn)品制造的經(jīng)濟性。裝配精度是制定裝配工藝規(guī)程的主要依據(jù)，也是選擇合理的裝配方法和確定零件加工精度的依據(jù)。裝配精度一般包括：（1）零部件間的尺寸精度（2）零部件間的位置精度（3）零部件間的相對運動精度（4）接觸精度第11章機器裝配工藝設計11.1.3裝配精度2.裝配精度與零件加工精度的關(guān)系機械產(chǎn)品的裝配精度與相關(guān)零、部件制造誤差的累積有關(guān)，特別是關(guān)鍵零件的加工精度。一般情況下，這些零件加工誤差的累積將影響裝配精度。因此，機械產(chǎn)品的裝配精度是由零件的加工精度和合理的裝配方法共同保證的，為了定量分析二者關(guān)系，常建立裝配尺寸鏈，通過解算裝配尺寸鏈，確定零件加工精度與裝配精度之間的定量關(guān)系。第11章機器裝配工藝設計11.2裝配工藝性評價機器的裝配工藝性是指在一定生產(chǎn)條件下機器結(jié)構(gòu)符合裝配工藝要求的程度。一臺裝配工藝性好的機器，在裝配過程中不用或少用手工刮研、攻絲等補充加工；不必采用復雜而特殊的工藝裝備和專門的工藝措施，就能順利地完成裝配過程。機器的裝配工藝性在整個生產(chǎn)過程中占有很重要的地位。第11章機器裝配工藝設計11.2裝配工藝性評價1．機器結(jié)構(gòu)能劃分獨立裝配單元在裝配過程中，能夠把機器劃分成若干獨立的裝配單元，是機器結(jié)構(gòu)裝配工藝性的重要標志之一，對生產(chǎn)好處很多，主要是：便于組織平行裝配流水作業(yè)，可以縮短裝配周期；便于組織廠際協(xié)作生產(chǎn)，便于組織專業(yè)化生產(chǎn)；有利于機器的維護修理和運輸；機器局部結(jié)構(gòu)進行改進后，整個機器只是局部變動，使機器改裝比較方便，有利于產(chǎn)品的更新和升級換代。另外，有些精密零部件不能在使用現(xiàn)場進行裝配，只能在特殊條件下裝配和調(diào)整，然后以部件的形式進入總裝配。第11章機器裝配工藝設計11.2裝配工藝性評價1．機器結(jié)構(gòu)能劃分獨立裝配單元第11章機器裝配工藝設計11.2裝配工藝性評價2.減少裝配中的修配或機械加工機器在裝配過程中，難免要對某些零部件進行修配，此時多數(shù)由手工操作，不僅要求較高的技術(shù)，而且又難以事先確定工作量。因此，對裝配過程有較大的影響。在機器結(jié)構(gòu)設計時，應盡量減少裝配時的修配或機械加工的工作量。第11章機器裝配工藝設計11.2裝配工藝性評價2.減少裝配中的修配或機械加工機器裝配過程中應盡量減少配做加工量。在裝配中安排機械加工(配做)會影響裝配的連續(xù)性，延長裝配周期；增加加工設備，既占場地面積，又易引起裝配混亂；產(chǎn)生的切屑如清除不凈，會加劇機器磨損。第11章機器裝配工藝設計11.2裝配工藝性評價3.機器結(jié)構(gòu)應便于裝配和拆卸機器的結(jié)構(gòu)設計應使裝配工作簡單、方便。其重要的一點是組件的幾個表面不應該同時裝入基準零件（如箱體零件）的配合孔中，而應先后依次進入裝配。

第11章機器裝配工藝設計11.2裝配工藝性評價3.機器結(jié)構(gòu)應便于裝配和拆卸第11章機器裝配工藝設計11.2裝配工藝性評價4.預留足夠的操作空間機器設計過程中，要預留足夠的操作空間，雖然是小問題，但被忽視將給裝配過程造成困難，甚至無法裝配。第11章機器裝配工藝設計11.2裝配工藝性評價5.綜合分析裝配結(jié)構(gòu)方案機器結(jié)構(gòu)設計時，應充分考慮機器功能確定裝配方案。第11章機器裝配工藝設計11.3裝配尺寸鏈1．裝配尺寸鏈的概念裝配尺寸鏈是在機器的裝配過程中，由相關(guān)零件的有關(guān)尺寸(表面或軸線間距離)或相互位置關(guān)系(平行度、垂直度或同軸度等)所組成的尺寸鏈。按照組成環(huán)和封閉環(huán)的幾何特征和所處空間位置分布情況，裝配尺寸鏈可以分為直線尺寸鏈、平面尺寸鏈、空間尺寸鏈和角度尺寸鏈。其中組成環(huán)由相關(guān)零件的尺寸或相互位置關(guān)系所組成。封閉環(huán)為裝配過程中最后間接形成的一環(huán)，是裝配完成后才最終形成和保證的精度或技術(shù)要求。第11章機器裝配工藝設計11.3裝配尺寸鏈2．裝配尺寸鏈的建立裝配尺寸鏈的建立，是根據(jù)裝配圖及裝配精度的要求，首先確定封閉環(huán)，該尺寸精度為裝配精度；然后找出與該項精度有關(guān)的零件及相應的有關(guān)尺寸，并畫出尺寸鏈圖。第11章機器裝配工藝設計11.3裝配尺寸鏈3．極值法計算裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈的計算過程，與工序尺寸鏈計算過程相似，也分為三種類型，即正計算、反計算和中間計算。裝配尺寸鏈的計算方法也有兩種，即極值法和概率法。組成環(huán)的公差應取標準公差值，但最后一個組成環(huán)的公差值可能取不到標準值，該組成環(huán)在尺寸鏈中起協(xié)調(diào)封閉環(huán)的作用，稱為協(xié)調(diào)環(huán)。在確定組成環(huán)公差值之前，應先選擇協(xié)調(diào)環(huán)。選擇協(xié)調(diào)環(huán)的一般原則是：選擇不需用定尺寸刀具加工、不需用極限量規(guī)檢驗的尺寸作協(xié)調(diào)環(huán)；將難于加工的組成環(huán)從寬取標準公差值，則選易于加工的組成環(huán)作協(xié)調(diào)環(huán)；或?qū)⒁子诩庸さ慕M成環(huán)從嚴取標準公差值，則選難于加工的組成環(huán)作協(xié)調(diào)環(huán)。第11章機器裝配工藝設計11.3裝配尺寸鏈3．極值法計算裝配尺寸鏈選好協(xié)調(diào)環(huán)之后，就可以開始調(diào)整其他組成環(huán)的公差，調(diào)整原則是：（1）組成環(huán)是標準件尺寸時，如軸承內(nèi)外圈直徑或檔圈厚度等尺寸，其公差值及分布在相應標準中已有規(guī)定，故為已知的常值；（2）相近、加工方法相同的組成環(huán)，取相同的公差值；尺寸大小不同，所用加工方法、加工精度相當?shù)慕M成環(huán)，取相同標準公差等級；（3）難加工或難測量的組成環(huán)，其公差值可適當放大；易加工、易測量的組成環(huán)，其公差值可適當減小；第11章機器裝配工藝設計11.3裝配尺寸鏈3．極值法計算裝配尺寸鏈選好協(xié)調(diào)環(huán)之后，就可以開始調(diào)整其他組成環(huán)的公差，調(diào)整原則是：（4）確定各組成環(huán)的公差后，按“入體原則”確定極限偏差，即組成環(huán)屬于外表面尺寸(軸類尺寸)的，按基軸制（h）確定其極限偏差；屬于內(nèi)表面尺寸(孔類尺寸)的，按基孔（H）制確定其極限偏差；入體屬性不明確的或孔中心距尺寸，按對稱分布（JS或js）確定其極限偏差；此外，標準件的極限偏差按標準規(guī)定配置；配合尺寸的極限偏差按配合性質(zhì)確定；（5）組成環(huán)是幾個尺寸鏈的公共環(huán)時，其公差值由要求最嚴的尺寸鏈確定；（6）在確定了各組成環(huán)的標準公差值之后，還應進行驗算，保證裝配精度要求，同時不過高要求零件加工精度。第11章機器裝配工藝設計11.4保證精度的四種裝配方法11.4.1互換裝配法1．完全互換法在全部產(chǎn)品中，裝配時各組成環(huán)不需挑選或改變其大小或位置，裝配后即能達到裝配精度的要求，這種裝配方法稱為完全互換法。完全互換裝配的優(yōu)點是：裝配質(zhì)量穩(wěn)定可靠；裝配過程簡單，裝配效率高；對裝配工人的技術(shù)水平要求較低；易于實現(xiàn)自動裝配；產(chǎn)品維修方便。不足之處是：當裝配精度要求較高，尤其是在組成環(huán)數(shù)較多時，組成環(huán)的制造公差規(guī)定得嚴，零件制造困難，加工成本高。完全互換裝配法適于在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)數(shù)較少或組成環(huán)數(shù)雖多但裝配精度要求不高的機器結(jié)構(gòu)。例如，大批大量生產(chǎn)汽車、拖拉機、縫紉機和自行車等產(chǎn)品時，大多采用完全互換裝配法。第11章機器裝配工藝設計11.4保證精度的四種裝配方法11.4.2選配裝配法在成批或大量生產(chǎn)的條件下，對于組成環(huán)不多而裝配精度要求卻很高的尺寸鏈，若采用完全互換法，則零件的公差將過嚴，導致加工困難，甚至無法加工。在這種情況下可采用選配裝配法，該方法是將組成環(huán)的公差放大到經(jīng)濟精度，然后通過選擇，將合適的零件進行裝配，以保證規(guī)定的精度要求。選配裝配法有三種：直接選配法、分組裝配法和復合選配法。第11章機器裝配工藝設計11.4.2選配裝配法1．直接選配法直接選配法是，由裝配工人從許多待裝的零件中，憑經(jīng)驗挑選合適的零件通過試湊進行裝配的方法。這種方法的優(yōu)點是簡單，但裝配中挑選零件的時間長，裝配質(zhì)量取決于工人的技術(shù)水平，不宜于節(jié)拍要求較嚴的大批量生產(chǎn)。第11章機器裝配工藝設計11.4.2選配裝配法2．分組裝配法分組裝配法是將組成環(huán)的公差值增大至經(jīng)濟精度，進行加工；然后，按組成環(huán)的實際尺寸，將其分為若干組，各對應組進行裝配，從而達到封閉環(huán)公差(裝配精度)要求。由于同組零件具有互換性，所以分組裝配法又稱為分組互換法。第11章機器裝配工藝設計11.4.2選配裝配法3．復合選配法復合選配法是直接選配與分組裝配的綜合裝配法，即預先測量分組，裝配時在組內(nèi)憑經(jīng)驗直接選配。這一方法的特點是配合件公差可以不等，裝配質(zhì)量高，且速度較快，能滿足一定的節(jié)拍要求。發(fā)動機裝配中，氣缸與活塞的裝配多采用這種方法。第11章機器裝配工藝設計11.4保證精度的四種裝配方法11.4.2修配裝配法當機器結(jié)構(gòu)的組成環(huán)數(shù)較多而裝配精度又要求較高是，為了避免組成環(huán)的公差很小，加工和測量困難的問題，可考慮采用修配裝配法。修配裝配法是將尺寸鏈中的組成環(huán)均按經(jīng)濟精度加工，裝配時封閉環(huán)會超差，通過對尺寸鏈中某一組成環(huán)再次加工，直至封閉環(huán)達到精度要求的裝配方法。在修配裝配過程中，被再次加工的零件稱為修配環(huán)或補償環(huán)，修配完成后的零件不能互換。生產(chǎn)中通過修配達到裝配精度的方法很多，常見的有單件修配法、合并修配法以及自身加工修配法等三種。第11章機器裝配工藝設計11.4保證精度的四種裝配方法11.4.2修配裝配法修配裝配法的主要優(yōu)點是：組成環(huán)均能以經(jīng)濟精度加工，零件加工成本適中，但卻可獲得較高的裝配精度。不足之處是：增加了修配工作量，生產(chǎn)效率低，對裝配工人技術(shù)水平要求高。采用修配裝配法時，一般應選形狀比較簡單，便于裝卸，易于修配，不要求表面處理，并對其他尺寸鏈沒有影響的零件尺寸作修配環(huán)。修配環(huán)在零件加工時應留有一定量的修配量。修配裝配中尺寸鏈的計算方法一般采用極值法。第11章機器裝配工藝設計11.4保證精度的四種裝配方法11.4.4調(diào)整裝配法在成批或大量生產(chǎn)中，對于裝配精度要求較高而組成環(huán)數(shù)目較多的尺寸鏈，也可以采用調(diào)整法進行裝配。調(diào)整裝配法也是按經(jīng)濟加工精度確定零件公差的，在裝配時用改變產(chǎn)品中可調(diào)整零件的位置或選用合適的調(diào)整件以達到裝配精度。調(diào)整裝配法與修配法的區(qū)別是，調(diào)整裝配法不是靠去除金屬層，而是靠改變補償件的位置或更換補償件的方法來保證裝配精度。調(diào)整法可分為可動調(diào)整，固定調(diào)整和誤差抵消調(diào)整三種。第11章機器裝配工藝設計11.4.4調(diào)整裝配法1.可動調(diào)整裝配法用改變調(diào)整件的位置來達到裝配精度的方法，叫做可