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1、現(xiàn)代制造工藝第第5章機器裝配工藝基礎(chǔ)章機器裝配工藝基礎(chǔ)35.1 概述概述 任何機器是由若干相關(guān)零件裝配而成。機器制造的最后一個工藝過程是將加工合格后的零件裝配成機器的裝配工藝過程。機器的質(zhì)量最終通過裝配來保證，裝配質(zhì)量在很大程度上決定了機器的最終質(zhì)量和工作性能。同時，通過機器的裝配，也能發(fā)現(xiàn)機器設(shè)計或零件設(shè)計中的問題，從而不斷改進(jìn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、提高產(chǎn)品的綜合競爭能力。機器裝配的內(nèi)容機器裝配的內(nèi)容 裝配是機器制造中的最后階段，主要內(nèi)容包括零件的清洗、刮研、連接及平衡、調(diào)整與校正，總裝后的檢驗、試運轉(zhuǎn)、油漆及包裝等。5 裝配精度裝配精度 機器的裝配精度應(yīng)根據(jù)機器的工作性能來確定，一般包

2、括零部件間的位置精度和運動精度。裝配精度的另一個要求，是配合表面間的配合質(zhì)量和接觸質(zhì)量。6 機器的裝配精度要求可根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)或其他有關(guān)資料予以確定。在缺乏成熟資料的條件下，則往往參考經(jīng)過實踐考驗的類似產(chǎn)品數(shù)據(jù)，用類比法并結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗定出。必要時，還需通過分析計算和試驗驗證，才能最后確定。7 機器及其部件既然是由若干零件裝配而成的，那么，零件的精度特別是關(guān)鍵零件的精度直接影響相應(yīng)部件和機器的裝配精度。一般情況下，裝配精度高，則 必須提高各相關(guān) 零件的制造精度，使它們裝配后的誤 差累積仍能滿足裝 配精度要求。8 但是，對于某些裝配精度高的項目來說，如果完全由有關(guān)零件的制造精度來直接保證，

3、則相關(guān)零件的制造精度將會要求很高，給機械加工帶來很大困難。這時若按經(jīng)濟(jì)加工精度來確定零件的加工精度，使之易于加工，而在裝配時則采取一定的工藝措施（修配、調(diào)整等）來保證裝配精度，這樣做雖然增加了裝配工作量和裝配成本，但從整個產(chǎn)品制造過程來看，仍是比較經(jīng)濟(jì)的。9 在機器設(shè)計過程中，需要結(jié)合零件基本尺寸及其公差和技術(shù)條件，運用尺寸鏈的分析方法解決裝配精度保證問題。由于這種尺寸鏈?zhǔn)菓?yīng)用于裝配過程的，而且其計算分析均與工藝尺寸鏈有所不同，因而稱為裝配尺寸鏈。105.2裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈 裝配尺寸鏈的概念裝配尺寸鏈的概念 裝配尺寸鏈?zhǔn)怯筛饔嘘P(guān)裝配尺寸（各個零件尺寸及裝配精度要求）所組成的尺寸鏈。11線性

4、裝配尺寸鏈 裝配尺寸鏈的建立裝配尺寸鏈的建立 正確地建立裝配尺寸鏈，是進(jìn)行裝配尺寸鏈計算的基礎(chǔ)。首先，正確確定封閉環(huán)是計算的關(guān)鍵，對于裝配尺寸鏈，裝配精度要求就是封閉環(huán)；再以封閉環(huán)兩端的兩個零件為起點，沿封閉環(huán)的尺寸方向，分別找出影響裝配精度要求的相關(guān)零件，直至找到同一個基準(zhǔn)零件或是同一基準(zhǔn)表面為止。12 在查找裝配尺寸鏈時，應(yīng)遵循以下原則：（1）裝配尺寸鏈的簡化原則13 （2）裝配尺寸鏈組成的最短路線（環(huán)數(shù)最少）原則14（3）裝配尺寸鏈的方向性15 裝配尺寸鏈的計算裝配尺寸鏈的計算 裝配尺寸鏈的計算，如果是在產(chǎn)品設(shè)計過程中進(jìn)行的，多采用反計算法；而正計算法僅用于驗算。所謂反計算即是已知裝配精

5、度（封閉環(huán)）的基本尺寸及其偏差，求解與該項裝配精度有關(guān)的各零、部件（組成環(huán)）的基本尺寸及其偏差。計算公式可分為極值法和概率法。概率法僅適用于大批量生產(chǎn)的裝配尺寸鏈計算；而極值法可用于各種生產(chǎn)類型的裝配尺寸鏈計算，在這里做重點介紹。（1）裝配尺寸鏈的極值解法 對于線性尺寸鏈，則 1）首先校核封閉環(huán)尺寸是否正確 2）按等公差原則，計算各組成環(huán)平均公差16 3）根據(jù)各組成環(huán)基本尺寸的大小和加工時的難易程度，對各組成環(huán)的公差進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在調(diào)整過程中應(yīng)遵循六個原則。175.3保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法 目前，在多數(shù)工廠中，裝配的主要工作是靠手工勞動完成。所以，選擇合適的裝配方法，制訂合理的

6、裝配工藝規(guī)程，不僅是保證機器裝配質(zhì)量的手段，也是提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、降低制造成本的有力措施。保證產(chǎn)品裝配精度的方法有：互換裝配法、選擇裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法。18互換裝配法互換裝配法 零件按圖紙公差加工，裝配時不需經(jīng)過任何選擇、修配和調(diào)整，就能達(dá)到規(guī)定的裝配精度和技術(shù)要求，這種裝配方法稱為互換裝配法。19 互換裝配法的優(yōu)點是裝配工作簡單，生產(chǎn)率高，有利于組織流水生產(chǎn)、協(xié)作生產(chǎn)，同時也有利于維修工作?；Q法的實質(zhì)就是用控制零件的加工誤差來保證產(chǎn)品的裝配精度。所以，這種裝配方法常用于高精度的少環(huán)尺寸鏈或低精度多環(huán)尺寸鏈的大批大量產(chǎn)品裝配中。20選擇裝配法選擇裝配法 選擇裝配法是將尺寸鏈中組成

7、環(huán)的公差放大到經(jīng)濟(jì)可行的程度，然后選擇合適的零件進(jìn)行裝配，以保證規(guī)定的裝配精度要求。這種裝配方法常應(yīng)用于裝配精度要求高而組成環(huán)又較少的成批或大批量生產(chǎn)中。2122選配法直接選配法分組選配法復(fù)合選配法修配裝配法修配裝配法 修配裝配法簡稱修配法，它是將尺寸鏈中各組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)加工精度制造。裝配時根據(jù)實際測量結(jié)果，通過改變尺寸鏈中某一預(yù)先確定的組成環(huán)尺寸或者就地修配這個組成環(huán)，使裝配達(dá)到規(guī)定的要求。23 1）單件修配-生產(chǎn)中應(yīng)用最廣。2）合件加工修配法 -應(yīng)用在單件小批生產(chǎn)的裝配場合。24 3）自身加工修配法25調(diào)整裝配法調(diào)整裝配法 調(diào)整法也是按經(jīng)濟(jì)加工精度確定零件（組成環(huán)）公差，由于每一個組成環(huán)的公

8、差取得較大，就必然會使一部分裝配件超差。為了保證裝配精度，可改變一個零件的位置（稱可動調(diào)整法），或選定一個或幾個適當(dāng)尺寸的調(diào)整件（也叫補償件）加入尺寸鏈（稱固定調(diào)整法），來補償由于各組成環(huán)公差擴(kuò)大后所產(chǎn)生的累積誤差。26 （1）可動調(diào)整法 所謂可動調(diào)整法就是用改變調(diào)整件的相對位置（移動、旋轉(zhuǎn)或移動和旋轉(zhuǎn)同時進(jìn)行）來達(dá)到裝配精度的方法。27軸承間隙的調(diào)整絲杠螺母間隙的調(diào)整導(dǎo)軌副間隙的調(diào)整 （2）固定調(diào)整法 在裝配尺寸鏈中，選定一個或加入幾個零件作為調(diào)整環(huán)。作為調(diào)整環(huán)的零件是按一定尺寸間隔級別制成的一組專門零件，根據(jù)裝配時的需要，選用其中某一級別的零件來做補償，從而保證所需要的裝配精度。通常使用的

9、調(diào)整件有墊圈、墊片、軸套等。28 這種調(diào)整方法用在產(chǎn)量大、裝配精度要求高的大批大量生產(chǎn)裝配中，比較簡便，它在汽車、拖拉機和自行車生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。29 調(diào)整法有很多優(yōu)點：除了能按經(jīng)濟(jì)加工精度加工零件外，而且裝配方便，可以獲得比較高的裝配精度。在使用期間，可以通過調(diào)整件來補償由于磨損、熱變形所引起的誤差，使之恢復(fù)原來的精度要求。它的缺點是增加了一定的零件數(shù)及要求較高的調(diào)整技術(shù)。但是由于調(diào)整法優(yōu)點突出，因而使用較為廣泛。30 3）誤差抵消調(diào)整法 誤差抵消調(diào)整法是在產(chǎn)品或部件裝配時，通過調(diào)整有關(guān)零件的相互位置，使其加工誤差相互抵消一部分，以提高裝配精度要求的方法。它在機床裝配中應(yīng)用較多。31 在選擇裝

10、配方法時，先要了解各種裝配方法的特點及應(yīng)用范圍。一般說來：應(yīng)優(yōu)先選用完全互換法；在生產(chǎn)批量較大、組成環(huán)又較多時，應(yīng)考慮采用不完全互換法；在封閉環(huán)的精度較高，組成環(huán)環(huán)數(shù)較少時，可以采用選配法；只有在上述方法使零件加工很困難或不經(jīng)濟(jì)時，特別是中小批生產(chǎn)時，尤其是單件生產(chǎn)時，才宜采用修配法或調(diào)整法。325.4 裝配工藝規(guī)程的制定裝配工藝規(guī)程的制定 在機器的制造工藝過程中，與裝配有關(guān)的工藝過程稱為裝配工藝過程。將裝配工藝過程以工藝文件的形式固定下來就是裝配工藝規(guī)程。裝配工藝規(guī)程的好壞對保證裝配質(zhì)量、提高裝配生產(chǎn)效率、縮短裝配周期、減輕工人勞動強度、縮小裝配占地面積、降低裝配生產(chǎn)成本等都有重要的影響。3

11、3制定裝配工藝規(guī)程的步驟制定裝配工藝規(guī)程的步驟（1）研究產(chǎn)品的裝配圖和驗收技術(shù)條件 1）審查圖紙的完整性和正確性，對其中出現(xiàn)的問題、缺點或錯誤提出解決的建議和方法，并與設(shè)計人員協(xié)商后予以修改。2）對產(chǎn)品的裝配結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析，明確各零部件之間的裝配關(guān)系。3）審核產(chǎn)品裝配的技術(shù)要求和驗收標(biāo)準(zhǔn)，確切掌握裝配中的關(guān)鍵技術(shù)問題，并制訂相應(yīng)的技術(shù)措施。4）研究保證產(chǎn)品裝配精度的方法，進(jìn)行必要的裝配尺寸鏈的初步分析和計算。35 （2）確定裝配的組織形式 裝配組織形式主要分為固定式和移動式兩種。36（3）劃分裝配單元，確定裝配順序 通常將機器劃分為若干能進(jìn)行獨立裝配的部分，稱為裝配單元。37套件/套裝組件

12、/組裝部件/部裝機器/總裝 裝配順序的一般原則是先下后上、先內(nèi)后外、先難后易、先精密后一般、先重大后輕小。最后將裝配順序用裝配系統(tǒng)圖的形式表示出來。38（a）產(chǎn)品裝配系統(tǒng)圖 （b）部件裝配系統(tǒng)圖 裝配系統(tǒng)圖 4）劃分裝配工序 1）確定工序集中與分散的程度；2）劃分裝配工序，確定工序內(nèi)容；3）確定各工序所需的設(shè)備和工具，如需專用夾具與設(shè)備，則應(yīng)擬定設(shè)計任務(wù)書；4）制定各工序裝配操作規(guī)范，如過盈配合的壓入力、變溫裝配的裝配溫度以及緊固件的力矩等；5）制定各工序裝配質(zhì)量要求與檢測方法；6）確定工序時間定額，平衡各工序節(jié)拍。39 （5）編制裝配工藝文件 工序內(nèi)容確定以后，就可以制訂裝配工藝卡片。單件小

13、批生產(chǎn)時，通常只繪制裝配系統(tǒng)圖。裝配時，按產(chǎn)品裝配圖及裝配系統(tǒng)圖工作。成批生產(chǎn)時，通常還需制訂部裝、總裝的裝配工藝卡。寫明工序次序，簡要的工序內(nèi)容，設(shè)備名稱，工夾具名稱與編號，工人技術(shù)等級和時間定額等項目。大批大量生產(chǎn)中，不僅要制定裝配工藝卡，而且要制定裝配工序卡，以直接指導(dǎo)工人進(jìn)行產(chǎn)品裝配。405.5 機器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性機器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性 機器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性和零件結(jié)構(gòu)的機械加工工藝性一樣，對機器的整個生產(chǎn)過程有較大的影響，也是評價機器設(shè)計的指標(biāo)之一。機器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性在一定程度上決定了裝配過程周期的長短、耗費勞動量的大小、成本的高低、以及機器使用質(zhì)量的優(yōu)劣等。41 機器結(jié)構(gòu)的裝配工藝

14、性是指機器結(jié)構(gòu)能保證裝配過程中使相互聯(lián)接的零部件不用或少用修配和機械加工，用較少的勞動量，花費較少的時間按產(chǎn)品的設(shè)計要求順利地裝配起來。（1）機器結(jié)構(gòu)應(yīng)能分成 獨立的裝配單元42（2）減少裝配時的修配和機械加工434445（3）機器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸4647485.6 裝配自動化裝配自動化 在機械制造過程中，裝配工作量占到20左右，有些產(chǎn)品的裝配工作量可以達(dá)到70。但裝配又是機械制造過程中采用手工勞動較多的工序。由于裝配技術(shù)上的復(fù)雜性和多樣性，所以，裝配過程不易實現(xiàn)自動化。近年來，在大批大量生產(chǎn)中，加工過程自動化獲得了較快的發(fā)展，大量零件自動化高速生產(chǎn)出來后，如果仍由手工裝配，則勞動強度大、

15、效率低、質(zhì)量也不能保證，因此，迫切需要發(fā)展裝配過程的自動化。49 裝配過程自動化包括零件的供給、裝配對象的運送、裝配作業(yè)、裝配質(zhì)量檢測等環(huán)節(jié)的自動化。最初從零部件的輸送流水線開始，逐漸實現(xiàn)某些生產(chǎn)批量較大的產(chǎn)品，如電動機、變壓器、開關(guān)等的自動裝配?，F(xiàn)在，在汽車、武器、儀表等大型、精密產(chǎn)品中也已有應(yīng)用。50 自動裝配機自動裝配機51 裝配裝配機器人機器人5253 裝配自動線裝配自動線545.7機器的虛擬裝配機器的虛擬裝配 裝配過程在很大程度上影響產(chǎn)品的研制時間（Time）、產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、制造成本（Cost）、優(yōu)質(zhì)服務(wù)（Service）“TQCS”，裝配將影響機器的生命周期和市場的快

16、速響應(yīng)能力。隨著計算機技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，把信息技術(shù)應(yīng)用到機器裝配過程中有了很大進(jìn)展，形成了以虛擬裝配為主的裝配新技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用為解決裝配規(guī)劃問題提供一種新的方法和手段。55虛擬裝配環(huán)境的硬件部分虛擬裝配環(huán)境的硬件部分56（a）視景頭盔（b）數(shù)據(jù)手套57（c）三維鼠標(biāo)（d）操縱桿58（e）球面沉浸式顯示系統(tǒng)59裝配過程的仿真60 直接選配法 就是由裝配工人從許多待裝配的零件中，憑經(jīng)驗挑選合適的零件裝配在一起。這種方法的優(yōu)點是能達(dá)到很高的裝配精度且無需將裝配零件進(jìn)行分組。但工人需憑經(jīng)驗和必要的判斷性測量來選擇零件，裝配時間不易準(zhǔn)確控制，且裝配質(zhì)量在很大程度上決定于裝配工人的技術(shù)水平。這種裝配方法不宜用于生產(chǎn)節(jié)拍較嚴(yán)的大批大量流水作業(yè)中。61 分組裝配法 是將組成環(huán)的公差按互換裝配法中極值解法所求得的值放大數(shù)倍（一般為24倍），使之能按經(jīng)濟(jì)精度加工，再按實際測量尺寸將零件分為數(shù)組，再按對應(yīng)組分別進(jìn)行裝配，滿足原定裝配精度的要求。由于同組零件之間可以互換，故又叫分組互換法。6263（a）（b）活塞與活塞銷的裝配 活塞銷與活塞銷孔直徑分組64 復(fù)合選配法 是上述兩種方法的綜合應(yīng)用，即預(yù)先把公差放大加工后的零件測量分組，裝配時再在各對應(yīng)組中直接選配。例如，汽車發(fā)動機的氣缸與活塞的裝配就是采用這種方法。這種裝配方法的特點是裝配速度較快、質(zhì)量高、能滿足一定生產(chǎn)節(jié)拍的要求。65