第十三章机械装配工艺基础

第十三章机械装配工艺基础主要内容13.4装配工艺规程的制定13.1机器装配概述13.2装配尺寸链及其概率解法13.3获得装配精度的方法13.1机器装配概述一、装配的概念在机械产品制造过程中，为了设计、加工和装配的方便，通常将机械划分成部件、组件等组成部分，它们都可以形成独立的设计单元、加工单元和装配单元。部件是由若干个零件组成的、机械上能够完成独立功能相对独立性的部分。而在部件中，由若干个零件组成的在结构与装配关系上有一定的独立性的部分，称为组件。按照规定的程序和技术要求，将零件进行组合和连接，使之成为部件或机械的工艺过程称之为装配。组合整台机械的过程称为总装配（简称总装）；组成部件的过程称为部件装配（简称部装）；把零件组合成组件的过程称为组件装配（简称组装）。组件组件是由若干零件组成，在结构上有一定独立性的部分。部件部件是由若干零件和组件组成，具有一定独立功能的结构单元组件装配组件(或部件)装配是按照规定的技术要求和顺序完成上述组合的工艺过程。总装配总装配是将部件、组件、零件组合成产品的工艺过程。13.1机器装配概述二、装配工作的一般内容机械装配是整个机械制造过程中重要的最后一个环节。它主要包括装配、检验、试验、喷涂和包装等工作。通过装配，最终保证产品的质量要求。装配工作的主要内容1、清洗清洗是使用清洗剂清除产品或工件在制造、储存、运输等环节造成的油污及其杂质的过程。在装配过程中，清洗对保证产品质量和延长产品使用寿命均有重要意义，特别是对象轴承、密封件、精密偶件及有特殊清洗要求的工件更为重要。2、联接装配工作中有大量的联接工作。联接方式有两种：一种为可拆卸联接，如螺纹联接、键联接和销钉联接等，其中以螺纹联接应用最广。另一种为不可拆卸联接，如焊接、铆接和过盈联接等。过盈联接多用于轴、孔的配合，通常用压入配合法、热涨配合法和冷缩配合法。一般机械常用压入配合法，重要精密机械用热涨和冷缩配合法。13.1机器装配概述二、装配工作的一般内容3、校正校正是指在工艺过程中对相关零、部件的相互位置的找正、找平和相应的调整工作。如普通车床总装时，床身安装水平和导轨扭曲的校正等。4、调整调整是指在装配过程中对相关零部件的相互位置进行的具体调整工作。除配合校正工作调整零部件的精度外，还需调整运动副的间隙，以保证其运动精度。5、配作配作是以已加工件为基准，加工与其相配的另一工件，或将两个（或两个以上）工件组合在一起进行加工。如钻配、配铰、配磨等。6、平衡对转速高、运转平稳性要求高的机器，为防止振动与噪声，对旋转零部件要进行平衡；总装后，在工作转速下进行整机平衡。其方法有静平衡和动平衡两种。一般直径大长度小的零件（如飞轮、皮带轮等）只需进行静平衡；而长度较大转速高的零件（如曲轴、电机、转子等）需进行动平衡。7、验收与试验产品装配完成后，需根据有关技术标准和规定对产品进行较全面的检验和必要的试验工作，合格后才允许出厂。三、装配的组织形式根据不同的生产类型，装配生产形式和特点也不同，有固定式和移动式。1.固定式装配固定式装配即产品固定在某一工作地装配。装配时产品不移动，产品的位置不变，所需要的零部件，均向固定工作地集中，由一组工人完成装配过程。对时间的限制较松，校正、调整、配作较方便，但产品装配周期较长，效率较低，对工人的技术要求也较高：一般用于单件小批生产的产品、机床等装配精度要求很高的产品、重型而不位移动的产品的装配。如：坦克装配。固定式装配又分为：集中式、分散式、流水式三种集中式固定装配分散式固定装配流水式固定装配整台机器产品分部装和总装，各部件的部装和产品总装分别由几个工人或几组工人同时在不同工作地分散完成。工艺特点：装配周期短，装配工作专业化程度较高。整台机器产品所有装配工作都一个工人或一组工人在一个工作地集中完成。工艺特点：装配周期长，对工人技术要求高，工作地面积大，多用于单件小批量生产。在成批生产中，对于体积重量大、装配精度要求高的产品，通常采用产品装配工位不变，即每台产品的工作地点不变，而工人带着工具轮流在装配现场的每一个固定式装配台重复完成某一个装配工序的装配工作。工艺特点：工人按工艺顺序轮流到各工作地巡回作业，避免了产品移动时所造成的精度损失，可节省工序之间的运输等费用，但所占生产面积较大，零部件的运送、保管等工作复杂，工作效率低，故适用于单件、或成批生产或大型机器的装配。三、装配的组织形式移动式装配是将零部件用输送带或小车(托盘)按装配频序从一个装配地点移动到下一个装配地点，各装配地点分别完成一部分装配工作，用各装配地点工作总和来完成产品的全部装配工作。其特点是：每个工作地点重复完成相同的装配内容，而有关的零部件则需要分别送到各个工序所在地参与装配。单位生产面积上的产量大，生产周期相对短，劳动生产率较高，对于工人的技术要求较低，但一次性投资费用高，故适用于大批大量生产类型。移动式装配根据零部件移动方式的不同又可分为：连续移动、间歇移动和变节奏移动三种方式。多用于大批大量生产中．以组成装配自动作业线和流水作业线。装配的组织确定以后，装配方式、工作点的布置也就相应确定。工序的分散与集中以及每道工序的具体内容也根据装配的组织形式而确定。固定式装配工序集中，移动式装配工序分散。2、移动式装配内装装配点的高度基本固定，操作平台的高度基本上是不变的，所以国内的内配线基本上采用输送辊道的方式，辊道还分成积放和非积放的两种。外装的装配点的变化特别大，而且发动机的姿态变化也比较大，如果采用辊道的装配方式就非常不方便。右图所示：柴油发动机的装配分两部分，一部分是内装；另一部分是外装。柴油机装配车间2000系列柴油机·12V6016型柴油机是最新研制开发的第一代16缸大功率高速柴油机环形装配线空调机装配线3、装配节拍装配节拍通常是指装配生产的时间定额。表达了在产品装配流水过程中，装配工人或者自动装配机械完成每一个装配工序所允许的操作时间。在实际装配生产过程中，根据不同的产品装配工作的工作特点，又分强制节拍和自由节拍。（1）强制节拍（2）自由节拍对于固定装配、其强制节拍等于一个（或一组）装配工人在每一个工作地所规定的装配时间定额。对于移动装配，装配工人各自在指定的时间完成各自的工作量，此时间为强制节拍。也称为变节奏装配。它对装配生产没有节奏性要求。对于装配精度高的限制装配工序，或者产品结构复杂不能进一步分解装配工序，可采用变节奏装配的节拍控制。这时难以保证均衡生产，并使装配生产计划、管理工作复杂化。3、产品装配生产类型1.机械的装配精度四、装配精度的基本概念１．机械的装配精度机械的装配精度指装配后实际达到的精度。产品的装配精度一般包括：零部件间的距离精度、相互位置精度、相对运动精度、相互配合精度、传动精度、噪音及振动等。这些精度要求又有动态和静态之分。各类装配精度之间有着密切的关系：相互位置精度是相互运动精度的基础，相互配合精度对距离精度和相互位置精度及相互运动精度的实现有一定的影响。为确保产品的可靠性和精度保持性，一般装配精度要稍高于精度标准的规定。各类通用的机械产品的精度标准已由国家标准、部颁标准所规定。对于无标准可循的产品，可根据用户的使用要求，参照经过实践考验的类似产品的数据，制定企业标准。零件的精度是保证机械的装配精度的基础，尤其是关键零件的精度，它直接影响相应的装配精度。因此，必须合理地规定和控制相关零件的制造精度，使它们在装配时产生的误差累积不超过装配精度的要求。对于某些装配精度项目来说，如果完全由相关零件的制造精度来直接保证，则制造精度将规定的很高，会导致零件加工成本的提高，甚至会因制造公差太小而无法加工制造。遇到这种情况，需要根据生产量、零件的加工难易程度和选定的装配方法，确定相关零件的制造精度，通常按经济加工精度来确定零件的精度要求，使之易于加工；而在装配时，运用装配尺寸链理论，采用一定的工艺措施来保证装配精度。２．装配精度与零件精度的关系（１）零件的加工精度产品的精度最终是在装配时达到的，保证零件加工精度，目的在于保证产品装配精度。一般来说，高精度的零件是获得高精度机器的基础。零件加工精度的一致性对装配精度有很大影响，一致性不好，装配精度不易保证，同时增加装配工作量。（２）零件之间的配合要求和接触质量零件之间的配合间隙量或过盈量决定于相配零件的尺寸及其精度，其决定了配合性质。同时，对零件相配表面的粗糙度应有相应的要求，否则会因接触变形而影响过盈量和间隙量，从而改变实际的配合性质。零件之间的接触质量包括接触面积的大小和位置，它主要影响接触刚度，即接触变形，同时也影响配合性质。提高配合质量和接触质量是现代机械装配中的一个重要问题。特别是提高配合表面的接触刚度，对提高整个机器的精度、刚度、抗振性和寿命等都有极其重要的作用。提高接触刚度的主要措施是减少相连的零件数，使接触面的数量减少；或者增加接触面积，减少单位面积上所承受的压力，从而减少接触变形。３．影响装配精度的因素３．影响装配精度的因素（３）力、热、内应力等所引起的零件变形零件在机械加工和装配过程中，因力、热、内应力等所产生的变形，会使装配合格的机器，经过一段时间之后精度逐渐失去。（４）旋转零件的不平衡旋转零件的平衡在高速运转的机器中受到极大的重视，在装配工艺中作为必要的工序进行安装。如发动机的曲轴连杆都要进行动平衡，以保证获得要求的装配精度，使机器正常工作，同时还能降低噪音。在现代机械装配中，对于中速旋转的机械部件，也开始重视动平衡问题，这主要是从工作平稳性、不产生振动、提高工作质量和寿命等方面来考虑的。装配工艺性和零件机械加工工艺性一样，也是评定机械产品设计好坏的标志之一。一个具有良好装配工艺性的机械产品应该是装配周期短、耗费劳动量小、成本低廉。根据机器装配实践，装配工艺对机器结构的基本要求包括以下几个方面。五、装配工艺性一般要求所谓划分成独立的装配单元，就是要求机器结构能划分成独立的组件、部件，以便按组件或部件分别进行装配，然后再进行总装配。而不是一个一个零件的进入总装配。现代的机器设计中，多数的结构能够划分成独立的装配单元，以上所说的每一部分都是一个独立装配单元，而且各个装配单元之间的装配及联接，结构简单、装卸方便。1、机器的总体结构应该划分成多个独立的装配单元五、装配工艺性一般要求划分成独立装配单元的好处是：①可以组织平行的装配作业，互不妨碍，可以缩短装配周期；②机器的有关部件可以单独进行调整和试车，以减少总装配时的工作量；③机器局部结构改进时，整个机器只是局部变动，有得于改进原有机器的结构；④有利于机器的维护检修。一条生产线上有很多机器设备，如果有一个零件出了故障，全线就要停产。为了缩短修理时间，一般不采用哪件坏了就更换哪个零件的办法，而多数情况下，将一个部件或一个组件全部拆下，换上另外的一个部件或组件，以便迅速恢复生产。因而只有机器结构能够划分成独立的装配单元，才能实施这种方案。另外，有些精密零件，不能在使用现场进行装配，只能在较清洁的环境里进行装配及调整，然后以部件的形式进入总装配。为了保证组件或部件之间的相对位置精度，要借助一个基准零件的某个表面，确定和调整其他要装配零件、组件和部件的位置。如果没有一个装配基准面，装配工作的调整及找正就没有根据，造成装配工作困难，又不易保证质量。2、机器结构应具有正确的装配基准面下图则反映了有位置要求的相连两轴应采用的装配结构。如a所示是液压缸盖采用螺纹直接拧入的结构，从而端盖孔不能作为定心表面，使液压缸孔与活塞的同轴度无法保证。若改为如图b图所示结构利用端盖孔作为活塞杆的装配基准面即可解决问题。在单件小批生产的机器制造中，有部分产品采用修配法保证装配精度。修配工作量的大小影响着装配效率和工人的劳动量，因此应该改善结构，尽量减少装配时的修配工作量。3、减少装配过程中的修配工作量（1）改进现有修配量大的机械结构。机器结构不同，装配工作中的修配量也不相同，如采用滑动轴承的传动装置比用滚动轴承的传动装置的修配工作量大。滑动轴承的配合间隙、接触斑点以及各个有关轴线的平行度、垂直度、同轴度等大部分要靠装配时修刮轴瓦来达到，而滚动轴