機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 課件 第11章 機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)目錄第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1 裝配概述11.2 裝配工藝性評(píng)價(jià)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(shè)計(jì)第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)閱讀導(dǎo)入：運(yùn)-20飛機(jī)是我國自主研制的首款大型運(yùn)輸機(jī)，機(jī)身全長50米。在研制過程中，我國工程技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)了大飛機(jī)機(jī)身數(shù)字化裝配零的突破，效率提高百倍的同時(shí)，精度能達(dá)到毫米級(jí)。任何機(jī)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(jī)器的裝配過程。裝配工藝對(duì)保證機(jī)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(jī)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(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1 裝配概述11.1.1機(jī)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(jī)器劃分為若干可獨(dú)立裝配的裝配單元。裝配單元通常分為五個(gè)等級(jí)，即零件、套件、組件、部件和機(jī)器。裝配是按技術(shù)要求，將零件、套件、組件和部件進(jìn)行連接和配合，成為半成品或成品的工藝過程。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.1機(jī)器的裝配過程1．零件零件是組成機(jī)器的最小裝配單元，零件直接裝入機(jī)器的不多。一般都預(yù)先裝成套件，組件或部件，再進(jìn)入總裝。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.1機(jī)器的裝配過程2．套件套件，也稱為合件，是由兩個(gè)以上零件組合，形成比零件高一級(jí)的裝配單元。套件可以是在一個(gè)基準(zhǔn)零件上，裝上一個(gè)或若干個(gè)零件而構(gòu)成的裝配單元。每個(gè)套件只有一個(gè)基準(zhǔn)零件，作用是聯(lián)接零件和確定零件的相對(duì)位置。套件的裝配過程稱為套裝。套件也可以是若干個(gè)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(dòng)機(jī)連桿小頭孔壓入襯套后要精鏜。

第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.1機(jī)器的裝配過程3．組件組件是在一個(gè)基準(zhǔn)零件上，裝上一個(gè)或若干個(gè)套件和零件而構(gòu)成的裝配單元。每個(gè)組件也只有一個(gè)基準(zhǔn)零件，聯(lián)接相關(guān)零件和套件，并確定其相對(duì)位置。組件的裝配過程稱為組裝。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.1機(jī)器的裝配過程4．部件部件是在一個(gè)基準(zhǔn)零件上，裝上若干個(gè)組件、套件和零件而構(gòu)成的裝配單元。同樣，一個(gè)部件只能有一個(gè)基準(zhǔn)零件，聯(lián)接各個(gè)組件、套件和零件，確定其相對(duì)位置。部件的裝配過程稱為部裝。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.1機(jī)器的裝配過程5．機(jī)器機(jī)器或稱產(chǎn)品是在一個(gè)基準(zhǔn)零件上，裝上若干個(gè)部件、套件、組件和零件而構(gòu)成最終的裝配整體。一臺(tái)機(jī)器只能有一個(gè)基準(zhǔn)零件，其作用與上述相同。機(jī)器的裝配過程，稱為總裝配或總裝。圖示為機(jī)器裝配工藝系統(tǒng)圖。有了裝配系統(tǒng)圖，機(jī)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(gè)很重要的工藝文件。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.2裝配的組織形式一般分為固定式裝配和移動(dòng)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(gè)固定的工作地點(diǎn)進(jìn)行的裝配組織形式；其優(yōu)點(diǎn)是基礎(chǔ)件在裝配過程中位置不變，不需要特殊的裝配線運(yùn)輸設(shè)備；缺點(diǎn)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(diǎn)，因此運(yùn)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(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.2裝配的組織形式一般分為固定式裝配和移動(dòng)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(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.2裝配的組織形式2．移動(dòng)式裝配移動(dòng)式裝配是負(fù)責(zé)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(gè)工作地，在每個(gè)工作地完成一個(gè)或幾個(gè)工序，在最后一個(gè)工作地裝配成產(chǎn)品。其優(yōu)點(diǎn)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(shè)備及工具，因而大多應(yīng)用于大批大量生產(chǎn)。移動(dòng)式裝配又可分為自由移動(dòng)式裝配和強(qiáng)制移動(dòng)式裝配，從而裝配對(duì)象可以按自由節(jié)拍移動(dòng)、按周期性節(jié)拍移動(dòng)或連續(xù)移動(dòng)。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.2裝配的組織形式2．移動(dòng)式裝配移動(dòng)式裝配又可分為自由移動(dòng)式裝配和強(qiáng)制移動(dòng)式裝配，從而裝配對(duì)象可以按自由節(jié)拍移動(dòng)、按周期性節(jié)拍移動(dòng)或連續(xù)移動(dòng)。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.2裝配的組織形式第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.3裝配精度1.機(jī)器的裝配精度裝配精度是指產(chǎn)品裝配后幾何參數(shù)實(shí)際達(dá)到的精度，可根據(jù)機(jī)器的工作性能來確定。正確規(guī)定機(jī)器和部件的裝配精度是產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)運(yùn)動(dòng)精度（4）接觸精度第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.1.3裝配精度2.裝配精度與零件加工精度的關(guān)系機(jī)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(jī)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(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.2裝配工藝性評(píng)價(jià)機(jī)器的裝配工藝性是指在一定生產(chǎn)條件下機(jī)器結(jié)構(gòu)符合裝配工藝要求的程度。一臺(tái)裝配工藝性好的機(jī)器，在裝配過程中不用或少用手工刮研、攻絲等補(bǔ)充加工；不必采用復(fù)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(jī)器的裝配工藝性在整個(gè)生產(chǎn)過程中占有很重要的地位。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.2裝配工藝性評(píng)價(jià)1．機(jī)器結(jié)構(gòu)能劃分獨(dú)立裝配單元在裝配過程中，能夠把機(jī)器劃分成若干獨(dú)立的裝配單元，是機(jī)器結(jié)構(gòu)裝配工藝性的重要標(biāo)志之一，對(duì)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(jī)器的維護(hù)修理和運(yùn)輸；機(jī)器局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)后，整個(gè)機(jī)器只是局部變動(dòng)，使機(jī)器改裝比較方便，有利于產(chǎn)品的更新和升級(jí)換代。另外，有些精密零部件不能在使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)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(jìn)入總裝配。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.2裝配工藝性評(píng)價(jià)1．機(jī)器結(jié)構(gòu)能劃分獨(dú)立裝配單元第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.2裝配工藝性評(píng)價(jià)2.減少裝配中的修配或機(jī)械加工機(jī)器在裝配過程中，難免要對(duì)某些零部件進(jìn)行修配，此時(shí)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(duì)裝配過程有較大的影響。在機(jī)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減少裝配時(shí)的修配或機(jī)械加工的工作量。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.2裝配工藝性評(píng)價(jià)2.減少裝配中的修配或機(jī)械加工機(jī)器裝配過程中應(yīng)盡量減少配做加工量。在裝配中安排機(jī)械加工(配做)會(huì)影響裝配的連續(xù)性，延長裝配周期；增加加工設(shè)備，既占場(chǎng)地面積，又易引起裝配混亂；產(chǎn)生的切屑如清除不凈，會(huì)加劇機(jī)器磨損。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.2裝配工藝性評(píng)價(jià)3.機(jī)器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸機(jī)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使裝配工作簡單、方便。其重要的一點(diǎn)是組件的幾個(gè)表面不應(yīng)該同時(shí)裝入基準(zhǔn)零件（如箱體零件）的配合孔中，而應(yīng)先后依次進(jìn)入裝配。

第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.2裝配工藝性評(píng)價(jià)3.機(jī)器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.2裝配工藝性評(píng)價(jià)4.預(yù)留足夠的操作空間機(jī)器設(shè)計(jì)過程中，要預(yù)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(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.2裝配工藝性評(píng)價(jià)5.綜合分析裝配結(jié)構(gòu)方案機(jī)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮機(jī)器功能確定裝配方案。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.3裝配尺寸鏈1．裝配尺寸鏈的概念裝配尺寸鏈?zhǔn)窃跈C(jī)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(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)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(xiàng)精度有關(guān)的零件及相應(yīng)的有關(guān)尺寸，并畫出尺寸鏈圖。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.3裝配尺寸鏈3．極值法計(jì)算裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈的計(jì)算過程，與工序尺寸鏈計(jì)算過程相似，也分為三種類型，即正計(jì)算、反計(jì)算和中間計(jì)算。裝配尺寸鏈的計(jì)算方法也有兩種，即極值法和概率法。組成環(huán)的公差應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)公差值，但最后一個(gè)組成環(huán)的公差值可能取不到標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(yàn)的尺寸作協(xié)調(diào)環(huán)；將難于加工的組成環(huán)從寬取標(biāo)準(zhǔn)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(yán)取標(biāo)準(zhǔn)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(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.3裝配尺寸鏈3．極值法計(jì)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(biāo)準(zhǔn)件尺寸時(shí)，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(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)?shù)慕M成環(huán)，取相同標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)；（3）難加工或難測(cè)量的組成環(huán)，其公差值可適當(dāng)放大；易加工、易測(cè)量的組成環(huán)，其公差值可適當(dāng)減??；第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.3裝配尺寸鏈3．極值法計(jì)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(duì)稱分布（JS或js）確定其極限偏差；此外，標(biāo)準(zhǔn)件的極限偏差按標(biāo)準(zhǔn)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(gè)尺寸鏈的公共環(huán)時(shí)，其公差值由要求最嚴(yán)的尺寸鏈確定；（6）在確定了各組成環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)公差值之后，還應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，保證裝配精度要求，同時(shí)不過高要求零件加工精度。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)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(shí)各組成環(huán)不需挑選或改變其大小或位置，裝配后即能達(dá)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(diǎn)是：裝配質(zhì)量穩(wěn)定可靠；裝配過程簡單，裝配效率高；對(duì)裝配工人的技術(shù)水平要求較低；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配；產(chǎn)品維修方便。不足之處是：當(dāng)裝配精度要求較高，尤其是在組成環(huán)數(shù)較多時(shí)，組成環(huán)的制造公差規(guī)定得嚴(yán)，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(jī)器結(jié)構(gòu)。例如，大批大量生產(chǎn)汽車、拖拉機(jī)、縫紉機(jī)和自行車等產(chǎn)品時(shí)，大多采用完全互換裝配法。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)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(duì)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(yán)，導(dǎo)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(jì)精度，然后通過選擇，將合適的零件進(jìn)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(fù)合選配法。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)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(yàn)挑選合適的零件通過試湊進(jìn)行裝配的方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單，但裝配中挑選零件的時(shí)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(yán)的大批量生產(chǎn)。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)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(jì)精度，進(jìn)行加工；然后，按組成環(huán)的實(shí)際尺寸，將其分為若干組，各對(duì)應(yīng)組進(jìn)行裝配，從而達(dá)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(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.4.2選配裝配法3．復(fù)合選配法復(fù)合選配法是直接選配與分組裝配的綜合裝配法，即預(yù)先測(cè)量分組，裝配時(shí)在組內(nèi)憑經(jīng)驗(yàn)直接選配。這一方法的特點(diǎn)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(dòng)機(jī)裝配中，氣缸與活塞的裝配多采用這種方法。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.4保證精度的四種裝配方法11.4.2修配裝配法當(dāng)機(jī)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(cè)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(jì)精度加工，裝配時(shí)封閉環(huán)會(huì)超差，通過對(duì)尺寸鏈中某一組成環(huán)再次加工，直至封閉環(huán)達(dá)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(bǔ)償環(huán)，修配完成后的零件不能互換。生產(chǎn)中通過修配達(dá)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(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)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(diǎn)是：組成環(huán)均能以經(jīng)濟(jì)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(duì)裝配工人技術(shù)水平要求高。采用修配裝配法時(shí)，一般應(yīng)選形狀比較簡單，便于裝卸，易于修配，不要求表面處理，并對(duì)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(shí)應(yīng)留有一定量的修配量。修配裝配中尺寸鏈的計(jì)算方法一般采用極值法。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)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(duì)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(jìn)行裝配。調(diào)整裝配法也是按經(jīng)濟(jì)加工精度確定零件公差的，在裝配時(shí)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(dá)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(bǔ)償件的位置或更換補(bǔ)償件的方法來保證裝配精度。調(diào)整法可分為可動(dòng)調(diào)整，固定調(diào)整和誤差抵消調(diào)整三種。第11章機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)11.4.4調(diào)整裝配法1.可動(dòng)調(diào)整裝配法用改變調(diào)整件的位置來達(dá)到裝配精度的方法，叫做可