第7章 机械装配工艺.ppt

1、第7章 机械装配工艺,7.1 概述 7.2 装配方法及其选择 7.3 装配工艺规程的制订,南京理工大学机械工程学院,7.1 概述,7.1.1 装配的概念,将已经加工好的合格零件按照规定的技术要求，组合成具有预定功能、性能的产品的过程。,南京理工大学机械工程学院,组装：是指将零件、合件装配成组件。,装配的组成,总装：是指将零件、合件、组件和部件最终装配成机器。,部装：是指将零件、合件和组件装配成部件。,南京理工大学机械工程学院,合件：若干零件永久联接(如铆接、焊接、过盈配合等)或联接后再经加工成合件。,部件：若干个零件、合件和组件组合成部件。部件是机器中具有完整功能的一个组成部分。,组件：若干个

2、零件组合或若干个零件与若干个合件组合成组件。,零件: 是组成机器不可再分的基本单元。,装配单元,南京理工大学机械工程学院,Zhuangpei guocheng shiyi,南京理工大学机械工程学院,7.1.2 装配工作的基本内容,目的：是去除粘附在零件上的灰尘、切屑和油污，并使零件具有一定的防锈能力。清洗对轴承、配偶件、密封件、传动件等特别重要。 清洗的方法：有擦、浸、喷和超声波振动等。 常用的清洗液：有煤油、汽油、碱液和化学清洗液等。,这是装配的主要工作。连接包括： 可拆连接用螺纹、键、销连接等 不可拆连接用焊接、粘结、铆接和过盈配合等,2) 联接,1) 清洗,南京理工大学机械工程学院,7.

3、1.2 装配工作的基本内容,装配过程中，完全靠零件互换装配以保证装配精度往往是不经济的，甚至是不可能的，所以在装配过程中常需做校正、调整与配作工作。 校正是指相关零、部件间相互位置的找正、找直、找平及相应的调整工作。如床身导轨扭曲的校正，卧式车床主轴中心与尾座套筒中心等高的校正等 调整是指相关零、部件间相互位置的调节工作。 配作是指几个零件配钻、配铰、配刮和配磨等，是装配中间附加的一些钳工和机械加工工作。配钻和配铰要在校正、调整后进行。配刮和配磨的目的是为增加相配表面的接触面积和提高接触刚度。,3)校正、调整与配作,南京理工大学机械工程学院,7.1.2 装配工作的基本内容,对转速较高、旋转平稳

4、性要求较高的机器，为了防止运转中发生振动，应对旋转零、部件进行平衡。 静平衡：用于直径大、长度小的零件，以消除质量分布不均所造成的静力不平衡。 动平衡：用于长度大的零件，以消除质量分布不均所造成的力偶不平衡。 旋转体的不平衡可用以下方法校正： 用补焊、铆接、粘接或螺纹连接等方面在超重处对面加配质量。 用钻、挫和磨等方法在超重处去除质量。 在预置的平衡槽内改变平衡块的位置和数量。,4）平衡,按照有关技术标准和规定进行。,5)试验与验收,南京理工大学机械工程学院,7.1.3 装配精度概念,装配精度是装配工作的质量指标。 装配精度由机器的工作性能确定。装配精度在产品的装配图样上注明。 装配精度是制订

5、装配工艺规程的依据，也是确定零件加工精度和选择合理的装配方法的依据。,装配精度,零件、部件间尺寸精度（配合尺寸、距离尺寸）,相对运动精度（在运动方向上的精度和运动位置上的 精度即传动精度如始末端传动元件的转角精度）,相互位置精度,接触精度（接触面积与接触点分布要求）,南京理工大学机械工程学院,7.1.3 装配精度影响因素,机械产品结构的装配工艺性 零件、部件的加工质量 装配工艺的合理性装配方法、装配路线等 零件、部件的清洁度 装配车间的环境条件(如温度、湿度、清洁度、 振动、噪声、光照等) 装配工具与工人技术水平 检验工具与仪器精度以及装配过程的管理。,从这个角度讲，装配精度不仅取决于零件的加

6、工精度，更重要的取决于装配工作质量。,南京理工大学机械工程学院,例1：装配精度和零件精度密切相关，特别是关键零件的精度直接影响相应的部件和机器的装配精度,卧式车床的一项装配精度是其床鞍运动方向要与尾座移动方向平行，该平行度主要由床身导轨A与B在垂直方向、水平方向的平行度所决定的,南京理工大学机械工程学院,例2：机器的装配精度由与它相关的若干个零件、部件的加工精度决定。,南京理工大学机械工程学院,7.2 装配方法及其选择,机械制造中常用的装配方法有四种：,互换装配法 分组装配法 修配装配法 调整装配法,南京理工大学机械工程学院,7.2.l 互换装配法,1）完全互换装配法 组成部件或机器的各种零件

7、按图样规定的公差加工合格后，装配时在各种零件中各任选一个零件，不需修配，装配后就能达到装配精度和技术要求。,完全互换装配法和大数互换装配法。,装配环总公差：,南京理工大学机械工程学院,对装配工人的技术等级要求较低，装配工作简单、生产率高 便于组织流水装配和自动化装配 有利于用户维修产品和更换零、部件 装配精度由各组成件的公差保证 装配后达到的尺寸总是封闭环,1）完全互换装配法特点,南京理工大学机械工程学院,1）完全互换装配法（续）,适用于大批、大量生产装配精度不特别高、组成件不特别多的部件或机器。,当装配精度要求较高时，各组成环的制造精度必须提高，这就加大了产品的制造难度，增加了制造成本。 因

8、此，当制造精度要求较高时，使用完全互换装配法有一定的缺陷，可以改用大数互换装配法。,适用场合,问题,南京理工大学机械工程学院,2）大数互换装配法,事实上，当生产批量较大、组成部件或机器的零件数又较多时，从各种零件中各任选一件投入装配，所选零件都处于该零件公差边缘的可能性是极小的。因此。各组成件的公差可适当放大，使零件加工容易又经济。,根据大数概率原理，采用大数互换装配法时封闭环的公差由下式计算,南京理工大学机械工程学院,2）大数互换装配法（续）,各组成零件所规定的公差比完全互换装配法所规定的要大，使零件加工容易又经济 装配过程与完全互换法一样简单又方便 在装配时，应采取适当工艺措施，以排除个别

9、产品装配精度的超差,特 点,适用于大批、大量生产装配精度要求较高而组成零件较多(n5)的部件或机器。,适用场合,南京理工大学机械工程学院,7.2.2 分组装配法,在大批、大量生产中，若装配精度要求很高，如采用互换装配法，则各组成件的公差很小，使加工造成很大困难，成本非常高，有时甚至无法加工。,问题,南京理工大学机械工程学院,如采用互换装配法，取活塞销和活塞销孔公差相等，则它们各自的公差只有0.0025mm，活塞销和活塞上销孔的加工非常困难。,活塞销与活塞上的销孔为过盈配合，活塞销与连杆小头的铜套孔为间隙配合。按装配精度要求，活塞销与活塞上的销孔冷态装配时，应有 0.00250.0075mm的过

10、盈量，即装配精度,实例分析,TA00.0075-0.00250.005,南京理工大学机械工程学院,把各组成件的公差放大，按经济加工精度制造； 装配前将零件按尺寸大小分成若干组并打上组别标记； 装配时将对应组零件联接在一起。,分组装配法：,南京理工大学机械工程学院,分组装配法,南京理工大学机械工程学院,分组装配法特点,降低了加工难度，提高了加工经济性，又保证了装配精度。但也存在一些不足之处：, 分组装配法虽然允许把组成零件的制造公差扩大，但原来规定的形位公差不能扩大，原来规定的表面粗糙度要求也不能降低。, 由于相配件各自分组后，对应各组的零件数不会相等，所以使有些零件不能配套，造成零件的积压,

11、分组数不宜太多(一般24组)，否则会使测量、分组打标记、配套等工作量增加，造成零件积压，使生产组织复杂化。,南京理工大学机械工程学院,分组装配法适用场合,适用于大批、大量生产装配精度很高，组成件只有23个的场合 在汽车、拖拉机制造，轴承制造业中用得较多 另外，在精密机械、精密仪表的精密偶件装配中也用得较多,南京理工大学机械工程学院,7.2.3 修配装配法,将其他各组成零件均按经济精度制造，而在其中一个组成零件上预留一定的修配量，在装配时用钳工或机械加工方法改变（去除）修配量,使部件或机器达到设计所要求的装配精度。,南京理工大学机械工程学院,合理的方案是Al和A3由经济加工精度保证，而后顶尖和前

12、顶尖等高的装配精度要求由配磨或铲刮尾座底板的厚度A2来保证。,修配装配法实例1,南京理工大学机械工程学院,为保证铣床拖板和床身导轨间有适当的间隙A0，尺寸Al和A2都可按经济加工精度制造，而在压板2的B面上留有修配量。装配时通过修磨A面和（或）B面，以保证所需的装配精度(一定范围的间隙Ao),修配装配法实例2,南京理工大学机械工程学院,装配经济性好，但效率较低，且修配装配法所装成的部件或机器，其零件不能实现互换，对工人要求高。,用于产品结构比较复杂，装配精度要求高，单件和小批生产的场合。,修配装配法,特点,适用场合,南京理工大学机械工程学院,7.2.4 调整装配法,在所装配的部件或机器中设一个

13、调整零件（修配法是设一个修配零件），而其余各组成零件均按经济精度制造，装配精度靠调整调整件的实际尺寸或位置来保证。 常见的调整方法有三种：,可动调整法,固定调整法,误差抵消调整法,南京理工大学机械工程学院,1）可动调整法,采取改变调整件的位置来保证装配精度的方法称为可动调整法。,特点： 可动调整法装配方便，可以获得较高的装配精度。而且在产品使用过程中，由于某些零件的磨损、受力和受热等使装配精度下降时，可以方便地进行调整，恢复原有的装配精度。 适用范围： 装配精度较高的多种场合，在生产中应用很广。,南京理工大学机械工程学院,转动调节螺钉2通过调整盖1来调整滚动轴承外圈相对于内圈的轴向位置，以获得

14、滚动体与内、外圈之间合适的间隙或过盈。调整合适后，用锁紧螺母3锁紧。,1）可动调整法实例1,南京理工大学机械工程学院,转动调节螺钉6使调节楔块3上移，把螺母4往左排，使螺母2、4分别与丝杠1的螺纹两侧紧贴以消除间隙。调整后旋紧紧固螺钉5。,1）可动调整法实例2,南京理工大学机械工程学院,转动调节螺钉1推动垫片3来保证滑板5与床身导轨4之间的合理间隙。调整后用锁紧螺母2固定调节螺钉的位置。,1）可动调整法实例3,南京理工大学机械工程学院,转动调节螺钉4通过推圈5调节楔形镶条3的位置来保证燕尾导轨间的合理间隙。,1）可动调整法实例4,南京理工大学机械工程学院,2）固定调整法,在所装配的组件、部件或

15、机器的组成零件中设置一个调整零件。这个调整零件的尺寸按一定的尺寸间隔(间隔量小于装配精度)制成若干个备用件。装配时，根据实际需要，选用某备用件装上，以达到装配精度要求。,南京理工大学机械工程学院,可降低对组成零件的加工精度，又能保证装配精度； 组件整体刚性比可动调整法好； 要增加备用件； 装配时要拆换调整零件，比较麻烦。,2）固定调整法,固定调整法适用于装配精度要求较高，组成零件数较多的场合。在使用过程中，通过更换备用件还可补偿磨损。,使用场合,特点,南京理工大学机械工程学院,固定调整法实例1,装配后要求轴向间隙A。为0.05 0.10mm(装配精度为0.05mm)。 为了使组成零件的尺寸A1

16、、A2、A3和A4都能按经济精度制造，特设置一个基本尺寸为Ak的调整垫圈。 调整垫圈厚度每间隔0.04mm(小于装配精度0.05mm)制有备用件。 装配时测量AK十A0的实际尺寸，然后选某一备件装入，使间隙A。满足装配精度要求。,南京理工大学机械工程学院,3）误差抵消调整法,在装配中，调整组成零件的相对位置，使各件加工误差相互抵消一部分，以提高装配精度的办法称为误差抵消调整法。,特点： 可在不提高组成零件加工精度的条件下，提高装配精度。 需事先测出各组成零件的误差方向和大小， 装配时需要技术熟练的工人， 增加装配前准备工作量和装配工作量，使装配组织工作比较复杂。 适用范围： 装配精度较高、生产

17、批量较小的场合使用。,南京理工大学机械工程学院,装配图样上要求轴承孔中心到箱体l底面的尺寸为A。 箱体镗孔中产生加工误差，孔中心镗偏；轴承2制造中也产生误差，其内孔相对外圆有偏心误差 若装配时，使两偏心误差恰好同向(图(b)，则轴承孔中心偏移量更大(达)；若装配时有意使两偏心方向相反(图(c)，则偏移量减小，装配精度提高。,南京理工大学机械工程学院,装配方法适用范围,南京理工大学机械工程学院,7.3 装配工艺规程的制订,将装配的次序、内容、方法、装配所用的设备与工具以及装配时间定额填成表格，就是装配工艺规程。 装配工艺规程是指导装配的主要技术文件，它对保证装配质量、提高装配生产率、减轻工人劳动

18、强度和降低成本等都有重要影响。,装配工艺规程,7.3.1 制订装配工艺规程的基本要求及主要依据,南京理工大学机械工程学院,尽量减少装配工作量，尤其是手工劳动量，降低工人的劳动强度，改善装配工作条件，提高装配机械化和自动化程度，缩短装配周期，提高装配生产率。,1）基本要求,优质、高效、低成本、环保,选择合理的装配方法。,尽量做到以较低的零件加工精度来满足装配精度的要求，尽可能采用国内外先进的装配技术，保证装配质量，使产品具有较高的精度储备，以延长产品的使用寿命。,合理安排装配次序和装配工序。,南京理工大学机械工程学院,合理安排装配场地，使装配流水进行。,1）基本要求（续）,应充分考虑安全生产和防

19、止环境污染。,尽可能减少装配生产面积，尽可能减少装配工人数量，降低对工人技术等级的要求，以降低装配成本。,南京理工大学机械工程学院,2）主要依据,（1）产品装配图样（总装配图样、部件装配图样和组件装配图样）及验收技术条件（验收的内容和方法 ）。,（2）产品的生产纲领 、生产类型。 产品的生产钢领不同，生产类型就不同，从而使装配的组织形式、工艺方法、工艺过程的划分、工艺装备的数量与水平、手工操作的比重和对工艺文件的要求均不相同。,南京理工大学机械工程学院,南京理工大学机械工程学院,南京理工大学机械工程学院,（3）现有生产条件,装配车间的面积、现有装配设备与工艺装备、现有工人的技术水平和现有的管理

20、模式、工艺资料和各种标准。,南京理工大学机械工程学院,7.3.2 制订装配工艺规程的步骤、方法和内容,1）熟悉和分析产品的装配图样及验收技术条件, 熟悉机器、部件和组件的具体结构和作用，分析装配技术要求和验收技术条件。 审查组件、部件和机器的结构工艺性，是否便于装配。,南京理工大学机械工程学院,装配工艺性实例1,配合件应避免盲孔装配 （b）通孔 （c）排气孔,南京理工大学机械工程学院,装配工艺性实例2,锥齿轮传动结构中设置调整垫片(图中件1)，以方便地调整两个锥齿轮的锥顶重合，而螺孔2可使锥齿轮从轴上拆卸方便。,南京理工大学机械工程学院,装配工艺性实例3,同样是整体装入，图（a）是两个配合面同

21、时装入，较困难；图（b）是先后装入，较容易,南京理工大学机械工程学院,根据生产批量、装配精度高低、组成零件多少确定装配方法。,2）确定装配方法与装配组织形式,(1)确定装配方法,南京理工大学机械工程学院,7.3.2 制订装配工艺规程的步骤、方法和内容,(2)确定装配组织形式,装配组织形式主要取决于产品的结构特点(包括重量、尺寸和复杂程度)、生产纲领和现有生产条件。,装配组织形式,固定式,移动式,连续移动,间歇移动,强制节拍,自由节拍,南京理工大学机械工程学院, 固定式装配,全部装配工作在一个固定地点进行，产品在装配过程中不移动，装配所需的零、部件都汇集在装配工作地附近。,装配周期长 装配面积利

22、用系数低 需要技术水平较高的装配工人 多用于单件小批生产重型机械，或装配时移动会影响装配精度的产品，如重型机床、飞机、大型发电设备等,特点,南京理工大学机械工程学院, 移动式装配,产品按一定的顺序从一个工作位置移动到另一个工作位置，在每一工作位置上固定的工人只完成一个或几个工序的装配工作，经过若干个工作位置后完成产品的全部装配工作。,装配过程分工较细，每个工人重复完成固定的工作，工人专业化程度高、技术水平要求较低，广泛采用高效的专用设备和工具，生产率高。 多用于大批大量生产的装配,特点,南京理工大学机械工程学院,装配组织形式（续）,连续移动式装配工人边装配边沿着装配线走动，装配完所分工的工作后

23、。立即退回到下一件上继续重复装配。 间歇移动式装配装配时产品不动，工人在规定时间(节拍)内装配完规定的工作后，产品再被传送带或小车送到下一工作地。 强制节拍多用于汽车、拖拉机、仪器仪表、电视机、洗衣机、电冰箱等产品的大批量生产。 自由节拍装配进度可自由调节，适用于修配、调整工作量较多的装配以及多品种、小批量柔性制造的装配工作。,南京理工大学机械工程学院,7.3.2 制订装配工艺规程的步骤、方法和内容,3）划分装配单元，确定装配顺序,思路： 划分装配单元确定基础件确定装配顺序,将机器或部件分解成可以独立装配的组件(称为装配单元)。 划分了装配单元，可组织平行作业和流水作业，安排好装配工序, 划分

24、装配单元,南京理工大学机械工程学院,基础零件一般是体积或质量较大，有足够支承面和稳定性的零件，其他零件都要以它为基础进行装配。 组件、部件、机器装配时，都要先确定基础零件。 部件的基础件可能是基础零件，也可能是基础组件。 机器的基础件可能是基础零件、基础组件或基础部件。, 确定基础零件,南京理工大学机械工程学院,基础件示例,包括油盘的车床床身组件的基础件是床身零件； 包括前床腿和后床腿的床身部件的基础件是床身组件； 整台车床装配的基础件是床身部件。,南京理工大学机械工程学院, 组件和部件的装配顺序,先下后上，先里后外，先重后轻，先难后易，先精密后一般； 装配时有冲击的，需加压的，需加热的先装，

25、易燃、易爆、易碎的后装； 前面装配工序应不影响后面装配工序的进行，后面的工序应不损坏前面工序的质量。,装配单元的划分及其装配顺序可通过装配单元系统图直观地表示。,南京理工大学机械工程学院,装配单元系统图的画法, 先画一条横线，横线左端为基准件的长方格，横线右端为所装成组件、部件或机器的长方格。 按装配顺序由左向右依次将装入基准件的零件、合件、组件和部件引入。表示零件的长方格画在横线上方；表示合件、组件和部件的长方格画在横线下方。每一长方格内，上方注明零件、合件、组件或部件的名称，左下方填写该件编号，右下方填写该件数量。 在装配单元系统图上加注工艺说明，如冷压、热压、焊接、配钻、攻螺纹、配刮等。

26、 不太复杂的产品可把组件、部件和机器的装配系统图合在一起.,南京理工大学机械工程学院,装配单元系统图示例,南京理工大学机械工程学院,7.3.2 制订装配工艺规程的步骤、方法和内容,1）熟悉和分析产品的装配图样及验收技术条件 2）确定装配方法与装配组织形式,3）划分装配单元，确定装配顺序,4）划分装配工序 确定各装配工序的内容； 该工序所需的设备和工具； 制订工序装配操作规范（如过盈配合的压人力或加热温度、时间，紫固螺栓连接的旋紧扭矩以及装配环境要求等）； 制订工序装配质量要求、检测项目和方法； 确定装配工序工时定额等。,南京理工大学机械工程学院,7.3.2 制订装配工艺规程的步骤、方法和内容,

27、1）熟悉和分析产品的装配图样及验收技术条件 2）确定装配方法与装配组织形式 3）划分装配单元，确定装配顺序 4）划分装配工序,装配工艺过程卡、装配工序卡,5）填写装配工艺文件,南京理工大学机械工程学院,7.3.2 制订装配工艺规程的步骤、方法和内容,1）熟悉和分析产品的装配图样及验收技术条件 2）确定装配方法与装配组织形式 3）划分装配单元，确定装配顺序 4）划分装配工序 5）填写装配工艺文件,6) 制订产品检测和试验规范 检测和试验的项目及检验质量指标。 检测和试验的方法，所需条件及环境要求。 检测和献验所需工具、工艺装备。 质量问题的分析方法和处理措施。,南京理工大学机械工程学院,蜗轮与圆

28、锥齿轮减速器装配图,南京理工大学机械工程学院,zujianzhuangpeishili,南京理工大学机械工程学院,减速器轴承套组件装配过程卡,南京理工大学机械工程学院,减速器轴承套组件装配过程卡（续）,南京理工大学机械工程学院,减速器总装过程卡,南京理工大学机械工程学院,减速器总装过程卡（续）,南京理工大学机械工程学院,汽车后桥主动锥齿轮组件装配工序卡,南京理工大学机械工程学院,自动装配与柔性装配,加工技术超前于装配技术许多年，两者已经形成了明显的反差，装配工艺已成为现代化生产的薄弱环节。 装配自动化(assembly automation)在于提高生产效率、降低成本、保证产品质量，特别是减轻

29、或取代特殊条件下的人工装配劳动。实现装配自动化是生产过程自动化或工厂自动化(FA)的重要标志，也是系统工程学在机械制造领域里实施的重要内容。 装配机器人的研制成功，为自动装配技术的开发创造了条件。随着产品更新周期的缩短，也要求自动装配系统具有柔性响应。 柔性装配系统FAS(Fxible assembly ystem)是一种计算机控制的自动装配系统，使装配过程通过自动监控、传感技术与装配机器人等实现了无人操作。它的主要组成是装配中心和装配机器人，使零件转变为具有特定功能的产品。,南京理工大学机械工程学院,自动装配与柔性装配技术的发展,自动装配系统大致经历了三个发展阶段： （1）采用传统的机械开环

30、控制单元，如操作程序由分配轴把操作时间运动行程信息都记录在凸轮上。,（2）自动装配系统控制单元采用了预调顺序控制器，或者采用可编程控制器，操作时间分配和运动行程摆脱了机械刚性的控制方法。由于采用微电子器件，各种信息都编制在控制程序中，不仅调整方便，而且提高了系统的可靠性。,（3）装配伺服系统控制单元配备了带有智能电子计算机的可编程控制器，能发出改变操作顺序的信号，根据程序给出的命令和反馈信息，使操作条件或动作维持在设计的最佳状态。,南京理工大学机械工程学院,关于装配尺寸链,1.装配尺寸链的查找方法,首先根据装配精度要求确定封闭环；再取封闭环两端的任一零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为查找线索，分别找出影响装配精度要求的零件（组成环），直至找到同一基