第六节 机器装配工艺规程设计
一、概述
1.机器装配与装配工艺系统图
装配,按照规定的技术要求,将零件或
部件进行配合和联接,使之成为半成品或成
品的过程,称为装配 。
机器的装配是机器制造过程中最后一个环
节,它包括装配、调整、检验和试验等 工作。
装配过程使零件、套件、组件和部件间获得一
定的相互位置关系。
机器质量最终是通过装配保证的,装配质
量在很大程度上决定了机器的最终质量,装配
工艺过程在机械制造中占有十分重要的地位。
为保证有效地进行装配工作,通常将机器
划分为若干能进行独立装配的装配单元。
零件,是组成机器的最小单元 。
套件,是在基准零件上装上一个或若干个
零件构成的 。
组件,是在基准件上,装上若于个零件和
套件构成的,车床主轴箱中的主轴组件就是在
主轴上装上若干齿轮、套、垫、轴承等零件的
组件,为此而进行的装配工件称为 组装 。
部件,是在基准件上装上若干个组件、
套件和零件构成的, 为此而进行的装配工作
称为 部装 。车床主轴箱装配就是部装,主轴
箱箱体是进行主轴箱部件装配的基准件。
总装,一台机器则是在基准件上,装上
若干部件、组件。套件和零件构成的,为此
而进行的装配称为总装 。
在装配工艺规程设计中,常用装配工艺
系统图表示零、部件的装配流程和零、部件
间相互装配关系。在装配工艺系统图上,每
一个单元用一个长方形框表示,标明零件、
套件、组件和部件的名称、编号及数量。在
装配工艺系统图上,装配工作由基准件开始
沿水平线自左向右进行,一般将零件画在上
方,套件、组件、部件画在下方,其排列次
序就是装配工作的先后次序。
图 5-42,图 5-43,图 5-44分别给出了组装,
部装和总装的装配工艺系统图。
图 5-42 组件装配工艺系统图
图 5-43 部件装配工艺系统图
图 5-44 总装装配工艺系统图
2.装配精度与装配尺寸链
机器的装配精度是根据机器的使用性能要
求提出的。正确地规定机器的装配精度是机械
产品设计所要解决的最为重要的问题之一,它
不仅关系到产品质量,也关系到制造的难易和
产品成本的高低。
机器由零、部件组装而成,机器的装配精
度与零、部件制造精度直接有关。可以从查找
影响此项装配精度的有关尺寸人手,建立以此
项装配要求为封闭环的装配尺寸链。
在根据机器装配精度要求来设计机器零、
部件尺寸及其精度时,必须考虑装配方法的影
响,装配方法不同,解算装配尺寸链的方法截
然不同,所得结果差异甚大。对于某一给定的
机器结构,设计师可以根据装配精度要求和所
采用的装配方法,通过解算装配尺寸链来确定
零、部件有关尺寸的精度等级和极限偏差。
二、保证装配精度的四种装配方法
一台机器所能达到的装配精度既与零、部
件的加工质量有关,还与所采用的装配方法有
关。 生产中有四种保证装配精度的装配方法,
分述如下:
(一)互换装配法
采用互换法装配时,被装配的每一个零件
不需作任何挑选、修配和调整就能达到规定的
装配精度要求。
用互换法装配,其装配精度主要取决
于零件的制造精度。 根据零件的互换程度,
互换法装配可分为完全互换法装配和统计互
换法装配。
1.完全互换装配法
只要零件各个尺寸分别按尺寸要求制
造,就能做到完全互换装配,达到“拿起零
件就装,装起来保证都合格”的要求。
完全互换装配的优点是,装配质量稳定可
靠;装配过程简单,装配效率高;易于实现自
动装配;产品维修方便。不足之处是:当装配
精度要求较高,尤其是在组成环数较多时,组
成环的制造公差规定得严,零件制造困难,加
工成本高。完全互换装配法适于在成批生产、
大量生产中装配那些组成环数较少或组成环数
虽多但装配精度要求不高的机器结构。
2.统计互换装配法
用完全互换法装配,装配过程虽然简单,
但它是根据增环、减环同时出现极值情况来建
立封闭环与组成环之间的尺寸关系的,由于组
成环分得的制造公差过小常使零件加工产生困
难。实际上,在一个稳定的工艺系统中进行成
批生产和大量生产时,零件尺寸出现极值的可
能性极小;装配时,所有增环同时接近最大
(或最小),而所有减环又同时接近最小(或
最大)的可能性极小,可以忽略不计。
完全互换法装配以提高零件加工精度为代
价来换取完全互换装配,有时是不经济的。
统计互换装配法又称不完全互换装配法,
其实质是将组成环的制造公差适当放大,使零
一件容易加工,这会使极少数产品的装配精度
超出规定要求,但这是小概率事件,很少发生
人从总的经济效果分析,仍然是经济可行的。
统计互换装配方法的优点是,与完全互换
法装配相比,组成环的制造公差较大,零件制
造成本低;装配过程简单,生产效率高。不足
之处是:装配后有极少数产品达不到规定的装
配精度要求,须采取相应的返修措施。统计互
换装配方法适于在大批大量生产中装配那些装
配精度要求较高且组成环数又多的机器结构。
(二)分组装配法
在大批大量生产中,装配那些精度要求特
别高同时又不便于采用调整装置的机器结构,
若用互换装配法装配,组成环的制造公差过小,
加工很困难或很不经济,此时可以采用分组装
配法装配。
采用分组装配法装配时,组成环仍按加工
经济精度制造,不同的是要对组成环的实际尺
寸逐一进行测量并按尺寸大小分组,装配时被
装零件按对应组号配对装配,达到规定的装配
精度要求。
分组法装配的主要优点是,零件的制造精
度不很高,但却可获得很高的装配精度;组内
零件可以互换,装配效率高。不足之处是:额
外增加了零件测量、分组和存贮的工作量。分
组装配法适于在大批大量生产中装配那些组成
环数少而装配精度又要求特别高的机器结构。
(三)修配装配法
在单件生产、小批生产中装配那些装配精
度要求高、组成环数又多的机器结构时,常用
修配法装配。采用修配法装配时,各组成环均
按加工经济精度加工,装配时封闭环所积累的
误差通过修配装配尺寸链中某一组成环尺寸
(此组成环称为修配环)的办法,达到规定的
装配精度要求。为减少修配工作量,应选择那
些便于进行修配(装拆方便,修刮面小)的组
成环作修配环。
采用修配法装配时,应认真校核各有关组
成环的尺寸,要求修配环必须留有足够但又不
是太大的修配量。
修配装配法的主要优点是,组成环均能以
加工经济精度制造,但却可获得较高的装配精
度。不足之处是:增加了修配工作量,生产效
率低,对装配工人技术水平要求高。修配装配
法常用于单件小批生产中装配那些组成环数较
多而装配精度又要求较高的机器结构。
(四)调整装配法
调整装配法,装配时用改变调整件在机器
结构中的相对位置或选用合适的调整件来达到
装配精度的装配方法,称为调整装配法 。
调整装配法与修配装配法的原理基本相同。
在以装配精度要求为封闭环建立的装配尺寸链
中,除调整环外各组成环均以加工经济精度制
造,由于扩大组成环制造公差带来的封闭环尺
寸变动范围超差,通过调节调整件相对位置的
方法消除,最后达到装配精度要求。
调节整件相对位置的方法有可动调整法、
固定调整法和误差抵消调整法等三种,分述如
下:
1.可动调整法
可动调整法的主要优点是,组成环的制造
精度虽不高,但却可获得比较高的装配精度;
在机器使用中可随时通过调节调整件的相对位
置来补偿由于磨损、热变形等原因引起的误差,
使之恢复到原来的装配精度;它比修配法操作
简便,易于实现。
可动调整法不足之处是需增加一套调整机
构,增加了结构复杂程度。可动调整装配法在
生产中应用甚广。
2.固定调整法
在以装配精度要求为封闭环建立的装配尺
寸链中,组成环均按加工经济精度制造,由于
扩大组成环制造公差带来的封闭环尺寸变动范
围超差,可通过更换不同尺寸的固定调整环进
行补偿,最终达到装配精度要求;这种装配方
法,称为 固定调整装配方法。
固定调整装配方法适于在大批大量生产中
装配那些装配精度要求较高的机器结构。在产
量大、装配精度要求较高的场合,调整件还可
以采用多件拼合的方式组成。这种调整装配方
法比较灵活,它在汽车、拖拉机生产中广泛应
用。
3.误差抵消调整法
在机器装配中,通过调整被装零件的相对
位置,使误差相互抵消,可以提高装配精度,
这种装配方法称为误差抵消调整法。
调整装配法的主要优点是,组成环均能以
加工经济精度制造,但却可获得较高的装配精
度;装配效率比修配装配法高。不足之处是要
另外增加一套调整装置。可动调整法和误差抵
消调整法适于在成批生产中应用,固定调整法
则主要用于大批量生产。
三、装配工艺规程设计
设计装配工艺规程要依次完成以下几方面
的工作:
1.研究产品装配图和装配技术条件
审核产品图样的完整性、正确性;对产品
结构作装配尺寸链分析,主要装配技术条件要
逐一进行研究分析,包括所选用的装配方法、
相关零件的相关尺寸等;对产品结构作结构工
艺性分析。发现问题,应及时提出,并同有关
工程技术人员商讨图样修改方案,报主管领导
审批。
2.确定装配的组织形式
装配组织形式有固定式装配和移动式装配
两种,分述如下:
( 1)固定式装配 全部装配工作都在固定
工作地进行,这种装配方式称作 固定式装配 。
根据生产规模,固定式装配又可分为集中
式固定装配和分散式固定装配。
按集中式固定装配形式装配,整台产品的
所有装配工作都由一个工人或一组工人在一个
工作地集中完成;它的工艺特点是:装配周期
长,对工人技术水平要求高,工作地面积大。
按分散式固定装配形式装配,整台产品的装配
分为部装和总装,各部件的部装和产品总装分
别由几个或几组工人同时在不同工作地分散完
成;它的工艺特点是:产品的装配周期短,装
配工作专业化程度较高。
集中式固定装配多用于单件小批生产;在
成批生产中装配那些重量大、装配精度要求较
高的产品(例如车床、磨床)时,有些工厂采
用固定流水装配形式进行装配,装配工作地固
定不动,装配工人带着工具沿着装配线上一个
个固定式装配台重复完成某一装配工序的装配
工作。
( 2)移动式装配 被装配产品(或部件)
不断地从一个工作地移动到另一个工作地,每
个工作地重复地完成某一固定的装配工作,这
种装配方式称作 移动式装配 。
移动式装配又有自由移动式和强制移动式
两种,前者适于在大批大量生产中装配那些尺
寸和重量都不大的产品或部件;强制移动式装
配又可分为连续移动和间歇移动两种方式,连
续移动式装配不适于装配那些装配精度要求较
高的产品。
装配组织形式的选择主要取决于产品结构
特点(包括尺寸、重量和装配精度)和生产类
型。
3.划分装配单元,确定装配顺序,绘制
装配工艺系统图
将产品划分为套件、组件、部件等能进行
独立装配的装配单元,是设计装配工艺规程中
最重要的一项工作,这对于大批大量生产中装
配那些结构较为复杂的产品尤为重要。无论是
哪一级装配单元,都要选定某一零件或比它低
一级的装配单元作为装配基准件。装配基准件
通常应是产品的基体或主干零部件,基准件应
有较大的体积和重量,应有足够大的承压面。
在划分装配单元确定装配基准件之后即可
编排装配顺序,并以装配工艺系统图的形式表
示出来。编排装配顺序的原则是:先下后上,
先内后外,先难后易,先精密后一般。
4,划分装配工序,进行工序设计
划分装配工序,进行工序设计的主要任务
是:
1)划分装配工序,确定工序内容;
2)确定各工序所需设备及工具,如需专
用夹具与设备,须提交设计任务书;
3)制订各工序装配操作规范,例如过盈
配合的压人力、装配温度、拧紧固件的额定
扭矩等;
4)规定装配质量要求与检验方法;
5)确定时间定额,平衡各工序的装配节
拍。
5.编制装配工艺文件
单件小批生产中,通常只绘制装配工艺系
统图,装配时按产品装配图及装配工艺系统图
规定的装配顺序进行;成批生产中,通常还要
编制部装、总装工艺卡,按工序标明工序工作
内容、设备名称、工夹具名称与编号、工人技
术等级、时间定额等;在大批量生产中,不仅
要编制装配工艺卡,还要编制装配工序卡,用
它指导工人做装配工作。此外,还应按产品装
配要求,制订检验卡、试验卡等工艺文件。
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