1、机械电子学院主讲：尹明富第八章 机械产品装配工艺规程设计主要内容主要内容r 装配的相关概念r 保证装配精度的工艺方法r 装配工艺规程设计r 机械产品设计的装配工艺性评价8.1 8.1 概述概述 装配的概念装配的概念 按照规定的程序和技术要求，将零件进行组合，使之成为机器或部件的工艺过程称之为装配。 为了保证有效地进行装配，通常将机器划分为若干个能进行独立装配的装配单元。机器部件组件套件（合件）零件组件套件零件套件零件零件零件装配概念：8.1 8.1 概述概述 装配的概念装配的概念装配工作主要内容装配工作主要内容清清洗洗连连接接校校正正调调整整配配作作平平衡衡验验收收试试验验清洗：清洗： 去除油
2、污及机械杂质去除油污及机械杂质保证产品的质量和延长产品的使保证产品的质量和延长产品的使用寿命。清洗剂有煤油、汽油、碱液和多种化学清洗剂等。用寿命。清洗剂有煤油、汽油、碱液和多种化学清洗剂等。清洗方法有擦洗、浸洗、喷洗和超声波清洗等。经清洗后的清洗方法有擦洗、浸洗、喷洗和超声波清洗等。经清洗后的零件或部件必须有一定的中间防锈能力。零件或部件必须有一定的中间防锈能力。 连接：连接： 装配过程中有大量的连接。常见的连接方式有两种，一装配过程中有大量的连接。常见的连接方式有两种，一种是可拆卸连接，如螺纹连接、键连接和销连接等；另一种种是可拆卸连接，如螺纹连接、键连接和销连接等；另一种是不可拆卸连接，如
3、焊接、铆接和过盈配合联接等。是不可拆卸连接，如焊接、铆接和过盈配合联接等。 校正调整：校正调整： 在装配过程中对相关零件、部件的相互位置要进行找正、在装配过程中对相关零件、部件的相互位置要进行找正、找平和相应的调整工作。找平和相应的调整工作。 配作：配作： 用已加工的零件为基准，加工与其相配的另一个零件，用已加工的零件为基准，加工与其相配的另一个零件，或将两个或将两个( (或两个以上或两个以上) )零件组合在一起进行加工的方法叫配零件组合在一起进行加工的方法叫配作。配作的工作有配钻、配铰、配刮、配磨和机械加工等，作。配作的工作有配钻、配铰、配刮、配磨和机械加工等，配作常与校正和调整工作结合进行
4、。配作常与校正和调整工作结合进行。平衡：平衡： 对转速较高、运动平稳性要求高的机械，为了防止在使对转速较高、运动平稳性要求高的机械，为了防止在使用中出现振动，需要对有关的旋转零件、部件进行平衡工作，用中出现振动，需要对有关的旋转零件、部件进行平衡工作，常用的有静平衡法和动平衡法两种。常用的有静平衡法和动平衡法两种。验收试验：验收试验： 产品装配完毕后，要按有关技术标准和规定，对产品产品装配完毕后，要按有关技术标准和规定，对产品进行全面检查和试验工作，合格后才能准许出厂。进行全面检查和试验工作，合格后才能准许出厂。生产规模装配的组织形式自动化程度特 点单件生产手工（使用简单工具）装配，无专用和固
5、定工作台位手工生产率低，装配质量很大程度上取决于装配工人的技术水平和责任心小批生产装配工作台位固定，备有装配夹具、模具和各种工具，可分部件装配和总装配手工为主，部分使用工具和夹具有一定生产率，能满足装配质量要求；工作台位之间一般不用机械化输送成批生产轻型产品每个工人只完成一部分工作，装配对象用人工依次移动，装备按装配顺序布置人工流水线生产率较高，对工人技术水平要求相对较低，装备费用不高成批或大批生产一种或几种相似装配对象专用流水线，有周期性间歇移动和连续移动两种方式机械化传输生产率高，节奏性强，待装零、部件不能脱节，装备费用较高大批大量生产半自动或全自动装配线，半自动装配线部分上下料和装配工作
6、采用人工方法半自动、全自动装配生产率高，质量稳定，产品变动灵活性差，装备费用昂贵8.1 8.1 概述概述 装配的组织形式装配的组织形式固定装配移动装配8.1 8.1 概述概述 装配工艺系统图装配工艺系统图基准零件机器零件零件零件零件零件部件部件组件套件零件机器装配系统示意图8.1 8.1 概述概述 装配精度的概念装配精度的概念产品装配后实际达到的精度装配精度距离精度相互位置精度相对运动精度相互配合精度装配精度：8.1 8.1 概述概述 装配精度与零件精度的关系装配精度与零件精度的关系 机器和部件是由零件装配而成的，因此零件的精度特别是关键零件的加工精度对装配精度有很大影响；一般而言，多数的装配
7、精度是和它相关的若干个零部件的加工精度有关。 ？能否完全靠相关零件的制造精度来直接保证较高的装配精度？ 有时装配精度很难由相关零部件的加工精有时装配精度很难由相关零部件的加工精度直接保证。所以在生产中常按较经济的精度来度直接保证。所以在生产中常按较经济的精度来加工相关零部件，而在装配时则采用一定的工艺加工相关零部件，而在装配时则采用一定的工艺措施措施( (如选择、修配和调整等如选择、修配和调整等) )，从而形成不同的，从而形成不同的装配方法来保证装配精度。装配方法来保证装配精度。 8.1 8.1 概述概述 装配尺寸链装配尺寸链 装配尺寸链：是各有关装配尺寸所组成的尺寸链。装配尺寸链的封闭环是装
8、配以后形成的，通常就是部件或产品的装配精度方面要求。各组成环是那些对装配精度有直接影响的有关尺寸或相互位置关系。 装配尺寸链分为三种： （1）线性装配尺寸链：由长度尺寸组成，各环相互平行且在同一平面内 （2）角度装配尺寸链：由角度、平行度、垂直度等组成，各环互不平行 （3）平面装配尺寸链：由成角度关系布置的长度尺寸构成，且处于同一或彼此平行的平面内8.1 8.1 概述概述 装配尺寸链装配尺寸链计算方法计算方法概率法概率法极值法极值法 极值法：极值法：是在各组成环误差处于极端情况下，来确定封闭环和组成是在各组成环误差处于极端情况下，来确定封闭环和组成环关系的一种计算方法。特点是简单可靠，但在封闭
9、环公差较小且组成环关系的一种计算方法。特点是简单可靠，但在封闭环公差较小且组成环数较多时，各组成环的公差将更小，而使加工困难，制造成本增加。环数较多时，各组成环的公差将更小，而使加工困难，制造成本增加。 概率法：概率法：当零件数量足够大时，考虑到各环同时出现极值的概率很当零件数量足够大时，考虑到各环同时出现极值的概率很小，从而可以用利用误差分布的概率规律来计算封闭环和各组成环之间的小，从而可以用利用误差分布的概率规律来计算封闭环和各组成环之间的关系。关系。 如果组成环的实际尺寸都按正态分布，且分布范围与公差带宽度如果组成环的实际尺寸都按正态分布，且分布范围与公差带宽度一致，分布中心与公差带中心
10、重合，则封闭环的尺寸也按正态分布，一致，分布中心与公差带中心重合，则封闭环的尺寸也按正态分布，各环公差与标准偏差的关系如下：各环公差与标准偏差的关系如下： miiTT1208.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法互换法完全互换法部分互换法选配法直接选配法分组选配法复合选配法修配法合并加工修配法就地加工修配法按件修配法调整法可动调整法固定调整法误差抵消调整法装配方法8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 互换法互换法 互换法： 用控制零件的加工误差来保证装配精度的方法。 完全互换法完全互换法部分互换法部分互换法机器在装配过程中每个待装配零件不需挑选、修配
11、和调整，装配后就能达到装配精度要求将各相关零件的制造公差适当放大，使加工容易而经济，又能保证绝大多数产品达到装配精度要求01niiTT0T 21niiT8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 选配法选配法 选配法： 当装配精度要求极高，零件制造公差限制很严，致使几乎无法加工或加工成本太高时，可将制造公差放大到经济可行的程度，然后选择合适的零件进行装配来保证装配精度。直接选配法直接选配法分组选配法分组选配法复合选配法复合选配法工人凭经验直接从待装零件中选择对于公差要求很严的互配零件，把待装零件进行测量，按照原公差进行分组，按照组别进行装配分组选配与直接选配法的复合形式.即先
12、将组成环尺寸公差增大后分组,在组内再进行选择装配.8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 选配法选配法分组选配法示例销孔配合孔孔轴轴要求：过盈配合：0.0025-0.0075mm基轴制：销直径d= mm 孔直径D= mm 00.0025280.00500.007528方法：公差放大4倍分为4组，分别配合活塞销直径00.01028d=活塞销孔直径0.0050.01528D=0.00750.0100280.00750.01002800.0025280.01000.0125280.00250.0050280.00500.0075280.01250.0150280.00500.0
13、07528组别标志颜色配合情况最小过盈最大过盈 1红0.00250.0075 2白0.00250.0075 3黄0.00250.0075 4绿0.00250.0075销孔和活塞销尺寸分组情况销孔和活塞销尺寸分组情况8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 选配法选配法分组选配法注意事项：分组选配法注意事项：8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 选配法选配法u保证分组后各组的配合性质及配合精度与保证分组后各组的配合性质及配合精度与原来的要求相同。原来的要求相同。u保证零件分组后在装配时各组内的数量相保证零件分组后在装配时各组内的数量相等，形成配套。等，
14、形成配套。u配合件的表面粗糙度、相互位置精度和形配合件的表面粗糙度、相互位置精度和形状精度不能随尺寸精度放大而放大。状精度不能随尺寸精度放大而放大。u分组数不易过多。分组数不易过多。8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 修配法修配法 修配法： 预先选定参与装配的某个零件作为修配对象，并预留修配量。在装配过程中，根据实际测量结果，用锉、刮、研等方法，修去多余的金属层，使装配精度达到要求。按件修配法按件修配法就地加工修配法就地加工修配法合并加工修配法合并加工修配法对预定的修配零件进行修配用自我加工的方法达到装配精度将两个或多个零件装配在一起后，再进行加工修配易于修配、便于装
15、易于修配、便于装卸；尽量不选择公卸；尽量不选择公共环。共环。例如：自刨工作台、例如：自刨工作台、自磨工作台等自磨工作台等要求零件对号入座，要求零件对号入座，适于单件小批适于单件小批8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 调整法调整法 调整法： 用一个可调整零件，装配时或者调整它在机器中的位置，或者增加一个定尺寸零件如垫片、套筒等，以达到装配精度要求的方法，称为调整法。用来起调整作用的这两种零件，都起补偿装配累积误差的作用，称为补偿件。可动调整法可动调整法固定调整法固定调整法误差抵消调整法误差抵消调整法采用移动调整件位置来保证装配精度根据装配精度选择不同尺寸的固定调整件通过
16、调整相关零件误差的大小、方向，使误差相互抵消8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 装配工艺方法的选择：u 应优先选用完全互换法；u 在生产批量较大、组成环又较多时，应考虑采用不完全互换法；u 在封闭环的精度较高，组成环的环数较少时，可以采用选配法；u 只有在应用上述方法使零件加工很困难或不经济时，特别是在中小批量生产时，尤其是单件生产时才宜采用修配法或调整法。 装配工艺方法与尺寸链计算方法的匹配：u采用完全互换法时，应用极值法计算。完全互换又属于大批量生产或环数较多时，可改用概率法计算。u采用不完全互换法时，可用概率法计算。u采用选配法时，一般按极值法计算。u采用修配法
17、时，一般批量较小，应按极值法计算。u采用调整法时，一般用极值法计算。大批量生产时，可用概率法计算。8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法8.3 8.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计 装配工艺规程：装配工艺规程： 将装配工艺过程用文件形式规定下来就是装配工艺规程；它是指导装配工作的技术文件，也是进行装配生产计划及技术准备的主要依据。基基本本原原则则保证产品装配质量保证产品装配质量提高生产率提高生产率降低装配成本降低装配成本合理选合理选择装配择装配方法方法合理安排装配顺序和工序，合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工装配工作量，尽量减少钳工装配工作量，缩短装配周期缩短装配周
18、期减少装配场地面积，减少工人减少装配场地面积，减少工人数量，降低对工人技术等级的数量，降低对工人技术等级的要求，尽量采用通用设备等要求，尽量采用通用设备等8.3 8.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计原原始始资资料料产品的总装配图、部件装配图、重要的零件图产品的总装配图、部件装配图、重要的零件图产品的验收标准产品的验收标准产品的生产纲领产品的生产纲领现有生产条件现有生产条件主要指规定的产品主要技术性能主要指规定的产品主要技术性能的检验、试验内容及方法。的检验、试验内容及方法。包括装配工艺条件、作业面积、包括装配工艺条件、作业面积、工人技术水平及时间定额等。工人技术水平及时间定额等。8.3 8
19、.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计制定装配工艺规程的步骤制定装配工艺规程的步骤 u 研究产品装配图和验收技术条件研究产品装配图和验收技术条件u 确定装配的组织形式和装配工艺方法确定装配的组织形式和装配工艺方法u 划分装配单元、确定装配顺序划分装配单元、确定装配顺序 u 划分装配工序划分装配工序 u 制定装配工艺卡片制定装配工艺卡片 8.3 8.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计u研究产品装配图，审查图样的完整性和正确性研究产品装配图，审查图样的完整性和正确性。 u明确产品的性能、工作原理和具体结构。明确产品的性能、工作原理和具体结构。 u对产品进行结构工艺性分析，明确各零件、部件间的装配
20、对产品进行结构工艺性分析，明确各零件、部件间的装配关系。关系。 u 研究产品的装配技术要求和验收技术要求，以便制定相应研究产品的装配技术要求和验收技术要求，以便制定相应的措施予以保证。的措施予以保证。 u必要时进行装配尺寸链的分析与计算。必要时进行装配尺寸链的分析与计算。 在产品的分析过程中，如发现存在问题，要及时与设计在产品的分析过程中，如发现存在问题，要及时与设计人员研究予以解决。人员研究予以解决。 产品分析：产品分析：8.3 8.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计 装配组织形式和装配方法选装配组织形式和装配方法选择择类 型大批量生产成批生产单件小批生产装配工作特点产品固定，生产活动长期
21、重复，生产周期一般较长产品在系列化范围内变动，分批交替投产或多品种同时投产，生产活动在一定时期内重复产品经常变化，不定期重复生产，生产周期一般较短组织形式多采用流水装配线，有连续移动、间歇移动及可变节奏等方式，还可采用自动装配机或自动装配线产品笨重批量不大的产品多用固定流水装配，批量较大时采用流水装配，多品种平行投产时采用多品种可变节奏流水装配多采用固定装配或固定式流水装配进行总装，同时对批量较大部件也可采用流水装配 装配方法按互换法装配，允许有少量简单的调整，精密偶件成对供应或分组供应装配，无任何修配工作主要采用互换法，但灵活运用其他保证装配精度的装配工艺方法，如调整法、修配法及合并法，以节
22、约加工费用以修配法和调整法为主，互换件比例较少工艺过程工艺过程划分很细，力求达到高度的均衡性工艺过程划分适合于批量的大小，尽量使生产均衡一般不详细制订工艺文件，工序可适当调度，工艺也可灵活掌握工艺装备专业化程度高，宜采用高效工艺装备，易于实现机械化和自动化通用设备较多，但也采用一定数量的专用工、夹、量具，以保证装配质量和提高效率一般为通用设备及通用工、夹、量具手工操作要求手工操作比重小，熟练程度容易提高，便于培养新工人手工操作比重小，技术水平要求较高手工操作比重大，要求工人有比较高的技术水平和多方面的工艺知识应用实例汽车、拖拉机、内燃机、滚动轴承、手表、缝纫机、电气开关机床、机车车辆、中小型锅
23、炉、矿山采掘机械重型机床、大型内燃机、大型锅炉、汽轮机8.3 8.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计 划分装配单元、确定装配顺序划分装配单元、确定装配顺序 装配顺序装配顺序确定原则确定原则先下后上，先内后外，先难后易，先下后上，先内后外，先难后易，先精密后一般，先重大后轻小先精密后一般，先重大后轻小装配顺序装配顺序表达方式表达方式装配系统图装配系统图 装配单元划分：从工艺角度出发，分解成可以独立装配的套件、组件、部件。 装配顺序确定：先选定一个零件(或套件、部件)作为装配基准件，其它装配单元按一定顺序装配到基准件上，成为下一级的装配单元。装配基准件一般应是产品的基体或主干零件、部件，应具有较
24、大的体积与重量和足够的支承面，以利于装配和检测的进行。8.3 8.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计 划分装配单元、确定装配顺序划分装配单元、确定装配顺序 8.3 8.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计 划分装配工序划分装配工序 内容：将装配过程划分为若干个工序，确定工序的工作内容和所需的设备、工装和工时定额等。装配工序还应包括检验和试验工序。注意事项：u首先安排预处理工序u后续工序不应损坏先行工序的装配质量u处于与基准件同一方位的装配工序尽可能集中连续安排u使用统一装配工艺设备或装配环境有同样特殊要求的工序尽可能集中安排u要及时安排检验工序u易燃、易爆、易碎、有毒物质等零部件的装配，尽可
25、能集中在专门的装配工作地进行，并安排在最后装配u按照从套件、组件、部件的顺序直至产品总装配8.3 8.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计 制定装配工艺卡片制定装配工艺卡片 单件小批生产：通常不制定装配工艺卡片，而按装配图和 装配工艺系统图进行。成批生产：通常根据装配工艺系统图分别制定部件装配工艺卡片和产品总装配工艺卡片。对卡片上的每一道工序，应简要说明工序的内容、所需设备和工夹具名称及编号、工人技术等级和时间定额等。大批大量生产：应为每一道工序单独制定工序卡片，详细说明该工序的工艺内容。装配工序卡直接指导工人进行装配。8.3 8.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计 装配过程卡小批生产装配过
26、程卡小批生产 部 件 简 图装 配 的 技 术 条 件厂名装配工艺过程卡产品型号部件名称装配图号车间名称工段工序数量产品中部件数 部件 重量（kg）工序号工步号工序、工步内容零件或部件、组件名称预备夹 具工 具 时间（分）名称组号数量名称编号名称编号编 制 者总工艺师页 次编 号日 期签 单编 号日 期签 章技术科长车间主任页 数页 记 录8.3 8.3 装配工艺规程设计装配工艺规程设计 装配工序卡大批生产装配工序卡大批生产 车间名称工序卡工序名称工序号部件名称部件图号工步序号工步内容工具箱夹具编号零 件 明 细 表工步序号零件名称图纸编号数 量工步序 号零件名称图纸编号数量更改记录更改编号日
27、期签章更改编号日期签章更改编号日期签章工艺组长车间主任技术科长总工艺师页次页数8.4 8.4 装配工艺性评价装配工艺性评价机器的装配工艺性：是指机器结构符合装配工艺要求的程度。装配工艺性好的机器：u在装配过程中不用或少用手工刮研、攻丝等补充加工u在通常情况下，不用复杂而特殊的工艺装备u不必采用专门的工艺措施u花费很少的工作量，就能顺利地装配成机器8.4 8.4 装配工艺性评价装配工艺性评价 为了使机器有良好的装配工艺性，在设计时，不但要保证机器能划分成装配单元，而且装配、调整、运输都很方便。机械产品设计装配工艺性可以从以下几个方面进行分析评价:u 便于装配和调整u 应有足够的装卸空间u 减少装
28、配时的机械加工量u 减少机构的零件种类u 选择合适的装配精度8.4 8.4 装配工艺性评价装配工艺性评价 便于装配和调整便于装配和调整零部件上应有稳固的导向基准面螺纹连接面装配基准面8.4 8.4 装配工艺性评价装配工艺性评价 便于装配和调整便于装配和调整配合件间不能同时有两个结合面两个结合面改为一个结合面8.4 8.4 装配工艺性评价装配工艺性评价 便于装配和调整便于装配和调整零件间的配合面不宜过大或过长需加工的配合面需加工的配合面减少8.4 8.4 装配工艺性评价装配工艺性评价 便于装配和调整便于装配和调整避免零部件在机器内部装配和紧固Dd8.4 8.4 装配工艺性评价装配工艺性评价 应有
29、足够的装卸空间应有足够的装卸空间8.4 8.4 装配工艺性评价装配工艺性评价 减少装配时的机械加工量减少装配时的机械加工量8.4 8.4 装配工艺性评价装配工艺性评价 减少机构的零件种类减少机构的零件种类在设计机器时，应尽量做到以下几点：u 减少不必要的零件种类u 利用在生产中已经掌握的其他类似机器的零件结构u 将规格和尺寸相近的零件统一u 采用标准件8.4 8.4 装配工艺性评价装配工艺性评价 选择合适的装配精度选择合适的装配精度本章完谢谢大家8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 调整法调整法固定调整法：厚度可选的垫圈厚度可选的垫圈8.2 8.2 保证装配精度的工艺方法保证装配精度的工艺方法 调整法调整法 误差抵消调整法：
