裝配的基本概念和裝配工藝規(guī)程的制定

1、（一）裝配的基本概念和裝配工藝規(guī)程的制定 1 裝配的基本概念1.1裝配的概念任何機器（含汽車，后同）都是由若干個零件、組件和部件所組成的。按照規(guī)定的技術要求，將零件、組件和部件進行配合和連接，使之成為半成品或成品的工藝過程稱為裝配。把零件、組件裝配成部件的過程稱為部件裝配，而將零件、組件和部件裝配成最終產(chǎn)品的過程稱為總裝配。裝配不僅對保證機器的質量十分重要，還是機器生產(chǎn)的最終檢驗環(huán)節(jié)。通過裝配可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計上的錯誤和零件制造工藝中存在的質量問題。因此，研究裝配工藝，選擇合適的裝配方法，制定合理的裝配工藝規(guī)程，不僅是保證汽車裝配質量的手段，也是提高生產(chǎn)效率與降低制造成本的有力措施。 1.2裝配

2、精度裝配精度是裝配工藝的質量指標。正確地規(guī)定機器和部件的裝配精度是產(chǎn)品設計的重要環(huán)節(jié)之一，它不僅關系到產(chǎn)品質量，也影響到產(chǎn)品制造的經(jīng)濟性。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)。裝配精度的內(nèi)容包括零部件間的配合精度和接觸精度、位置尺寸精度和位置精度、相對運動精度等。1）部件間的配合精度和接觸精度（1）零部件間的配合精度是指配合面間達到規(guī)定的間隙或過盈的要求。它關系到配合性質和配合質量。已由國家標準公差和配合來解決。例如，軸和孔的配合間隙或配合過盈的變化范圍。（2）零部件間的接觸精度是指配合表面、接觸表面達到規(guī)定的接觸面積與接觸點分布的情況。它影響到

3、接觸剛度和配合質量。例如：導軌接觸面間、錐體配合和齒輪嚙合等處，均有接觸精度要求。2）零部件間的位置尺寸精度和位置精度（1）零部件間的位置尺寸精度是指零部件間的距離精度，如軸向距離和軸線距離（中心）精度等。（2）零部件間的位置精度包括平行度、垂直度、圓軸度和各種跳動。3）零部件間的相對運動精度這是指有相對運動的零部件間在運動方向和運動位置上的精度。其中運動方向上的精度包括零部件間相對運動時的直線度、平行度和垂直度等；而運動位置上的精度即傳動精度是指內(nèi)聯(lián)系傳動鏈中，始末兩端傳動元件間相對運動精度。1.3裝配精庋與零件精庋間的關系零件的精度特別是關鍵零件的加工精度對裝配精度有很大影響，而且裝配精度

4、是與它相關的若干個零部件的加工精度有關。因此，要合理地規(guī)定和控制這些相關零件的加工精度。使得在加工條件允許時，它們的加工誤差累計起來仍能滿足裝配精度的要求。這樣做既能保證裝配精度要求，又能簡化裝配工作，這對于大批大量的生產(chǎn)是很有必要的。有時單靠相關零件的加工精度來保證要求較高的裝配精度，會使零件的加工精度顯著提高并給零件的加工帶來較大困難。此時，應根據(jù)尺寸鏈的理論，建立裝配尺寸鏈。從而使按較經(jīng)濟的精度所加工的相關零部件，通過采取一系列的工藝措施（如選擇、修配和調整等），以形成不同的裝配方法來保證裝配精度。2制定裝配工藝規(guī)程的原則與步驟裝配工藝規(guī)程是指導裝配生產(chǎn)的主要技術文件，制定裝配工藝規(guī)程是

5、生產(chǎn)技術準備的一項重要工作。2.1裝配工藝規(guī)程的主要內(nèi)客（1）分析產(chǎn)品圖樣，劃分裝配單元，確定裝配方法。（2）擬定裝配順序，劃分裝配工序。（3）計算裝配時間定額。 （4）確定各工序裝配技術要求，質量檢查方法和檢查工具（5）確定裝配時零部件的輸送方法及所需要的設備與工具。（6）選擇和設計裝配過程中所需的工具、夾具及專用設備。2.2制定裝配王藝規(guī)程的基本原則 1）制定裝配工藝規(guī)程的基本原則 （1）保證產(chǎn)品裝配質量，力求提高質量，以延長產(chǎn)品的使用壽命。 （2）合理地安排裝配順序和工序，盡量減少鉗工手工勞動量，縮短裝配周期，提高裝配效率。 （3）盡量減少裝配占地面積，提高單位面積的生產(chǎn)率。 （4）要盡

6、量減少裝配工作所占的成本。2）制定裝配工藝規(guī)程所依據(jù)的原始資料 （1）產(chǎn)品的裝配圖及驗收技術的標準。這包括產(chǎn)品的總裝圖和部件裝配圖，并能清楚地表示出：所有零件相互連接的結構視圖及必要的剖視圖；零件的編號；裝配時應保證的尺寸；配合件的配合性質及精度等級；裝配的技術要求；零件及總成的明細表等。為了在裝配時對某些零件進行補充機械加工和核算裝配尺寸鏈，有時還需要某些零件圖。產(chǎn)品的驗收技術條件、檢驗內(nèi)容和方法也是制定裝配工藝規(guī)程的重要依據(jù)。 （2）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領。生產(chǎn)綱領決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)類型。生產(chǎn)類型不同，致使裝配的生產(chǎn)組織形式、工藝方法、工藝過程的劃分、工藝裝備的多少、手工勞動的比例等均有很大不同。

7、像汽車這樣大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，應盡量選擇專用裝配設備和工具，采用流水線裝配方法。有的裝配區(qū)段還要采用機器人，組成自動裝配線。 （3）生產(chǎn)條件。當在現(xiàn)有條件下制定裝配工藝規(guī)程時，應了解現(xiàn)有工廠的裝配工藝裝備、工人技術水平、裝配車間面積等。如果是新建廠，則應適當選擇先進的裝備和工藝方法。 2.3制定裝配王藝規(guī)程的步驟、方法和內(nèi)容 1）研究分析產(chǎn)品裝配圖及驗收技術條件 （1）了解產(chǎn)品及部件的具體結構、裝配技術要求和檢驗驗收的內(nèi)容及方法。 （2）審核產(chǎn)品圖樣的完整性、正確性、分析審查產(chǎn)品的結構工藝性。 （3）研究設計人員所確定的裝配方法，進行必要的裝配尺寸鏈分析與計算。 2）確定裝配方法與裝配組織形式

8、 選擇合理的裝配方法，是保證裝配精度的關鍵。要結合具體生產(chǎn)條件，從機械加工和裝配的全過程著眼應用尺寸鏈理論，同設計人員一道最終確定裝配方法。裝配方法與裝配組織形式的選擇，主要取決于產(chǎn)品結構特點（如質量大小、尺寸及復雜程度）、生產(chǎn)綱領和現(xiàn)有生產(chǎn)條件。裝配的組織形式主要分固定式和移動式兩種，對于固定式裝配，其全部裝配工作在一個固定的地點進行，產(chǎn)品在裝配過程中不移動，多用于單件小批生產(chǎn)或重型產(chǎn)品的成批生產(chǎn)。移動式裝配是將零部件用輸送帶或移動小車按裝配順序從一個裝配地點移動至下一個裝配地，各裝配點完成一部分工作，全部裝配點的工作總和就完成了產(chǎn)品的全部裝配工作。根據(jù)零部件移動方式的不同又可分為連續(xù)移動、

9、間歇移動和變節(jié)奏移動裝配3種方式。移動式裝配常用于大量生產(chǎn)時組成流水作業(yè)線或自動線，如汽車、拖拉機、儀器儀表、家用電器等產(chǎn)品的裝配。3）劃分裝配單元和確定裝配順序將產(chǎn)品劃分為可進行獨立裝配的單元是制定裝配工藝規(guī)程中的最重要的步驟，這對于大批大量生產(chǎn)結構復雜的產(chǎn)品時尤為重要。只有劃分好裝配單元，才能合理安排裝配順序和劃分裝配工序。無論哪一級裝配單元都要選定某一零件或比它低一級的單元作為裝配基準件。通常應選體積或質量較大，有足夠支承面能夠保證裝配時穩(wěn)定性的零件、部件或組件作為裝配基準件，如床身零件是床身組件的裝配基準件；床身組件是床身部件的裝配基準組件；床身部件是機床產(chǎn)品的裝配基準部件。汽車總裝配

10、則是以車架部件作為裝配主體和裝配基準部件。劃分好裝配單元并確定裝配基準零件之后，即可安排裝配順序。確定裝配順序的要求是保證裝配精度，以及使裝配連接、調整、校正和檢驗工作能順利地進行，前面工序不妨礙質量等。為了清晰地表示裝配順序，常用裝配單元系統(tǒng)圖來表示。它是表示產(chǎn)品零、部件間相互裝配關系及裝配流程的示意圖。具體說來裝配順序一般是先難后易、先內(nèi)后外、先下后上，預處理工序要安排在前。 4）裝配工序的劃分與設計裝配工序確定后，就可將工藝過程劃分為若干個工序，并進行具體裝配工序的設計裝配工序的劃分主要是確定工序集中與工序分散的程度。工序的劃分通常和工序設計一起進行。工序設計的主要內(nèi)容有： （1）制定工

11、序的操作規(guī)范。例如，過盈配合所需壓力、變溫裝配的溫度值、緊固螺栓連接的預緊扭矩、裝配環(huán)境等。 （2）選擇設備與工藝裝備。若需要專用裝備與工藝裝備，則應提出設計任務書。 （3）確定工時定額，并協(xié)調各工序內(nèi)容。在大批大量生產(chǎn)時，要平衡工序的節(jié)拍，均衡生產(chǎn)，實施流水裝配。 5）編制裝配工藝文件單件小批生產(chǎn)時，通常只繪制裝配系統(tǒng)圖，裝配時按產(chǎn)品裝配圖及裝配系統(tǒng)圖工作。成批生產(chǎn)時，通常還制定部件、總裝的裝配工藝卡，寫明工序次序，簡要工序內(nèi)容，設備名稱，工裝夾具名稱及編號，工人技術等級和時間定額等項。 6）制定產(chǎn)品檢驗與試驗規(guī)范 內(nèi)容包括： （1）檢測和試驗的項目及檢驗質量指標。 （2）檢測和試驗的方法、

12、條件與環(huán)境要求。（3）檢測和試驗所需工藝裝備的選擇與設計。（4）質量問題的分析方法和處理措施。3產(chǎn)品結構的裝配工藝性產(chǎn)品結構的裝配工藝性和零件結構的機械加工工藝性一樣，對汽車及其他機械產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程有較大的影響，也是評價機械產(chǎn)品設計的指標之一。因此，設計人員在產(chǎn)品設計時，必須充分地考慮其裝配工藝性。根據(jù)機械產(chǎn)品的裝配實踐和汽車裝配工藝的需要對產(chǎn)品結構的裝配工藝性提出以下基本要求。3.1產(chǎn)品應能分成若干個獨立裝配的裝配單元 從裝配單元工藝角度來說，汽車和拖拉機等產(chǎn)品都是由若干個裝配單元組成的。個產(chǎn)品的裝配單元可劃分為5級：即零件、合件、組件、部件和產(chǎn)品。它們之間的關系可以用裝配單元系統(tǒng)圖來表

13、示，如圖1所示。其中合件亦稱結合件，它是由兩個或兩個以上零件結合成的不可拆卸的整體件；組件是若干個零件和合件的組合體；部件是由若干個零件、合件和組件組合成的能完成某種功能的組合體，如圖1所示，除了零件之外，每一級裝配單元在裝配時都可以單獨進行裝配。在裝配時，以某一個零件（或合件、部件）為基礎，這個零件（或合件、部件）即稱為基礎件，其余的零件或合件及組件或部件按一定的順序裝配到基礎件上，成為下一級的裝配單元。由于在總裝配之前，可以單獨進行部件裝配，部件裝配后就可以進行部件試驗和調整，從而為提高汽車的產(chǎn)品質量和保證其性能打下了良好基礎。這樣還有利于企業(yè)之間的協(xié)作和產(chǎn)品的配套，易于組織部件（總成）的

14、專業(yè)化生產(chǎn)。3.2要有正確的裝配基準圖1 裝配單元系統(tǒng)圖如同工件在機械加工時的定位一樣，零件在裝配單元上的正確位置，是靠零件裝配基準（基面）間的配合和接觸來實現(xiàn)的。因此，為使零件正確定位，就應該有正確的裝配基準，而且裝配時的零件定位也應符合六點定位原理。圖2所示是某農(nóng)用運輸車車橋主動錐齒輪軸承座組件裝配圖。軸承座裝配至后橋殼體1內(nèi)時，其裝配基面為軸承座的兩段外圓和法蘭端面。軸承座裝配基面與后橋殼內(nèi)孔配合，與端面接觸后，限制了5個自由度，繞軸線旋轉的自由度不必限制。這樣，軸承座在后橋殼體內(nèi)就有正確定位了。圖2軸承座組件裝配基準面及兩種設計方案1-后橋殼體 2-軸承座 3-大錐角圓錐滾子軸承 4-

15、主動錐齒輪軸 5-圓錐滾子軸承圖3是汽車后橋主減速器裝配圖。減速器和差速器裝入后橋殼體內(nèi)時，裝配基面為支承端面和內(nèi)、外圓柱面（亦稱內(nèi)、外止口）。由于繞止口軸線旋轉的自由度會影響到半軸齒輪的位置，從而影響半軸的裝配，增加半軸的附加載荷，所以有些汽車在減速器與后橋殼體的接觸面上，還要用圓柱定位銷來限制繞軸線旋轉的自由度。兩個殼體定位銷孔的尺寸及位置尺寸、定位銷的尺寸均要求較嚴格，否則不易保證半軸的裝配精度。3.3應便于裝配和拆卸產(chǎn)品設計時，要考慮零件結構便于裝配和拆卸，在裝配過程中，當發(fā)現(xiàn)問題或進行調整時，常需要進行中間拆裝。因此，產(chǎn)品結構若能便于拆裝和調整，就能節(jié)省裝配時間，提高生產(chǎn)率。具有正確

16、的裝配基準是便于拆裝的前提條件。此外，應注意的是組件的幾個表面不應該同時裝入基準零件（如箱體）的配合孔中，而應該先后依次進入裝配。下面舉幾個便于拆裝和調整的實例予以說明。在圖（6.2a）中，是軸承座2的兩段外圓柱表面（裝配基準）同時進人殼體1的兩配合孔中，由于不易同時對準兩圓柱孔，使裝配較為困難。當改為圖（6.2b）所示結構后是軸承座2右端外圓柱表面先進人殼體1的配合孔中3mm，并且有良好的導向后，左端外圓柱面再進人配合，所以裝配較方便，工藝性也好。為保證左段外圓柱表面容易引人殼體內(nèi)孔，右段外圓柱面前端應倒角，倒角角度一般為15°-30°。為減少外圓柱面與內(nèi)孔配合時的摩擦，

17、軸承座右段的外圓柱直徑要略小于左段外圓柱面直徑。同樣，對于主動錐齒輪軸兩段軸頸直徑也應按這一原則設計。圖3 汽車后橋主減速器裝配基面1-圓柱定位銷 2-減速器殼體 3-弓后橋殼體 4-半軸 5-半軸齒輪 6-弓行星齒輪 7-差速器殼體 圖4兩箱體零件用圓柱定位銷定位圖4是兩個箱體零件用圓柱定位銷定位的局部結構圖，定位銷與下箱體定位銷孔為過盈配合。如果定位銷孔設計成盲孔時，因進入定位銷時，孔內(nèi)空氣不能逸出，會阻礙定位銷順利進人。合理的設計應如圖4 b）、c）所示那樣，將箱體定位銷孔鉆通，或是在定位銷上銑通氣平面或鉆通氣孔。裝配工藝性不僅要考慮產(chǎn)品制造與裝配的方便性，還要考慮裝配中調整、修配和使用

18、中維修拆卸的方便性。圖5軸承外圈裝于軸承座內(nèi)和內(nèi)圈裝在軸頸上的3種結構方案。圖5 a）所示結構的工藝性不好，因為軸承座臺肩內(nèi)徑等于軸承外圈內(nèi)徑，而軸承內(nèi)圈外徑等于軸頸軸肩直徑，所以軸承內(nèi)、外圈均無法拆卸。軸頸軸啟直徑小于軸承內(nèi)圈外徑，或者在軸承座臺肩處做出24個缺口，如圖5 b）、c）所示，則軸承內(nèi)、外圈都便于拆卸。圖5軸承座臺肩與軸頸軸肩的結構3.4正確選擇裝配方法裝配精度是靠正確選擇裝配方法和零件制造精度來保證的。裝配方法對部件的裝配生產(chǎn)率和經(jīng)濟性有很大影響。設計人員設計結構時，應使結構盡量簡單，有可能采用完全互換裝配法裝配，便可提高生產(chǎn)率。因此在裝配精度要求不高，零件的尺寸公差能在加工時

19、經(jīng)濟地保證時，都應采用完全互換法解尺寸鏈。只有當裝配精度要求較高，用完全互換法解算尺寸鏈使零件尺寸公差過小時，才考慮采用其他裝配方法。在采用補償法（調整裝配法和修配裝配法）時，應合理地選擇補償環(huán)。補償環(huán)的位置應盡可能便于調節(jié)，或便于拆卸。3.5應盡量減少裝配時的修配和機械加工為了在裝配時盡量減少修配工作量，首先要盡量減少不必要的配合面。因為配合面過大、過多，零件機械加工就困難，同時使裝配時的手工修制量增加。裝配時要盡量減少機械加工，否則不僅會影響裝配工作的連續(xù)性，延長裝配周期，而且會在裝配車間增加機械加工設備。這些設備既占面積，又易引起裝配工作的雜亂。此外，機械加工所產(chǎn)生的切屑若不消除干凈，殘

20、留在裝配的總成中，極易增加機件的磨損，甚至會產(chǎn)生嚴重的事故而損壞整臺機械產(chǎn)品。對于某些需要裝配時進行機械加工的結構，設計人員可以考慮修改設計，以避免裝配時的機械加工。圖5所示為齒輪軸組件，圖6 a）中間齒輪1與花鍵軸3是用兩個鎖緊螺釘2固定的。裝配時需按已加工好的齒輪1的螺孔位置配鉆花鍵軸上裝鎖緊螺釘?shù)目?。如將圖6 a）結構改成圖6 b）結構，用對開環(huán)4作軸向定位，就可以避免裝配時的機械加工，因此，圖6 b）結構的工藝性較好。圖6齒輪軸向定位的兩種方案1-齒輪 2-鎖緊螺釘 3-弓花鍵軸 4-對開環(huán)4裝配尺寸鏈原理與應用4.1有關裝配尺寸鏈的概念機器或汽車的裝配精度是由相關零件的加工精度和合理

21、的裝配方法共同保證的。因此，如何查找哪些零件對某裝配精度有影響，進而選擇合理的裝配方法和確定這些零件的加工精度，就成了機械制造和機械設計工作中的一個重要課題。為了正確地和定量地解決上述問題，就需將尺寸鏈基本理論應用到裝配中，即建立裝配尺寸鏈和計算求解尺寸鏈。4.2建立裝配尺寸鏈的方法在裝配尺寸鏈的研究分析中，建立裝配尺寸鏈是十分關鍵的內(nèi)容。只有建立的裝配尺寸鏈是正確的，解裝配尺寸鏈才有意義。建立裝配尺寸鏈是在完整的裝配圖或示意圖上進行的。裝配精度和相關零件精度之間的關系構成裝配尺寸鏈。顯然，最后形成的封閉環(huán)是裝配精度，相關零件的設計尺寸是組成環(huán)。建立裝配尺寸鏈就是根據(jù)封閉環(huán)裝配精度，查找組成環(huán)

22、相關零件設計尺寸，并畫出尺寸鏈圖，判別組成環(huán)的性質（判別增、減環(huán)）。在裝配關系中，對裝配精度有直接影響的零部件的尺寸和位置關系，都是裝配尺寸鏈的組成環(huán)。如同工藝尺寸鏈一樣，裝配尺寸鏈的組成環(huán)也分為增環(huán)和減環(huán)。例如，圖7所示軸與孔配合的裝配關系，裝配后要求軸孔有一定的間隙。軸孔間的間隙A6就是該尺寸鏈的封閉環(huán)，它是由孔尺寸A1和軸尺寸A2裝配后形成的尺寸。此時，孔尺寸A1增大，間隙A0（封閉環(huán)）亦隨之增大，故A1為增環(huán)，反之，軸尺寸A2為減環(huán)。其尺寸鏈方程為：A0A1A2裝配尺寸鏈的分類：裝配尺寸鏈一般可分為4類：（1）直線尺寸鏈 系由長度尺寸組成，且各環(huán)尺寸彼此平行，如圖7所示。（2）角度尺寸

23、鏈 由角度、平行度、垂直度等構成。例如：臥式車床精度標準G13項橫刀架橫向移動對主軸軸線的垂直度，公差為0.02mm300mm（偏差方向90o）。該項要求可簡化為如圖8所示的角度裝配尺寸鏈。本尺寸鏈只有組成環(huán)a1和a2。a1為主軸箱部件裝配后主軸回轉軸線與機床身前形導軌在水平面的平行度。a2為床鞍的上燕尾形導軌對下形導軌的垂直度。圖7軸孔配合的裝配尺寸鏈 圖8車床橫刀架橫向移動對主軸軸線的垂直度的角度裝配尺寸鏈（3）平面尺寸鏈 由成角度關系布置的長度尺寸構成，且各環(huán)處于同一或彼此平行的平面內(nèi)。例如，車床溜板箱裝配在溜板下面時，溜板箱齒輪O2與溜板橫進給齒輪O1應保持適當?shù)膰Ш祥g隙。該裝配關系構

24、成了尺寸鏈，如圖9所示。其中，X1、Y1為溜板上齒輪O1的坐標尺寸，X2、Y2為溜板箱上齒輪O2的坐標尺寸，d1、d2分別為兩齒輪的分度圓半徑，P0為兩齒輪的嚙合側隙，是封閉環(huán)。（4）空間尺寸鏈 由位于三維空間的尺寸構成的尺寸鏈。由于在一般機器裝配中較為少見，故此處不予介紹。4.3裝配尺寸鏈的查找方法正確地查明裝配尺寸鏈的組成，并建立尺寸鏈是進行尺寸鏈計算的基礎。1）裝配尺寸鏈的查找方法首先根據(jù)裝配精度要求確定封閉環(huán)。再取封閉環(huán)兩端的任一個零件為起點，沿裝配精度要求的位置方向，以裝配基準面為查找的線索，分別找出影響裝配精度要求的相關零件（組成環(huán)），直至找到同一基準零件，甚至是同一基準表面為止。

25、 圖9平面裝配尺寸鏈 2）查找裝配尺寸鏈應注意的問題（1）裝配尺寸鏈應進行必要的簡化 機械產(chǎn)品的結構通常都比較復雜，對裝配精度有影響的因素很多，在查找尺寸鏈時，可不考慮那些影響較小的因素，使裝配尺寸鏈適當簡化。例如：圖10所示車床主軸與尾座中心線等高性問題。影響該項裝配精度的因素有（e1、e2、e3、e4、見圖11）：圖10主軸箱主軸與尾座套筒中心線等高結構示意圖1-主軸箱 2-尾座 3-尾座底板 4-床身A1主軸錐孔中心線至尾座底板距離；A2尾座底板厚度；A3尾座頂尖套錐孔中心線至尾座底板距離；e1主軸滾動軸承外圓與內(nèi)孔的同軸度誤差；e2尾座頂尖套錐孔與外圈的同軸度誤差；e3尾座頂尖套與尾座孔配合間隙引起的向下偏移量；e4床身上安裝主軸箱和尾座的平導軌面的高度差。從以上分析知：車床主軸與尾座中心線等高性的裝配尺寸鏈如圖11所示。但由于e1、e2、e3、e4的數(shù)值相對A1、A2、A3、A0的誤差而言是較小