機械裝配簡史

裝配技術是隨著對產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高和生產(chǎn)批量增大而發(fā)展起來的。機械制造業(yè)發(fā)展初期,裝配多用銼、磨、修刮、錘擊和擰緊螺釘?shù)炔僮?使零件配合和聯(lián)接起來。18世紀末期,產(chǎn)品批量增大,加工質(zhì)量提高,于是出現(xiàn)了互換性裝配。例如1789年,美國E.惠特尼制造1萬支具有可以互換零件的滑膛槍,依靠專門工夾具使不熟練的童工也能從事裝配工作,工時大為縮短。19世紀初至中葉,互換性裝配逐步推廣到時鐘、小型武器、紡織機械和縫紉機等產(chǎn)品。在互換性裝配發(fā)展的同時，還發(fā)展了裝配流水作業(yè)，至20世紀初出現(xiàn)了較完善的汽車裝配線。以后，進一步發(fā)展了自動化裝配（見機械裝配自動化）。

根據(jù)規(guī)定的技術要求，將零件或部件進行配合和連接，使之成為半成品或成品的過程，稱為裝配。機器的裝配是機器制造過程中最后一個環(huán)節(jié)，它包括裝配、調(diào)整、檢驗和試驗等工作。裝配過程使零件、套件、組件和部件間獲得一定的相互位置關系，所以裝配過程也是一種工藝過程。

機械裝配是機械制造中最后決定機械產(chǎn)品質(zhì)量的重要工藝過程。即使是全部合格的零件，如果裝配不當，往往也不能形成質(zhì)量合格的產(chǎn)品。簡單的產(chǎn)品可由零件直接裝配而成。復雜的產(chǎn)品則須先將若干零件裝配成部件，稱為部件裝配；然后將若干部件和另外一些零件裝配成完整的產(chǎn)品，稱為總裝配。產(chǎn)品裝配完成后需要進行各種檢驗和試驗，以保證其裝配質(zhì)量和使用性能；有些重要的部件裝配完成后還要進行測試。

常用的裝配工藝有：清洗、平衡、刮削、螺紋聯(lián)接、過盈配合聯(lián)接、膠接、校正等。此外，還可應用其他裝配工藝，如焊接、鉚接、滾邊、壓圈和澆鑄聯(lián)接等，以滿足各種不同產(chǎn)品結構的需要。

機械裝配清洗

應用清洗液和清洗設備對裝配前的零件進行清洗,去除表面殘存油污,使零件達到規(guī)定的清潔度。常用的清洗方法有浸洗、噴洗、氣相清洗和超聲波清洗等。浸洗是將零件浸漬于清洗液中晃動或靜置，清洗時間較長。噴洗是靠壓力將清洗液噴淋在零件表面上。氣相清洗則是利用清洗液加熱生成的蒸汽在零件表面冷凝而將油污洗凈。超聲波清洗是利用超聲波清洗裝置使清洗液產(chǎn)生空化效應，以清除零件表面的油污。

機械裝配平衡

對旋轉零部件應用平衡試驗機或平衡試驗裝置進行靜平衡或動平衡，測量出不平衡量的大小和相位，用去重、加重或調(diào)整零件位置的方法，使之達到規(guī)定的平衡精度。大型汽輪發(fā)電機組和高速柴油機等機組往往要進行整機平衡，以保證機組運轉時的平穩(wěn)性。

機械裝配刮削

在裝配前對配合零件的主要配合面常須進行刮削加工，以保證較高的配合精度。部分刮削工藝已逐漸被精磨和精刨等代替。

機械裝配螺紋聯(lián)接

用扳手或電動、氣動、液壓等擰轉工具緊固各種螺紋聯(lián)接件，以達到一定的緊固力矩。

過盈配合聯(lián)接 　應用壓合、熱脹（外聯(lián)接件）、冷縮（內(nèi)聯(lián)接件）和液壓錐度套合等方法，使配合面的尺寸公差為過盈配合的聯(lián)接件能得到緊密的結合。

機械裝配膠接

應用工程膠粘劑和膠接工藝聯(lián)接金屬零件或非金屬零件，操作簡便，且易于機械化。

機械裝配校正

裝配過程中應用長度測量工具測量出零部件間各種配合面的形狀精度如直線度和平面度等，以及零部件間的位置精度如垂直度、平行度、同軸度和對稱度等，并通過調(diào)整、修配等方法達到規(guī)定的裝配精度。校正是保證裝配質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

根據(jù)產(chǎn)品的裝配要求和生產(chǎn)批量,零件的裝配有修配、調(diào)整、互換和選配4種配合方法。

機械裝配修配法

裝配中應用銼、磨和刮削等工藝方法改變個別零件的尺寸、形狀和位置，使配合達到規(guī)定的精度，裝配效率低，適用于單件小批生產(chǎn)，在大型、重型和精密機械裝配中應用較多。修配法依靠手工操作，要求裝配工人具有較高的技術水平和熟練程度。

機械裝配調(diào)整法

裝配中調(diào)整個別零件的位置或加入補償件，以達到裝配精度。常用的調(diào)整件有螺紋件、斜面件和偏心件等；補償件有墊片和定位圈等。這種方法適用于單件和中小批生產(chǎn)的結構較復雜的產(chǎn)品，成批生產(chǎn)中也少量應用。

機械裝配互換法

所裝配的同一種零件能互換裝入，裝配時可以不加選擇，不進行調(diào)整和修配。這類零件的加工公差要求嚴格，它與配合件公差之和應符合裝配精度要求。這種配合方法主要適用于生產(chǎn)批量大的產(chǎn)品,如汽車、拖拉機的某些部件的裝配。

機械裝配選配法

對于成批、大量生產(chǎn)的高精度部件如滾動軸承等，為了提高加工經(jīng)濟性，通常將精度高的零件的加工公差放寬,然后按照實際尺寸的大小分成若干組,使各對應的組內(nèi)相互配合的零件仍能按配合要求實現(xiàn)互換裝配。

為保證有效地進行裝配工作，通常將機器劃分為若干能進行獨立裝配的裝配單元。

1、 零件：是組成機器的最小單元，由整塊金屬或其它材料制成的。

2、 套件（合件）：是在一個基準零件上，裝上一個或若干個零件構成的。是最小的裝配單元。

3、 組件：是在一個基準零件上，裝上若干套件及零件而構成的。如，主軸組件。

4、 部件：是在一個基準零件上，裝上若干組件、套件和零件而構成的。如，車床的主軸箱。 部件的特征：是在機器中能完成一定的、完整的功能。

按照裝配過程中裝配對象是否移動，分為固定式裝配和移動式裝配兩類。

機械裝配固定式裝配

在一個工作位置上完成全部裝配工序，往往由一組裝配工完成全部裝配作業(yè)，手工操作比重大，要求裝配工的水平高，技術全面。固定式裝配生產(chǎn)率較低，裝配周期較長，大多用于單件、中小批生產(chǎn)的產(chǎn)品以及大型機械的裝配。

機械裝配移動式裝配

把裝配工作劃分成許多工序，產(chǎn)品的基準件用傳送裝置支承，依次移動到一系列裝配工位上，由各工序的裝配工分別在各工位上完成。按照傳送裝置移動的節(jié)奏形式不同，有自由節(jié)奏裝配和強制節(jié)奏裝配。前者在各個裝配工位上工作的時間不均衡，所以各工位生產(chǎn)節(jié)奏不一致，工位間應有一定數(shù)量的半成品貯存以資調(diào)節(jié)；后者的裝配工序劃分較細，各裝配工位上的工作時間一致,能進行均衡生產(chǎn)。移動式裝配生產(chǎn)率高,適用于大批量生產(chǎn)的機械產(chǎn)品。

1、裝配精度：為了使機器具有正常工作性能，必須保證其裝配精度。機器的裝配精度通常包含三個方面的含義

（1） 相互位置精度：指產(chǎn)品中相關零部件之間的距離精度和相互位置精度。如平行度、垂直度和同軸度等。

（2） 相對運動精度：指產(chǎn)品中有相對運動的零部件之間在運動方向和相對運動速度上的精度。如傳動精度、回轉精度等。

（3） 相互配合精度：指配合表面間的配合質(zhì)量和接觸質(zhì)量。

2、裝配尺寸鏈

（1）裝配尺寸鏈的定義：在機器的裝配關系中，由相關零件的尺寸或相互位置關系所組成的一個封閉的尺寸系統(tǒng)，稱為裝配尺寸鏈。

（2）裝配尺寸鏈的分類：

1） 直線尺寸鏈：由長度尺寸組成，且各環(huán)尺寸相互平行的裝配尺寸鏈。2） 角度尺寸鏈：由角度、平行度、垂直度等組成的裝配尺寸鏈。

3） 平面尺寸鏈：由成角度關系布置的長度尺寸構成的裝配尺寸鏈，并且各環(huán)處于同一或彼此平行的平面內(nèi)。4）空間尺寸鏈：由位于三維空間的 尺寸構成的尺寸鏈。

（3）裝配尺寸鏈的建立方法

1） 確定裝配結構中的封閉環(huán)；

2） 確定組成環(huán)： 從封閉環(huán)的的一端出發(fā)，按順序逐步追蹤有關零件的有關尺寸，直至封閉環(huán)的另一端為止，而形成一個封閉的尺寸系統(tǒng)，即構成一個裝配尺寸鏈。

3）裝配尺寸鏈的計算： 主要有兩種計算方法：極值法和統(tǒng)計法。

3、保證裝配精度的四種裝配方法

保證裝配精度的方法可歸納權為：互換裝配法、選擇裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法四大類。

采用互換法裝配時，被裝配的每一個零件不需作任何挑選、修配和調(diào)整就能達到規(guī)定的裝配精度要求。用互換法裝配，其裝配精度主要取決于零件的制造精度。根據(jù)零件的互換程度，互換裝配法可分為完全互換裝配法和不完全互換裝配法，現(xiàn)分述如下：

機械裝配完全互換裝配法

(1)定義：在全部產(chǎn)品中，裝配時各組成環(huán)不需挑選或不需改變其大小或位置，裝配后即能達到裝配精度要求的裝配方法，稱為完全互換法。

(2)特點： 優(yōu)點： 裝配質(zhì)量穩(wěn)定可靠（裝配質(zhì)量是靠零件的加工精度來保證）；裝配過程簡單，裝配效率高（零件不需挑選，不需修磨）；易于實現(xiàn)自動裝配,便于組織流水作業(yè)；產(chǎn)品維修方便。 不足之處：當裝配精度要求較高，尤其是在組成環(huán)數(shù)較多時，組成環(huán)的制造公差規(guī)定得嚴，零件制造困難，加工成本高。

(3)應用： 完全互換裝配法適用于在成批生產(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器結構。

(4) 完全互換法裝配時零件公差的確定：

1） 確定封閉環(huán)： 封閉環(huán)是產(chǎn)品裝配后的精度，其要滿足產(chǎn)品的技術要求。封閉環(huán)的公差T0由產(chǎn)品的精度確定。 2） 查明全部組成環(huán)，畫裝配尺寸鏈圖： 根據(jù)裝配尺寸鏈的建立方法，由封閉環(huán)的一端開始查找全部組成環(huán)，然后畫出裝配尺寸鏈圖。

3） 校核各環(huán)的基本尺寸： 各環(huán)的基本尺寸必須滿足下式要求： Ao=ΣAi－ΣAi 即封閉環(huán)的基本尺寸等于所有增環(huán)的基本尺寸之和減去所有減環(huán)的基本尺寸之和。

4） 決定各組成環(huán)的公差： 各組成環(huán)的公差必須滿足下式的要求： To≥ΣTi 即各組成環(huán)的公差之和不允許大于封閉環(huán)的公差。 各組成環(huán)的平均公差Tp可按下式確定： Tp=To/m 式中：m----為組成環(huán)數(shù)。 各組成環(huán)公差的分配應考慮以下因素： a） 孔比軸難加工，孔的公差應比軸的公差選擇大一些；例如：孔、軸配合H7/h6。 b） 尺寸大的零件比尺寸小的零件難加工，大尺寸零件的公差取大一些； c） 組成環(huán)是標準件尺寸時，其公差值是確定值，可在相關標準中查詢。

5） 決定各組成環(huán)的極限偏差： a） 先選定一組成環(huán)作為協(xié)調(diào)環(huán)：協(xié)調(diào)環(huán)一般選擇易于加工和測量零件尺寸； b） 包容尺寸（如孔）按基孔制確定其極限偏差：即下偏差為0； c） 被包容尺寸（如軸）按基軸制確定其極限偏差：即上偏差為0。

6） 協(xié)調(diào)環(huán)的極限偏差的確定： 根據(jù)中間偏差的計算公式： △0=Σ△i－Σ△j 式中：△0---為封閉環(huán)的中間偏差，△0=（ES0 EI0）/2； Σ△i、Σ△j---分別為所有增環(huán)的中間偏差之和、所有減環(huán)的中間偏差之和。 求出協(xié)調(diào)環(huán)的中間偏差，再由協(xié)調(diào)環(huán)的公差求出上下偏差為： ES=△ T/2 EI=△－T/2 .

機械裝配選擇裝配法

1、 定義：是將裝配尺寸鏈中組成環(huán)的公差放大到經(jīng)濟可行的程度，然后選擇合適的零件進行裝配，以保證裝配精度要求的裝配方法，稱為選擇裝配法。

適用場合：裝配精度要求高，而組成環(huán)較少的成批或大批量生產(chǎn)。

2、 種類

直接選配法：

（1）定義：在裝配時，工人從許多待裝配的零件中，直接選擇合適的零件進行裝配，以保證裝配精度要求的選擇裝配法，稱為直接選配法。

（2）特點： 1）裝配精度較高； 2）裝配時憑經(jīng)驗和判斷性測量來選擇零件，裝配時間不易準確控制； 3）裝配精度在很大程度上取決于工人的技術水平。

分組選配法：

（1）定義：將各組成環(huán)的公差相對完全互換法所求數(shù)值放大數(shù)倍，使其能按經(jīng)濟精度加工，再按實際測量尺寸將零件分組，按對應的組分別進行裝配，以達到裝配精度要求的選擇裝配法，稱為分組選配法。

（2）應用：在大批大量生產(chǎn)中，裝配那些精度要求特別高同時又不便于采用調(diào)整裝置的部件，若用互換裝配法裝配，組成環(huán)的制造公差過小，加工很困難或很不經(jīng)濟，此時可以采用分組選配法裝配。

（3）一般要求：

1）采用分組法裝配最好能使兩相配件的尺寸分布曲線具有完全相同的對稱分布曲線，如果尺寸分布曲線不相同或不對稱，則將造成各組相配零件數(shù)不等而不能完全配套，造成浪費。

2）采用分組法裝配時，零件的分組數(shù)不宜太多，否則會因零件測量、分類、保管、運輸工作量的增大而使生產(chǎn)組織工作變得相當復雜。

（4）特點：主要優(yōu)點是：零件的制造精度不高，但卻可獲得很高的裝配精度；組內(nèi)零件可以互換，裝配效率高。不足之處是：增加了零件測量、分組、存貯、運輸?shù)墓ぷ髁?。分組裝配法適用于在大批大量生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)數(shù)少而裝配精度又要求特別高的機器結構。

機械裝配修配裝配法

1、定義：是將裝配尺寸鏈中各組成環(huán)按經(jīng)濟加工精度制造，裝配時，通過改變尺寸鏈中某一預先確定的組成環(huán)尺寸的方法來保證裝配精度的裝配法，稱為修配裝配法。

采用修配法裝配時，各組成環(huán)均按該生產(chǎn)條件下經(jīng)濟可行的精度等級加工，裝配時封閉環(huán)所積累的誤差，勢必會超出規(guī)定的裝配精度要求；為了達到規(guī)定的裝配精度，裝配時須修配裝配尺寸鏈中某一組成環(huán)的尺寸(此組成環(huán)稱為修配環(huán))。為減少修配工作量，應選擇那些便于進行修配的組成環(huán)做修配環(huán)。在采用修配法裝配時，要求修配環(huán)必須留有足夠但又不是太大的修配量。

2、特點：主要優(yōu)點是：組成環(huán)均可以加工經(jīng)濟精度制造，但卻可獲得很高的裝配精度。不足之處是：增加了修配工作量，生產(chǎn)效率低；對裝配工人的技術水平要求高。

3、應用： 修配裝配法適用于單件小批生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)數(shù)較多而裝配精度又要求較高的機器結構。

機械裝配調(diào)整裝配法

1、定義：裝配時用改變調(diào)整件在機器結構中的相對位置或選用合適的調(diào)整件來達到裝配精度的裝配方法，稱為調(diào)整裝配法。

調(diào)整裝配法與修配裝配法的原理基本相同。在以裝配精度要求為封閉環(huán)建立的裝配尺寸鏈中，除調(diào)整環(huán)外各組成環(huán)均以加工經(jīng)濟精度制造，由于擴大組成環(huán)制造公差累積造成的封閉環(huán)過大的誤差，通過調(diào)節(jié)調(diào)整件（或稱補償件）相對位置的方法消除，最后達到裝配精度要求。

調(diào)節(jié)調(diào)整件相對位置的方法有可動調(diào)整法、固定調(diào)整法和誤差抵消調(diào)整法等三種。

2、特點：主要優(yōu)點是：組成環(huán)均可以加工經(jīng)濟精度制造，但卻可獲得較高的裝配精度；裝配效率比修配裝配法高。不足之之處是要另外增加一套調(diào)整裝置。

3、應用：可動調(diào)整法和誤差抵消調(diào)整法適用于在小批生產(chǎn)中應用，固定調(diào)整法則主要適用于大批量生產(chǎn)。

一、 制定裝配工藝過程的基本原則

1、 保證產(chǎn)品的裝配質(zhì)量，以延長產(chǎn)品的使用壽命；

2、 合理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；

4、 盡量減少裝配工作的成本。

二、 制訂裝配工藝規(guī)程的步驟

1、 研究產(chǎn)品的裝配圖及驗收技術條件

（1） 審核產(chǎn)品圖樣的完整性、正確性；

（2） 分析產(chǎn)品的結構工藝性；

（3） 審核產(chǎn)品裝配的技術要求和驗收標準；

（4） 分析和計算產(chǎn)品裝配尺寸鏈。

2、 確定裝配方法與組織形式

（1） 裝配方法的確定：主要取決于產(chǎn)品結構的尺寸大小和重量，以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領。

（2） 裝配組織形式：

1） 固定式裝配：全部裝配工作在一固定的地點完成。適用于單件小批生產(chǎn)和體積、重量大的設備的裝配。

2） 移動式裝配：是將零部件按裝配順序從一個裝配地點移動到下一個裝配地點，分別完成一部分裝配工作，各裝配點工作的總和就是整個產(chǎn)品的全部裝配工作。適用于大批量生產(chǎn)。

3、 劃分裝配單元，確定裝配順序：

（1） 將產(chǎn)品劃分為套件、組件和部件等裝配單元，進行分級裝配；

（2） 確定裝配單元的基準零件；

（3） 根據(jù)基準零件確定裝配單元的裝配順序。

4、 劃分裝配工序：

（1） 劃分裝配工序，確定工序內(nèi)容（如清洗、刮削、平衡、過盈連接、螺紋連接、校正、檢驗、試運轉、油漆、包裝等）；

（2） 確定各工序所需的設備和工具；

（3） 制定各工序裝配操作規(guī)范：如過盈配合的壓入力等；

（4） 制定各工序裝配質(zhì)量要求與檢驗方法；

（5） 確定各工序的時間定額，平衡各工序的工作節(jié)拍。

5、 編制裝配工藝文件。

為保證機械產(chǎn)品的裝配質(zhì)量，有時要求裝配場所具備一定的環(huán)境條件，如裝配高精度軸承或高精度機床（如坐標鏜床、螺紋磨床等）的環(huán)境溫度必須保持20±1℃恒溫;對于裝配精度要求稍低的產(chǎn)品，裝配環(huán)境溫度要求可相應降低,如按季節(jié)變化規(guī)定為:夏季23±1℃，冬季17±1℃，既可保證裝配精度，又可節(jié)約能源。裝配環(huán)境濕度一般要求為45～65%。有些特別精密產(chǎn)品的裝配對空氣凈化程度有特殊要求，如超精微型軸承的裝配,要求每升空氣中含大于0.5微米塵埃的平均數(shù)不得多于3個。

裝配場所的采光應滿足裝配中識別最小尺寸的需要。還應按照不同情況采取防振、防噪聲和電磁屏蔽等特殊措施。對于重型精密機器，要求裝配基座有堅固的地基，以防止裝配過程中出現(xiàn)變形。裝配重型或大型零部件時，為了精確吊裝就位，應設置有超慢速的起重設備。

機械裝配的一般發(fā)展方向是：

①根據(jù)生產(chǎn)批量改進產(chǎn)品的結構設計，以改善產(chǎn)品的裝配工藝性；

②應用大功率超聲波清洗技術和裝置有效地清洗大型零件，以提高產(chǎn)品的清潔度；

③推廣和提高膠接技術，發(fā)展光孔上絲（螺釘直接擰入光孔）、無孔上絲（不另加工孔，螺釘直接擰入聯(lián)接件）等加工與裝配相結合的新工藝；

④在檢測和校正工作中，推廣應用光學、激光等先進技術，以提高產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性；⑤提高裝配工作的機械化自動化程度。

工程機械裝配與調(diào)試工

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內(nèi)容簡介

《機械裝配技術基礎(普通高等院校工程訓練系列教材)》共分6章，內(nèi)容包括機械裝配技術、極限與配合、裝配尺寸鏈、典型零件的裝配、傳動機構的裝配、發(fā)動機的裝配等，并以發(fā)動機為實例，圖文并茂，直觀易懂，特別是發(fā)動機的拆裝圖解形式完整，并輔以原理、結構說明，一目了然。 2100433B