機械裝配：決定機械產品質量的重要工藝過程
更新時間：2024-06-21 17:29:22作者：佚名
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機械組裝
將零件或部件按規定的技術要求進行配裝、連接，使之成為半成品或成品的過程叫裝配。機器的裝配是機器制造過程中的最后一個環節，它包括裝配、調整、檢查和試驗等。裝配過程使零件、成套設備、部件與零件獲得一定的相對位置關系，所以裝配過程也是一個過程。
機械裝配是機械制造中的一個重要工序，最終決定機械產品質量。即使所有合格零件裝配不當，也往往不能形成合格的產品。簡單的產品可直接由零件組裝而成。復雜的產品必須先將若干個零件組裝成部件，這叫部件裝配；然后再將若干個部件和其它零件組裝成完整的產品，這叫總裝配。產品組裝后，需進行各種檢查和試驗，以保證其裝配質量和性能；一些重要的零部件在裝配后還必須進行試驗。
簡史報告
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組裝內容
裝配技術隨著產品質量要求的不斷提高和生產批量的增大而得到發展。在機械制造業發展的早期，裝配多靠銼、磨、刮、錘擊和擰緊螺釘使零件配合連接起來。18世紀末，產品批量增大，加工質量提高，于是出現了可互換裝配。如1789年，美國的E.惠特尼用可互換的零件制造了10000支滑膛槍。借助于專用夾具，不熟練的童工也可從事裝配工作，大大縮短了工時。19世紀初至中期，可互換裝配逐漸推廣到鐘表、輕武器、紡織機械和縫紉機等產品上。在可互換裝配發展的同時，裝配流水線作業也得到了發展，到20世紀初，出現了比較完整的汽車裝配流水線。后來，自動化裝配得到進一步發展（見機械裝配自動化）。
基本內容廣播
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常見的裝配工藝有：清理、平衡、刮研、螺紋連接、過盈配合連接、膠接、校正等，此外還可應用焊接、鉚接、滾壓、壓圈、鑄造連接等其他裝配工藝，以滿足各類產品結構的需要。
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產品組裝
裝配前用清洗液和清洗設備對零件進行清洗，除去表面殘留的油污，使零件達到規定的清潔度。常見的清洗方法有浸泡清洗、噴淋清洗、氣相清洗和超聲波清洗。浸泡清洗是將零件浸入清洗液中搖晃或靜置，清洗時間相對較長。噴淋清洗是將清洗液在壓力下噴灑在零件表面。氣相清洗是利用清洗液加熱后產生的蒸汽凝結在零件表面，將油污清洗干凈。超聲波清洗是利用超聲波清洗設備使清洗液產生空化效應，除去零件表面的油污。
平衡
利用平衡試驗機或平衡試驗裝置對旋轉部件進行靜平衡或動平衡，測量不平衡量的大小和相位，通過去除配重、增加配重或調整部件位置等方式達到規定的平衡精度。大型汽輪發電機組、高速柴油機等往往需要整機平衡，以保證機組運行時的穩定性。
抓取
在裝配前，配合零件的主要配合表面往往需經過刮削加工，以保證較高的配合精度，部分刮削工序已逐漸被精磨、精刨所取代。
螺紋連接
使用扳手或電動、氣動、液壓或其他扭動工具，對各種螺紋連接進行緊固，以達到一定的緊固扭矩。
過盈配合連接采用壓配、熱膨脹（外連接）、冷縮（內連接）和液壓錐度配合等方法，使具有過盈配合的配合面尺寸公差的連接件緊密結合。
膠合
使用工程膠粘劑及粘接工藝連接金屬件或非金屬件操作簡單，易于實現機械化。
更正
在裝配過程中，用長度量具測量零件間各種配合面的形狀精度，如直線度、平面度等，以及零件間的垂直度、平行度、同軸度、對稱度等位置精度，并通過調整、修理等達到規定的裝配精度。校準是保證裝配質量的重要環節。
裝配方法分類報告
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根據產品的裝配要求和生產批次，零件的裝配方法有修復、調整、互換和選擇四種。
修復方法
裝配時，通過銼、磨、刮等方法改變各個零件的尺寸、形狀和位置，以達到所要求的精度。裝配效率低，適用于單件小批生產，廣泛應用于大型、重型、精密機械裝配。修配方法依靠手工操作，要求裝配工人具有較高的技術水平和熟練程度。
調整方法
裝配時，通過調整個別零件的位置或增加補償件來達到裝配精度。常用的調整件有螺紋件、傾斜件、偏心件等；補償件有墊片、定位環等。此方法適用于結構復雜產品的單件、中小批量生產，也用于小批量生產。
互換方法
相同的零件可以互換裝配，裝配時不需選擇、調整或修理。此類零件的加工公差要求嚴格，其公差與配合零件的公差之和應滿足裝配精度要求。這種配合方式主要適用于汽車、拖拉機等生產量較大的產品的某些零部件的裝配。
匹配方法
對于成批、大批量生產的高精度零件，如滾動軸承，為了提高加工經濟性，通常將高精度零件的加工公差放寬，然后按其實際尺寸分成幾組，使得各對應組內的配套件仍能按配合要求進行互換裝配。
裝配過程報告
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為了保證高效的裝配工作，通常將機器分成多個可獨立裝配的裝配單元。
1.零件：機器的最小單位，由一整塊金屬或其他材料制成。
2.套件（組裝件）：由一個或多個零件安裝在基礎件上而組成，是最小的組裝單位。
3.總成：由若干個安裝在基座上的套件及零件組成，例如主軸組件。
4、零部件：由若干個零件、套件和部件安裝在一個基礎部件上而組成。例如車床的主軸箱。零部件的特點：在機床中能完成一定的、完整的功能。
生產組織報告
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組裝過程
根據裝配過程中裝配對象是否移動，分為固定裝配和移動裝配兩大類。
固定組裝
全部裝配工序在一個工位上完成，往往一組裝配工完成全部裝配工作。手工作業比例大，要求裝配工人有較高的技能和綜合技術。固定裝配生產率低，裝配周期長。多用于產品的單件、中小批生產及大型機械裝配。
移動組裝
裝配工作分為很多工序，產品的基準件由傳送帶支撐，依次移動到一系列的裝配工位機械工藝技術，各工序的裝配工人在各個工位上完成工作。根據傳送帶運動節奏的不同，又有自由節奏裝配和強制節奏裝配。前者各裝配工位工作時間不均勻，因此各工位的生產節奏不一致，工位間需儲存一定量的半成品以備調整；后者裝配工序分工更細，各裝配工位工作時間一致，可實現均衡生產。移動裝配生產率高，適用于大批量生產的機械產品。
裝配精度報告
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1、裝配精度：為了使機器有正常的工作性能，必須保證它的裝配精度。機器的裝配精度通常包括三個方面：
（1）相互位置精度：指產品中相關零件之間的距離精度和相互位置精度，如平行度、垂直度、同軸度等。
（2）相對運動精度：指產品中相對運動的零部件之間的運動方向、相對運動速度的精度，如傳動精度、旋轉精度等。
（3）互配合精度：指配??合面之間的配合質量和接觸質量。
2.裝配尺寸鏈
（1）裝配尺寸鏈定義：在機器的裝配關系中，由有關零件的尺寸或相對位置關系構成的封閉的尺寸體系稱為裝配尺寸鏈。
（2）裝配尺寸鏈分類：
裝配車間
1）線性尺寸鏈：由長度尺寸組成的裝配尺寸鏈，各環尺寸相互平行。 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：由按一定角度排列的長度尺寸組成的裝配尺寸鏈，各環在同一平面內或相互平行。 4）空間尺寸鏈：由位于三維空間內的尺寸組成的尺寸鏈。
（3）裝配尺寸鏈的建立方法
1）確定裝配結構中的閉環；
2）確定零部件環：從閉合環的一端出發，按順序一步步跟蹤相關零件的有關尺寸，直至閉合環的另一端，這樣就形成了一個閉合的尺寸體系，即裝配尺寸鏈。
3）裝配尺寸鏈的計算：計算方法主要有極值法和統計法兩種。
3.四種裝配方式機械工藝技術，保證裝配精度
保證裝配精度的方法可歸納為四類：互換裝配法、選擇裝配法、修配裝配法和調整裝配法。
采用互換方法裝配時，各裝配零件不需經過任何選擇、修理和調整，就能達到規定的裝配精度要求。采用互換方法裝配時，其裝配精度主要取決于零件的制造精度。根據零件的互換程度，互換裝配方法可分為完全互換裝配方法和不完全互換裝配方法，分別敘述如下：
完全可互換組裝
（1）定義：凡是產品裝配時無須選擇零部件圈或改變其尺寸或位置，裝配后便能達到裝配精度要求的裝配方法，都叫完全互換方法。
（2）特點：優點：裝配質量穩定可靠（裝配質量靠零件的加工精度來保證）；裝配工序簡單，裝配效率高（不需選件、不需磨削）；易實現自動裝配，便于組織裝配流水線；產品維修方便。缺點：當裝配精度要求高，特別是部件圈數多時，對部件圈的制造公差有嚴格的規定，零件制造難度大，加工成本高。
（3）應用：全互換裝配方法適用于成批生產和大量生產中部件環數較少或部件環數較多但裝配精度要求不高的機器結構裝配。
（4）采用完全互換法確定裝配過程中零件公差：
1）確定閉環：閉環是產品裝配后的精度，必須滿足產品的技術要求。閉環的公差T0由產品的精度決定。2）找出所有的零部件環，畫出裝配尺寸鏈圖：按照建立裝配尺寸鏈的方法，從閉環的一端開始找出所有的零部件環，然后畫出裝配尺寸鏈圖。
3）檢查各環的基本尺寸：各環的基本尺寸必須滿足下列要求：Ao=ΣAi-ΣAi 即封閉環的基本尺寸等于所有加環的基本尺寸和減所有減環的基本尺寸和。
4）確定各部件環的公差：各部件環的公差必須滿足下列要求：To≥ΣTi 即各部件環的公差之和不允許大于閉合環的公差。各部件環的平均公差Tp可按下式確定：Tp=To/m 式中：m----為部件環數。各部件環公差的分配應考慮下列因素：a）孔比軸加工困難，孔的公差應大于軸的公差；例如：孔與軸的配合為H7/h6。b）大尺寸零件比小尺寸零件加工困難，大尺寸零件的公差較大；c）當部件環為標準零件尺寸時，其公差值為一個固定值，可查閱有關標準。
5)確定各部件套圈的極限偏差：a)先選定一組套圈作為配合套圈：配合套圈一般選擇便于加工和測量零件尺寸的；b)按基本孔制確定內含尺寸（如孔）的極限偏差：即取下偏差為0；c)按基本軸制確定內含尺寸（如軸）的極限偏差：即取上偏差為0。
6）配合環極限偏差的確定：根據中間偏差的計算公式：△0=Σ△i－Σ△j 式中：△0---為閉環中間偏差，△0=（ES0+EI0）/2；Σ△i、Σ△j---分別為所有增環中間偏差之和、所有減環中間偏差之和。計算配合環的中間偏差，再根據配合環的公差計算出上、下偏差：ES=△+T/2 EI=△－T/2。
選擇組裝方式
1、定義：把裝配尺寸鏈中零部件環節的公差擴大到經濟可行的程度，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方法。
適用場合：批量或大批量生產，裝配精度要求高，零件環數較少。
2. 類型
直接匹配法：
（1）定義：裝配時，工人從眾多待裝配的零件中直接選取合適的零件，以保證裝配精度要求，這種選取裝配方法叫直接選擇法。
（2）特點：1）裝配精度高；2）裝配時根據經驗和判斷測量來選擇零件，裝配時間難以準確控制；3）裝配精度在很大程度上取決于工人的技術水平。
群組搭配方式：
（1）定義：把各部件圈的公差相對于按完全互換法求得的數值擴大數倍，使其能以經濟精度加工，然后按實際測量的尺寸將零件分組，按相應的組別裝配，以達到裝配精度要求的選擇裝配方法稱為成組選擇法。
（2）應用：在大批量生產中，裝配精度要求特別高，但不方便采用調整裝置的零件時，如果采用互換裝配法，則部件套圈的制造公差太小，加工就很困難或不經濟。此時可采用成組選取法進行裝配。
（3）一般要求：
1）采用分組方式裝配時，最好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同或不對稱，將導致各組配配件數量不對等，不能充分匹配，造成浪費。
2）采用分組方法進行裝配時，零件組數不宜過多，否則將因零件計量、分類、保管、運輸等工作量的增加，使生產組織工作變得相當復雜。
（4）特點：主要優點是：零件的制造精度不高，但能達到較高的裝配精度；組內零件可以互換，裝配效率高。缺點是：增加了零件測量、分組、儲存、運輸的工作量。成組裝配方法適用于大批量生產中零部件數量較少、裝配精度要求特別高的機械結構的裝配。
修理及裝配方法
1、定義：裝配尺寸鏈中各部件圈均按經濟加工精度制造，在裝配時靠改變尺寸鏈中某一預定部件圈尺寸來保證裝配精度的裝配方法稱為修配裝配方法。
采用修配方法裝配時，各部件環均按生產條件下經濟可行的精度等級加工而成。封閉環在裝配過程中的累積誤差必然會超過規定的裝配精度要求。為達到規定的裝配精度，裝配時必須對裝配尺寸鏈中某一部件環的尺寸進行修配（此部件環稱為修配環）。為減少修配工作量，應選擇易于修復的部件環作為修配環。采用修配方法裝配時，修配環必須具有足夠但不宜過大的修配量。
2、特點：主要優點是能以經濟的精度加工制造部件套圈，并能獲得較高的裝配精度。缺點是：增加了修理工作量，生產效率低，對裝配工人的技術水平要求較高。
3、應用：修配法適用于單件小批量生產中部件圈數較多、裝配精度要求較高的機器結構裝配。
調整裝配方法
1、定義：裝配時改變調整零件在機器結構中的相對位置或選擇適當的調整零件以達到裝配精度的裝配方法稱為調整裝配方法。
調整裝配法與修配裝配法的原理基本相同，在以裝配精度要求建立為閉環的裝配尺寸鏈中，除調整環外，其余部件環均按加工經濟精度制造，通過調整調整件（或補償件）的相對位置，消除部件環制造公差積累而引起的閉環過大誤差，最終滿足裝配精度要求。
調整部件相對位置的調整方法有三種：移動調整法、固定調整法和誤差補償調整法。
2、特點：主要優點是：能以經濟的精度加工制造部件套圈，并能獲得較高的裝配精度；裝配效率比修配法高。缺點是須增設一套額外的調節裝置。
3、適用范圍：移動調整法和誤差補償調整法適用于小批量生產，固定調整法主要適用于大批量生產。
流程規范報告
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1.制定裝配工藝基本原則
1、保證產品的裝配質量，延長產品的使用壽命；
2、合理安排裝配順序和工序，最大限度減少鉗工的體力勞動，縮短裝配周期，提高裝配效率；
3.盡量減少裝配面積；
4.盡量減少裝配工作的成本。
2.制定裝配工藝規范的步驟
1.研究產品裝配圖及驗收技術條件[1]
（1）審查產品圖紙的完整性、正確性；
（2）分析產品的結構工藝性；
（3）審查產品裝配的技術要求和驗收準則；
（4）分析計算產品裝配尺寸鏈。
2.確定裝配方式及組織形式
（1）裝配方式的確定：主要取決于產品結構的尺寸、重量，以及產品的生產程序。
（2）大會組織形式：
1）固定裝配：全部裝配工作在固定位置完成。適用于單件小批量生產及大型、重型設備的裝配。
2）移動裝配：將零件按順序從一個裝配位置移動到下一個裝配位置，單獨完成一部分裝配工作。各裝配點的工作量之和就是整個產品的總裝配工作量。適用于大批量生產。
3.劃分裝配單元，確定裝配順序：
（1）將產品劃分為套件、部件、零件等裝配單元，進行分級裝配；
（2）確定裝配單元的參考部件；
（3）根據參考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，確定工序內容（如清潔、刮研、平??衡、過盈連接、螺紋連接、校準、檢查、試運行、噴漆、包裝等）；
（2）確定每個工序所需的設備和工具；
（3）制定各工序裝配操作規范：如過盈配合的壓入力等；
（4）制定各工序的裝配質量要求及檢驗方法；
（5）確定各工序的工時定額，平衡各工序的工作節奏。
5.編制裝配工藝文件。
環境狀況報告
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為了保證機械產品的裝配質量，裝配現場有時要求具備一定的環境條件。例如裝配高精度軸承或高精度機床（如坐標鏜床、螺紋磨床等）的環境溫度必須保持恒溫20±1℃；對裝配精度要求稍低的產品，裝配環境溫度要求可根據季節變化相應降低，如夏季為23±1℃，冬季為17±1℃，這樣既能保證裝配精度，又能節約能源。裝配環境濕度一般要求為45-65%。一些特別精密的產品裝配對空氣凈化程度有特殊要求，例如超精密微型軸承裝配要求每升空氣中大于0.5微米的塵埃粒子平均數不超過3個。
裝配現場的照明應滿足裝配時識別最小尺寸的需要。還應根據不同情況采取防振、防噪、電磁屏蔽等特殊措施。對于重型精密機器，要求裝配底座有牢固的基礎，以防止裝配時變形。裝配重型或大型零件時，應安裝超慢速起重設備，以便精確起吊到位。
發展趨勢報告
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機械裝配的總體發展方向是：
①根據生產批次改進產品的結構設計，改進產品的裝配工藝；
②采用大功率超聲波清洗技術和設備，對大型部件進行有效清洗，提高產品的清潔度；
③推廣和改進膠接技術，發展加工與裝配相結合的新工藝，如光滑孔螺紋加工（將螺釘直接旋入光滑孔中）、無孔螺紋加工（不加工孔，直接將螺釘旋入連接件中）等；
④在檢測與校正工作中，推廣應用光學、激光等先進技術，提高產品質量和穩定性；⑤提高裝配工作的機械化、自動化水平。