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汽车制造工艺学主讲教师李峰机械工程系机械制造教研室汽车制造工艺学第1章汽车制造工艺过程概述第2章工件的定位和机床夹具第3章汽车零件的加工精度与表面质量第4章汽车拖拉机零件的一些典型加工方法第5章汽车零件的机械加工工艺规程制定(含结构工艺性)第6章尺寸链原理与应用第7章装配工艺规程设计(装配尺寸链)7-1概述一,装配工艺过程内容第7章装配工艺规程设计(装配尺寸链)机械产品的质量要求，必须由正确的设计，零件的制造精度、材质和处理的质量，以及装配精度等来保证。一台机器总是从设计开始，经过零件的加工最后装配而成。机械产品的装配是整个机械产品制造过程中的最后一个阶段，包括装配、调试、精度及性能检验、试车等工作。产品的装配质量在很大程度上决定机器的最终质量，对于产品的使用性能和使用寿命影响很大。如果装配不当，即使所有加工的零件都合格也难以获得符合质量要求的机械产品。机械产品装配工艺的基本任务就是在一定的生产条件下，装配出保证质量、有高生产率而又经济的产品。任何机器产品都是由零件装配而成的。如何从零件装配成机器，零件的精度和产品精度的关系以及达到装配精度的方法，这些都是装配工艺所要解决的基本问题。另外，通过机器的装配过程，可以发现机器设计和零件加工质量等所存在的问题，并加以改进，以保证机器的质量。研究装配工艺过程和装配精度，采用有效的装配方法，制订出合理的装配工艺规程，对保证产品的质量有着十分重要的意义，对提高产品设计的质量有很大的影响。对装配工艺的基本要求是：装配质量符合规定的技术要求，生产周期短、劳动生产率高、成本低、装配劳动量小，装配操作方便。生产类型是决定装配工艺特征的重要因素。生产类型不同，装配方法、工艺过程，所用设备及工艺装备，生产组织形式等也不同。二,装配工作的主要内容1.清洗进入装配的零件必须先进行清洗，以除去在制造、贮存、运输过程中所粘附的切屑、油脂、灰尘等。部件、总成在运转磨合后也要清洗。清洗对于保证和提高装配质量，延长产品的使用寿命有着重要意义。2．平衡旋转体的平衡是装配过程中一项重要工作。特别是对于转速高，运转平稳性要求高的机器，对其零、部件的平衡要求更为严格，平衡工作更为重要。旋转体的平衡有静平衡和动平衡两种方法。对于盘状旋转体零件，如皮带轮、飞轮等，一般只进行静平衡，对于长度大的零件，如曲轴，传动轴等，必须进行动平衡。旋转体内的不平衡质量可用加工去除法进行平衡，如钻、铣、磨、锉、刮等。也可用加配质量法进行平衡，如螺纹连接、铆接、补焊、胶接，喷涂等方法。3．过盈连接连接：（1）可拆卸连接（螺纹连接、键连接）。（2）不可拆卸连接（如：焊接、压配）机器中的轴孔配合，有很多采用过盈连接。对于过盈连接件，在装配前应保持配合表面的清洁。常用的过盈连接装配方法有压入法和热胀(或冷缩)法。4．螺纹连接在机器装配过程中，广泛采用螺纹连接，对螺纹连接的要求是：1）螺栓杆部不产生弯曲变形，螺栓头部、螺母底面与被联接件接触良好。2）被联接件应均匀受压，互相紧密贴合，联接牢固。3）根据被联接件形状、螺栓的分布情况，按一定顺序逐次(一般为2～3次)拧紧螺母。螺纹连接的质量，除受有关零件的加工精度影响外，与装配技术有很大关系。如拧紧的次序不对，施力不均，零件将产生变形，降低装配精度，造成漏油、漏气、漏水等。运动部件上的螺纹连接，若拧紧力达不到规定数值，将会松动，影响装配质量，严重时会造成事故。因此，对于重要的螺纹连接，必须规定拧紧力的大小。螺纹连接中控制拧紧力的方法按原理可以分为以下几种：（1）控制扭矩法用电动机驱动的工具、扳手或用一个限制扭矩装置的手动工具来控制扭矩。（2）控制旋转角法先按一初始扭矩预紧，使工件相互贴紧后，再从此扭矩值开始旋转一个预先确定的角度。（3）控制屈服点法由电动机驱动的螺纹拧紧工具输出测量值，由这些值构成旋转角——扭矩曲线，当达到螺栓屈服点时，即发出信号使螺栓扳手停止。国外，有的使用由计算机控制的扭矩系统，可同时控制和显示多轴扳手的扭矩值，较好地控制了螺纹连接的拧紧力。5．校正所谓校正，是指各零部件本身或相互之间位置的找正及相应的调整工作。即校正、调整与配作（适合于装配精度高、或者单件小批生产，即不是完全互换装配法时，需进行的工作。）。这也是装配时要做的工作。除上述装配工作的基本内容外，部件或总成以至整个产品装配中和装配后的检验、试运转，油漆、包装等也属于装配工作，应相应考虑安排。三,装配精度与零件加工精度的关系•机器装配精度可分为以下几个部分：•(1)几何精度•(2)运动精度•(3)接触精度几何精度几何精度是指尺寸精度和相对位置精度。尺寸精度反映了装配中各有关零件的尺寸和装配精度的关系。相对位置精度反映了装配中各有关零件的相对位置精度和装配相对位置精度的关系。几何精度如：机器产品中。零部件间的距离精度，导轨间的垂直度、平行度、主轴与导轨间的位置精度等。装配要求：后顶尖中心比前顶尖的中心高0.06mm。顶尖高度尾架底板高度运动精度包括回转精度、运动精度和传动精度。回转精度是指机器回转部件的径向跳动和轴向窜动。例如主轴、回转工作台的回转精度，通常都是重要的装配精度。回转精度主要和轴类零件轴颈处的精度、轴承的精度、箱体轴孔的精度有关。运动精度：如：车床溜板移动在水平面内的直线度传动精度是指机器传动件之间的运动关系。例如转台的分度精度、滚齿时滚刀与工件间的运动比例、车削螺纹时车刀与工件间的运动关系都反映了传动精度。另外，由于机器在工作时有力和热的作用，因此传动精度不仅有静态精度，而且有动态精度。接触精度接触精度是指两配合表面，接触表面和连接表面间达到规定的接触面积大小与接触点分布情况。它影响接触刚度和配合质量、配合性质的稳定性。如：锥体配合、齿轮配合和导轨面之间均有接触精度要求如：车床溜板移动在水平面内的直线度，主要与溜板所借以移动的床身导轨本身的直线度和几何形状有关。其次与溜板和床身导轨面间的配合接触质量有关。又如：尾座移动对溜板移动的平行度要求主要取决于导轨的平行度，此外还与导轨面间的配合接触质量有关。四．零件精度和装配精度的关系零件的精度和机器的装配精度有着密切的关系。机器中有些装配精度往往只和一个零件有关，要保证该项装配精度只要保证该零件的精度即可，俗称“单件自保”。而有些装配精度则和几个零件有关，要保证该项装配精度则必须同时保证这些零件的相关精度，这种情况比较复杂，要用装配尺寸链来解决。机器装配精度的要求提出了相关零件相关精度的要求，而相关零件的相关精度的确定又与生产量和装配方法有关。装配方法不同，对相关零件的精度要求也不同。大量生产时，装配多采用完全互换法，零件的互换性要求较高，从而零件的精度要求较高，这样才能达到装配精度及生产节拍。单件小批生产时，多用修配法进行装配，零件的精度可以低些，靠装配时的修配来达到装配精度。至于各相关零件的精度等级，不一定是相同的，可根据尺寸大小和加工难易程度来决定。五．影响装配精度的因素(1)零件的加工精度机器的精度最终是在装配时达到的，保证零件的加工精度，其目的在于保证机器的装配精度，因此零件的精度和机器的装配精度有着密切的关系。一般来说，零件的精度愈高装配精度愈容易保证，但并不是零件精度愈高愈好，这样会增加产品的成本，并且造成一定的浪费，应该根据装配精度来分析、控制有关零件的精度。(2)零件之间的配合要求和接触质量零件之间的配合要求是指配合面间的间隙量或过盈量，它决定了配合性质。零件之间的接触质量是指配合面或连接表面之间的接触面积大小和接触位置的要求，它主要影响接触刚度即接触变形，同时也影响配合性质。(3)力、热、内应力等所引起的零件变形零件在机械加工和装配中，由于力、热、内应力等所产生的变形，对装配精度有很大的影响。零件产生变形的原因很多，有些零件在机械加工后是合格的，但由于装配不当，如装配过程中的碰撞、压配合所产生的变形就会影响装配精度。有些产品在装配时，由于零件本身自重产生变形，从而影响装配精度。有些产品在装配时精度是合格的，但由于零件加工时零件的表层和里层有内应力，这种零件装配后经过一段时间或外界条件有变化时可能产生内应力变形，影响装配精度。(4)旋转零件的不平衡旋转零件的平衡在高速旋转的机械中已经愈来愈受到重视，作为必要工序在工艺中进行安排。如发动机的曲轴和离合器、电机的转子及一些高速旋转轴等都要进行动平衡，以便在装配时能保证装配精度，使机器能正常工作，同时还能降低噪音。六．保证装配精度的方法（1）互换装配法零件加工完毕经检验合格后，在装配时不经任何调整和修配就可以达到要求的装配精度，这种装配方法就是互换法。互换法中，又分为完全互换法和不完全互换法。利用装配尺寸链来达到装配精度的工艺方法一般可以分为四类：即互换装配法、选择装配法、调整装配法和修配装配法。1）完全互换法合格的零件在进入装配时，不经任何选择、调整和修配，就可以达到装配精度，称之为完全互换法。这就是说，当所有的增环零件都出现最大值(或所有的增环零件都出现最小值)，所有的减环零件都出现最小值(或所有的减环零件都出现最大值)时，装配精度也应该合格（或者各有关零件公差总和小于等于装配公差）,这样就实现了完全互换。完全互换法的特点是：装配容易，工人技术水平要求不高，装配生产率高；装配时间定额稳定，易于组织装配流水线生产，企业之间的协作与备品问题易于解决。由于完全互换法装配是用极值法来计算尺寸链，其封闭环的公差与各组成环的公差之间的关系是,当环数多时，各组成环的公差就较小，使零件加工精度提高，加工困难，甚至不可能达到。因此这种装配方法多用于精度不是太高的少环装配尺寸链。用完全互换法装配就是用极值法来解装配尺寸链，对于装配尺寸链，大多数情况下碰到的是已知封闭环尺寸和公差，需求解各组成环尺寸和公差的问题，可用等公差法、等精度法或经验法来确定各组成环的公差(即零件的尺寸及公差)。2）不完全互换法当装配精度要求较高而尺寸链的组成环又较多时，如用完全互换法装配，则势必使得各组成环的公差很小，造成加工困难。用极值法分析，装配时所有的零件同时出现极大极小值的概率是很小的,因此可以舍弃这些情况，将组成环的公差适当加大，装配时有为数不多的组件、部件或机械制品装配精度不合格，留待以后再分别进行处理，这种装配方法称之为不完全互换法。不完全互换法的基本理论就是用统计法，即按照所有零件出现尺寸分布曲线的状态来处理。如封闭环的尺寸分布为正态分布曲线，其尺寸分散范围±3σ，则制品的合格品率有99.73％，也就是有0.27％的制品不能达到装配精度要求或不能装配。可知用不完全互换法时，组成环的公差可以加大倍，这对于环数较多的尺寸链，其效果是非常显著的。m:组成环环数m不完全互换法的特点是可以扩大组成环的公差并保证封闭环的精度，但有部分制品要进行返修，因此多用于生产节奏不是很严格的大批量生产中。完全互换法(极值法):不完全互换法(概率法):mTmmTmmTTi000mTTi0(2)选择装配法选择装配法是在成批或大量生产中，将产品配合副经过选择进行装配以达到装配精度的方法。在成批或大量生产条件下，若组成零件不多而装配精度很高时，如果采用完全互换法，将会使零件的公差值过小，不仅会造成加工困难，甚至会超过加工的现实可能性。在这种情况下，就不能只依靠零件的加工精度来保证装配精度。这时可以采用选择装配法，将配合副中各零件的公差放大，然后通过选择合适的零件进行装配，以保证规定的装配精度。选择装配法按其形式不同可分为三种；直接选配法、分组装配法和复合选配法。1)直接选配法直接选配法即在装配时，由装配工人直接从待装配的零件中选择合适的零件进行装配，以满足装配精度的方法。这种装配方法的优点是简单，但装配质量在很大程度上取决于装配工人的技术水平，而且工时也不稳定，不适宜用于节拍要求严格的流水装配线。2)分组装配法当封闭环的精度要求很高，用完全互换法或不完全互换法解装配尺寸链时，组成环的公差非常小，使加工十分困难而又不经济。这时可将组成环公差增大若干倍(一般为3～6倍)，使组成环零件能按经济公差加工，然后再将各组成环按原公差大小分组，按相应组进