機(jī)械裝配連接設(shè)計(jì)的技術(shù)分析

張延平 修國策

【摘 要】制造業(yè)的多種產(chǎn)品必須以客戶的需求為目的進(jìn)行開發(fā)，是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息處理等技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物。隨著我國經(jīng)濟(jì)和工業(yè)水平的不斷進(jìn)步，作為工業(yè)設(shè)計(jì)過程中的主要內(nèi)容和重要環(huán)節(jié)的機(jī)械裝配連接設(shè)計(jì)也變得復(fù)雜與多樣化。機(jī)械裝配緊固件的連接定位和設(shè)計(jì)，對(duì)制造、裝配、運(yùn)輸、使用、維修等實(shí)際存在的問題有著關(guān)鍵影響。本文基于機(jī)械裝配連接過程中裝配設(shè)計(jì)的方法與準(zhǔn)則，探討機(jī)械裝配連接設(shè)計(jì)的技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械 裝配 連接 設(shè)計(jì)

機(jī)械裝配是把許多個(gè)機(jī)械零件按技術(shù)要求聯(lián)接或固定起來，其隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展逐漸完善。機(jī)械零件的裝配工藝與裝配質(zhì)量的高低及機(jī)械修理后質(zhì)量的好壞有密切關(guān)系，其設(shè)計(jì)過程正逐漸體現(xiàn)出自動(dòng)化、并行化、數(shù)字化、智能化和集成化的特點(diǎn)。裝配工藝的產(chǎn)品需求具有復(fù)雜化與多樣化的特點(diǎn)，應(yīng)嚴(yán)格按照裝配的技術(shù)要求進(jìn)行工作。

1機(jī)械裝配連接設(shè)計(jì)的技術(shù)概括

制造業(yè)的多種產(chǎn)品必須以客戶的需求為目的進(jìn)行開發(fā)，是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息處理等技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物。為達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、控制成本的目的，需嚴(yán)格控制企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。通過對(duì)產(chǎn)品的工作原理、結(jié)構(gòu)、尺寸、性能和材料等設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行從設(shè)計(jì)到裝配整個(gè)過程的模擬，可以加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品成本的控制。

（1）機(jī)械連接分為機(jī)械動(dòng)連接和機(jī)械靜連接，其連接不再只針對(duì)某個(gè)具體特征進(jìn)行設(shè)計(jì)。機(jī)械裝配連接根據(jù)具體的環(huán)境進(jìn)行定義，主要為機(jī)械靜連接。機(jī)械裝配連接與并行工程、集成制造和敏捷制造相比，可以分為可拆卸連接和不可拆連接。通過對(duì)各裝配體模型的干涉檢查，可縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期?；谥悄苣０暹M(jìn)行裝配孔的快速設(shè)計(jì)，對(duì)存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，可提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而有效提升企業(yè)對(duì)市場的應(yīng)變能力。為機(jī)械制造企業(yè)贏得發(fā)展的空間創(chuàng)造了條件。

（2）機(jī)械裝配連接設(shè)計(jì)技術(shù)是以保持正確的相對(duì)位置和相互關(guān)系并成為具有一定性能指標(biāo)的機(jī)械，以市場產(chǎn)品定制化和多樣化等需求為前提的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)。高質(zhì)量的零件若裝配工藝不當(dāng)，會(huì)對(duì)整個(gè)工程的設(shè)計(jì)研發(fā)效率產(chǎn)生重要的影響。理想化的機(jī)器是生產(chǎn)損耗小且維修率低并由廠家直接生產(chǎn)就能應(yīng)用的機(jī)器。為滿足市場不斷變化的需求，機(jī)械制造企業(yè)必須具有開發(fā)質(zhì)量高、成本低、服務(wù)好的機(jī)械裝配連接設(shè)計(jì)技術(shù)，從而提高產(chǎn)品開發(fā)成功率和市場響應(yīng)能力。

（3）利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，應(yīng)用智能模板能夠?qū)μ卣麝P(guān)系相似的多個(gè)裝配中的任意一個(gè)的創(chuàng)建過程進(jìn)行記錄。在對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能分析的基礎(chǔ)上創(chuàng)建設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并以參數(shù)形式實(shí)現(xiàn)裝配內(nèi)特征的幾何定位。對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品，通常使用CAD軟件創(chuàng)建零部件模型并進(jìn)行預(yù)裝配，從而極大提高了機(jī)械裝配連接的設(shè)計(jì)效率。使系統(tǒng)滿足裝配中模型干涉檢查的適時(shí)性要求，以適應(yīng)市場的變化。根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的特點(diǎn)定義基本的特征、裝配體素對(duì)和基本約束方式，實(shí)現(xiàn)模型的創(chuàng)建與機(jī)械裝配緊固件的連接定位和設(shè)計(jì)。對(duì)開發(fā)更好的機(jī)械產(chǎn)品具有重要的意義。

2機(jī)械裝配連接設(shè)計(jì)技術(shù)分析

通過對(duì)目前機(jī)械裝配連接技術(shù)如機(jī)械裝配連接前的準(zhǔn)備工作進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)模型的創(chuàng)建與機(jī)械裝配緊固件的連接定位和設(shè)計(jì)。根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的特點(diǎn)定義基本的特征、裝配體素與基本約束方式，研究適應(yīng)各種裝配連接環(huán)境的技術(shù)。我國機(jī)械裝配連接設(shè)計(jì)技術(shù)的研究重點(diǎn)是以保持正確的相對(duì)位置和相互關(guān)系，使能夠?yàn)闄C(jī)械制造企業(yè)贏得發(fā)展的空間，為企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供動(dòng)力。

2.1機(jī)械裝配連接前的準(zhǔn)備工作

機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的大部分產(chǎn)品部件都具有對(duì)稱性的特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)熟悉機(jī)械各零件的相互連接關(guān)系及裝配技術(shù)要求。這對(duì)提高部件的設(shè)計(jì)效率和機(jī)械裝配連接的速度都具有十分重要的作用。在此基礎(chǔ)上確定適當(dāng)?shù)难b配工作地點(diǎn)，使用對(duì)稱工具設(shè)計(jì)對(duì)稱特征。準(zhǔn)備好必要的設(shè)備、儀表、工具和裝配時(shí)所需的輔助材料。零件裝配前必須進(jìn)行清洗，減小配合件表面的磨損。將常用緊固件的裝配孔設(shè)計(jì)技術(shù)分類并根據(jù)不同的連接方式設(shè)計(jì)不同的裝配孔可選范圍，凡不合技術(shù)要求的零部件不能裝配。針對(duì)對(duì)稱特征的產(chǎn)品部件，零部件裝配前應(yīng)進(jìn)行檢查、鑒定。

2.2機(jī)械裝配連接的一般工藝要求

產(chǎn)品部件設(shè)計(jì)時(shí)研究人員使用現(xiàn)有的工具無法精準(zhǔn)捕捉隱藏基準(zhǔn)信息，因此裝配時(shí)應(yīng)注意裝配方法與順序。按照其基本特征和設(shè)計(jì)的要求建立對(duì)稱特征規(guī)則，采用合適的工具及設(shè)備。根據(jù)裝配連接的要求，制定裝配方法與順序。使用設(shè)計(jì)工具進(jìn)行交互式的設(shè)計(jì)工作，以利于裝配和減少配合表面的磨損。對(duì)每一個(gè)裝配連接孔都進(jìn)行定位，核對(duì)裝配間隙、過盈量（緊度）、靈活度、嚙合印痕是否滿足裝配技術(shù)要求。如果相同裝配連接孔的數(shù)量過多需對(duì)每個(gè)連接孔都進(jìn)行相同的定位和交互操作，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，避免裝后返工嚴(yán)重影響裝配連接過程的效率。在裝配前，應(yīng)對(duì)旋轉(zhuǎn)零件按要求進(jìn)行靜平衡或動(dòng)平衡試驗(yàn)，將整個(gè)裝配孔組的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行校核，合格后方能允許裝配。

2.3機(jī)械裝配連接的關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)械裝配連接過程中，對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的摩擦面均應(yīng)涂以潤滑油脂。針對(duì)裝配孔后期緊固件裝配的問題，一般采用與運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所用的緊固件相同。仔細(xì)檢查裝配孔類型和相似的裝配連接需求，防止有遺漏和未裝的零件。根據(jù)斜面和曲面的裝配設(shè)計(jì)要求將整個(gè)過程進(jìn)行封裝處理，安裝各種襯墊時(shí)允許涂抹機(jī)油以保證密封性。設(shè)計(jì)過程中充分利用常用的裝配孔連接設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，附設(shè)之鎖緊制動(dòng)裝置，如開口銷、彈簧墊圈、保險(xiǎn)墊片、制動(dòng)鐵絲。針對(duì)多組相同裝配孔存在的情況，必須按機(jī)械原定要求配齊，不得遺漏。滿足安裝面上各種類型孔的設(shè)計(jì)要求，避免將工具、多余零件密封在箱殼之中。

3結(jié)語

針對(duì)目前機(jī)械裝配連接設(shè)計(jì)的復(fù)雜與多樣化，實(shí)現(xiàn)模型的創(chuàng)建與機(jī)械裝配緊固件的連接定位和設(shè)計(jì)對(duì)研究適應(yīng)各種裝配連接環(huán)境的技術(shù)具有重要意義。機(jī)械裝配緊固件的連接定位和設(shè)計(jì)，對(duì)制造、裝配、運(yùn)輸、使用、維修等實(shí)際存在的問題有著關(guān)鍵影響。為機(jī)械制造企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供重要支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣維.基于CAD/CAE 混合模板庫的鍛壓機(jī)床快速設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法研究[D].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2014.

[2]蔣紅巖.飛機(jī)裝配型架骨架快速設(shè)計(jì)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2014.

[3]楊方飛.機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，2015.