《機械制造工藝學(xué)》PPT課件.ppt

1,第5章 機器裝配工藝,裝配工藝規(guī)程制定,本章要點,裝配工藝方法,裝配尺寸鏈,自動裝配,2,本章概述,通過學(xué)習(xí)掌握裝配的基本概念及裝配精度等零件精度的關(guān)系。了解生產(chǎn)類型與裝配方法的關(guān)系，熟練掌握裝配尺寸鏈的組成，建立計算方法，了解裝配工藝規(guī)程制定的原則、內(nèi)容和步驟。,掌握機器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性，具備正確計算裝配尺寸鏈的方法。,裝配尺寸鏈,3,第五章 機器裝配工藝 Machine Assembling,機械制造工藝學(xué),4,一、機器裝配的基本概念,機器裝配,機械裝配是按規(guī)定的精度和技術(shù)要求，將構(gòu)成機器的零件結(jié)合成組件、部件和產(chǎn)品的過程。裝配是機器制造中的后期工作，是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。,機器裝配基本作業(yè),機器裝配精度,5,一、機器裝配的基本概念,機器裝配精度分析,影響裝配精度的因素 零件的加工精度（與多個零件精度有關(guān)，圖6-1）,裝配方法與裝配技術(shù) 零件間的接觸質(zhì)量 力、熱、內(nèi)應(yīng)力引起的零件變形 旋轉(zhuǎn)零件的不平衡,6,一、機器裝配的基本概念,裝配工藝系統(tǒng)圖,為了便于裝配，通常將機器分成若干個獨立的裝配單元。圖裝配單元通?？蓜澐譃槲鍌€等級，即零件、套件、組件、部件和機器（圖6-2),7,一、機器裝配的基本概念,套件與組件,在一個基準零件上，裝上一個或若干個零件就構(gòu)成了一個套件，它是最小的裝配單元。每個套件只有一個基準零件，它的作用是聯(lián)接相關(guān)零件和確定各零件的相對位置。為形成套件而進行的裝配工作稱為套裝。 套件可以是若干個零件永久性聯(lián)接（焊接或鉚接等）或是連接在一個基準零件上少數(shù)零件的組合。套件組合后，可能還要需要加工。為形成套件而進行的裝配工作稱為套裝。,在一個基準零件上，裝上一個或若干個套件和零件就構(gòu)成一個組件。每個組件只有一個基準零件，它聯(lián)接相關(guān)零件和套件，并確定它們的相對位置。為形成組件而進行的裝配稱之為組裝。 組件與套件的區(qū)別在于組件在以后的裝配中可拆，而套件在以后的裝配中一般不再拆開，可作為一個零件參加裝配。,8,一、機器裝配的基本概念,套件與組件示例,9,一、機器裝配的基本概念,組件與部件裝配,在一個基準零件上，裝上若干個組件、套件和零件就構(gòu)成部件。同樣，一個部件只能有一個基準零件，由它來聯(lián)接各個組件、套件和零件，決定它們之間的相對位置。為形成部件而進行的裝配工作稱之為部裝。,圖5-4 組件和部件裝配單元示意圖,10,一、機器裝配的基本概念,機器裝配,在一個基準零件上，裝上若干個部件、組件、套件和零件就成為機器或稱產(chǎn)品。一臺機器只能有一個基準零件，其作用與上述相同。為形成機器而進行的裝配工作，稱之為總裝。,圖5-5 某型號曲軸磨床,11,二、不同生產(chǎn)類型裝配工藝特點與組織形式,12,第五章 機器裝配工藝 Machine Assembling,機械制造工藝學(xué),13,一、裝配工藝規(guī)程概述,制定裝配工藝規(guī)程的原則,保證產(chǎn)品裝配質(zhì)量 選擇合理的裝配方法，綜合考慮加工和裝配的整體效益 合理安排裝配順序和工序，盡量減少鉗工裝配工作量，縮短裝配周期，提高裝配效率 盡量減少裝配占地面積，提高單位面積生產(chǎn)率，改善勞動條件 注意采用和發(fā)展新工藝、新技術(shù),裝配工藝規(guī)程及其重要性,將裝配工藝過程用文件形式規(guī)定下來就是裝配工藝規(guī)程 它是指導(dǎo)裝配工作的技術(shù)文件，也是進行裝配生產(chǎn)計劃及技術(shù)準備的主要依據(jù)。對于設(shè)計或改建一個機器制造廠，它是設(shè)計裝配車間的基本文件之一。,14,一、裝配工藝規(guī)程概述,制定裝配工藝規(guī)程原始資料,1產(chǎn)品的裝配圖及驗收技術(shù)標準,產(chǎn)品的裝配圖應(yīng)包括總裝圖和部件裝配圖。所有零件相互連接的結(jié)構(gòu)視圖和必要的部視圖；零件的編號；裝配時應(yīng)保證的尺寸；配合件的配合性質(zhì)及精度等級；裝配的技術(shù)要求；零件的明細表等。有時還需要某些零件圖。產(chǎn)品的驗收技術(shù)條件、檢驗內(nèi)容和方法。,2 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng),大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)盡量選擇專用的裝配設(shè)備和工具，采用流水裝配方法?，F(xiàn)代裝配生產(chǎn)中則大量采用機器人，組成自動裝配線。對于成批生產(chǎn)、單件小批生產(chǎn)，則多采用固定裝配方式，手工操作比重大。在現(xiàn)代柔性裝配系統(tǒng)中，已開始采用機器人裝配單件小批產(chǎn)品。,3 生產(chǎn)條件,如果是在現(xiàn)有條件下來制定裝配工藝規(guī)程時，應(yīng)了解現(xiàn)有工廠的裝配工藝設(shè)備、工人技術(shù)水平、裝配車間面積等。如果是新建廠，則應(yīng)適當選擇先進的裝備和工藝方法。,15,二、制定裝配工藝規(guī)程的步驟,研究產(chǎn)品裝配圖和驗收條件 確定裝配方法和裝配組織形式 劃分裝配單元將產(chǎn)品劃分為部件、組件和套件等裝配單元是制定裝配工藝規(guī)程最重要的一步。裝配單元的劃分要便于裝配，并應(yīng)合理的選擇裝配基準件。裝配基準件應(yīng)是產(chǎn)品的基體或主干零件、部件，應(yīng)有較大的體積和重量，有足夠的支撐面和較多的公共結(jié)合面 確定裝配順序在劃分裝配單元并確定裝配基準件以后，即可安排裝配順序。安排裝配順序的一般原則是先難后易、先內(nèi)后外、先小后大、先下后上 劃分裝配工序 編制裝配工藝文件,16,二、制定裝配工藝規(guī)程的步驟,1進行產(chǎn)品分析,1）分析產(chǎn)品圖樣，掌握裝配的技術(shù)要求和驗收標準。 2）對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進行尺寸分析和工藝分析。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)批量，確定保證達到裝配精度的裝配方法。 3）研究產(chǎn)品分解成“裝配單元”的方案，以便組織平行、流水作業(yè)。,2確定裝配的組織形式,固定式裝配是全部裝配工作在一固定的地點完成，多用于單件小批生產(chǎn)，或重量大、體積大的批量生產(chǎn)中。 移動式裝配是將零、部件用輸送帶或輸送小車按裝配順序從一個裝配地點移動到下一裝配地點，分別完成一部分裝配工作，各裝配地點工作的總和就完成了產(chǎn)品的全部裝配工作。根據(jù)零部件移動的方式不同，移動式又分間歇移動、連續(xù)移動和變節(jié)奏移動三種方式。 單件小批生產(chǎn)，或尺寸大、質(zhì)量大的產(chǎn)品多采用固定裝配的組織形式，其余用移動裝配的組織形式。,17,二、制定裝配工藝規(guī)程的步驟,3劃分裝配單元，確定裝配順序,無論那一級裝配單元，都要選定某一零件或比它低一級的裝配單元作為裝配基準件。 裝配基準件通常應(yīng)是產(chǎn)品的基體或主干零、部件。 基準件應(yīng)有較大的體積和重量，有足夠的支承面，以滿足陸續(xù)裝入零、部件時的作業(yè)要求和穩(wěn)定要求。 例如：床身零件是床身組件的裝配基準零件；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。在劃分裝配單元，確定裝配基準零件以后，即可安排裝配順序，并以裝配系統(tǒng)圖的形式表示出來。具體來說一般是先難后易、先內(nèi)后外、先下后上，預(yù)處理工序在前。圖 57 表示臥式車床床身裝配簡圖，圖 58 表示床身部件裝配系統(tǒng)圖。,18,二、制定裝配工藝規(guī)程的步驟,圖5-5 車床床身裝配簡圖,19,二、制定裝配工藝規(guī)程的步驟,4劃分裝配工序,1 ）確定工序集中與分散的程度。 2 ）劃分裝配工序，確定工序內(nèi)容。 3 ）確定各工序所需的設(shè)備和工具，如需專用夾具與設(shè)備，則應(yīng)擬定設(shè)計任務(wù)書。 4 ）制定各工序裝配操作規(guī)范，如過盈配合的壓入力、變溫裝配的裝配溫度以及緊固件的力矩等。 5 ）制定各工序裝配質(zhì)量要求與檢測方法。 6 ）確定工序時間定額，平衡各工序節(jié)拍。,20,二、制定裝配工藝規(guī)程的步驟,4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(shè)備名稱，工夾具名稱與編號，工人技術(shù)等級和時間定額等項。 在大批大量生產(chǎn)中，不僅要制定裝配工藝卡，而且要制定裝配工序卡，以直接指導(dǎo)工人進行產(chǎn)品裝配。 此外，還應(yīng)按產(chǎn)品圖樣要求，制定裝配檢驗及試驗卡片。,21,第五章 機器裝配工藝 Machine Assembling,機械制造工藝學(xué),22,一、機器結(jié)構(gòu)應(yīng)能分成獨立的裝配單元,所謂劃分成獨立的裝配單元，就是要求機器結(jié)構(gòu)能劃分成獨立的組件、部件等。首先按組件或部件分別進行裝配，然后再進行總裝配。把機器劃分成獨立裝配單元，對裝配過程有下述好處：,）可以組織平行的裝配作業(yè)，各單元裝配互不妨礙，縮短裝配周期奮或便于組織多廠協(xié)作生產(chǎn)。 2 ）機器的有關(guān)部件可以預(yù)先進行調(diào)整和試車，各部件以較完善的狀態(tài)進入總裝，這樣既可保證總機的裝配質(zhì)量，又可以減少總裝配的工作量。 3 ）機器局部結(jié)構(gòu)改進后，整個機器只是局部變動，使機器改裝起來方便，有利于產(chǎn)品的改進和更新?lián)Q代。 4 ）有利于機器的維護檢修，給重型機器的包裝，運輸帶來很大方便。,23,一、機器結(jié)構(gòu)應(yīng)能分成獨立的裝配單元,問題：機床的快速行程軸的一端裝在箱體 5 內(nèi)，軸上裝有一對圓錐滾子軸承和一個齒輪，軸的另一端裝在拖板的操縱箱 1 內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)裝配起來很不方便。 改進：將快速行程軸分拆成兩個零件，如圖 5-7b 所示：一段為帶螺紋的較長的光軸 2 ，另一段為較短的階梯軸 4 ，兩軸用聯(lián)軸器 3 連接起來。這樣，箱體、操縱箱便成為兩個獨立的裝配單元，分別平行裝配。而且由于長軸被分拆為兩段，其機械加工也較前更容易了。,圖5-7 轉(zhuǎn)塔車床的兩種結(jié)構(gòu)比較,24,一、機器結(jié)構(gòu)應(yīng)能分成獨立的裝配單元,問題：圖 5-8 所示為軸的裝配，當軸上齒輪直徑大于箱體軸承孔時（圖 5-8a ) ，軸上零件需依次在箱內(nèi)裝配。 改進：當齒輪直徑小于軸承孔時（圖 5-8b ) ，軸上零件可在組裝成組件后，一次裝入箱體內(nèi)，從而簡化裝配過程，縮短裝配周期。,圖5-8 軸的兩種結(jié)構(gòu)比較,25,一、機器結(jié)構(gòu)應(yīng)能分成獨立的裝配單元,問題：圖 5-9 所示為傳動齒輪箱的裝配，圖 5-9a 中各齒輪軸系分別裝配在大箱體上，裝配過程十分不便 改進：如將大箱體改為圖 5-9b 的形式，傳動齒輪軸系裝配在分離的小齒輪箱內(nèi)，成為獨立的裝配單元。這樣，既提高了裝配的勞動生產(chǎn)率，又便于以后的維修。,圖5-9 傳動齒輪箱的兩種不同結(jié)構(gòu),26,二、減小裝配時的修配和機械加工,問題：圖 5-10 表示車床主軸箱與床身的裝配結(jié)構(gòu)，主軸箱如采用圖 5-10a 所示山形導(dǎo)軌定位，裝配時，基準面修刮工作量很大 改進：現(xiàn)采用圖 5-10b 所示平導(dǎo)軌定位，則裝配工藝得到明顯的改善。,圖5-10 主軸箱與床身的不同裝配形式,27,二、減小裝配時的修配和機械加工,問題：圖 5-11 所示為圓錐齒輪兩種不同的軸向定位結(jié)構(gòu)形式。其中圖 a 是采用修配軸肩的方式調(diào)整圓錐齒輪的嚙合間隙 改進：改為圖 b 由削面圓銷定位結(jié)構(gòu)后，只需修刮圓銷的削面就可以調(diào)整圓錐齒輪的嚙合間隙。顯然，圖 b 所示結(jié)構(gòu)的修配工作量要比圖 a 所示的要少得多,圖5-11 圓錐齒輪兩種不同軸向定位結(jié)構(gòu),28,二、減小裝配時的修配和機械加工,問題：在機器結(jié)構(gòu)設(shè)計上，采用調(diào)整裝配法代替修配法，可以從根本上減少修配工作量。圖 5 -12 表示車床溜板和床身導(dǎo)軌后壓板改進前后的結(jié)構(gòu)。 改進：圖 b 結(jié)構(gòu)就是以調(diào)整法代替了修配法。來保證溜板壓板與床身導(dǎo)軌間具有合理的間隙。,圖5-12 車床溜板后壓板的兩種結(jié)構(gòu),29,二、減小裝配時的修配和機械加工,問題：圖 5-13 表示兩種不同的軸潤滑結(jié)構(gòu)，圖 a 所示結(jié)構(gòu)需要在軸套裝配后，在箱體上配鉆油孔，使裝配產(chǎn)生機械加工工作量。 改進：圖 b 所示結(jié)構(gòu)改在軸套上預(yù)先加工好油孔，便可消除裝配時的機械加工工作量。,圖5-13 兩種不同的軸上油孔的結(jié)構(gòu),30,二、減小裝配時的修配和機械加工,問題：圖 5-14 所示，將圖 a 活塞上配鉆銷孔的銷釘連接 改進：圖 b 所示的螺紋連接，從根本上取消了裝配中的機械加工。,圖5-14 兩種活塞連接結(jié)構(gòu),31,三、機器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸,問題：圖 5-15a 所示，軸上的兩個軸承同時裝入箱體零件的配合孔中，既不好觀察，導(dǎo)向性又不好，使裝配工作十分困難。 改進：圖 b 的結(jié)構(gòu)形式，軸上右軸承先行裝入，當軸承裝入孔中 35mm 后，左軸承才開始裝入孔中。此外，齒輪外徑、右端軸承外徑要比箱體左端孔徑小一些，才能保證整個組件從箱體一端順利裝入。,圖5-15 軸依次裝配的結(jié)構(gòu),32,三、機器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸,問題：圖 5-16 所示為車床床身、油盤和床腿的裝配。圖 a 中設(shè)計者為了外觀好看，將固定螺栓放置在床腿空腔內(nèi)，這就使裝配工作十分困難。 改進：圖 b 所示改進設(shè)計后，螺栓置于外側(cè)，使裝配變得非常方便。,圖5-16 車床床身、油盤及床腿的兩種連接方式,33,三、機器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸,問題：扳手空間過小，造成扳手放不進去或旋轉(zhuǎn)范圍過小，螺栓擰緊困難，如圖 5-17a 、 b 所示。圖 c 所示是由于螺栓長度 L0大于箱體凹入部分的高度 L ，螺栓無法裝入螺孔中，螺栓長度過短，則擰入深度不夠，連接不牢固。 改進：。,圖5-17 裝配時應(yīng)考慮裝配工具與連接件的位置,34,圖5-19 圓錐齒輪的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu),三、機器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸,問題：機器在使用過程中，由于磨損及其它原因常須拆卸檢修，因此，所有的易損零件都要考慮拆卸方便問題。圖 5-18a 所示的軸承在更換時很難拆卸下來 改進：圖 b 所示結(jié)構(gòu)后就容易拆卸了。,圖 5-19 表示一圓錐齒輪的結(jié)構(gòu)，為了方便地用調(diào)整墊來調(diào)整嚙合間隙，在圓錐齒輪上設(shè)計一個螺紋孔，這樣用拔銷器就可以將圓錐齒輪取出。,圖5-18 軸承的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮拆卸問題,35,三、機器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸,問題：圖 5-20a 所示定位銷孔為盲孔的結(jié)構(gòu)，這樣取出定位銷很困難 改進：圖 b 的通孔結(jié)構(gòu)，或采用帶螺紋孔的定位銷（圖 c ) ，就可以方便地取出銷子。,圖5-20 銷孔的不同結(jié)構(gòu),36,第五章 機器裝配工藝 Machine Assembling,機械制造工藝學(xué),37,一、裝配尺寸鏈概念,在機器的裝配關(guān)系中，由相關(guān)零件的尺寸或相互位置關(guān)系所組成的尺寸鏈，稱為裝配尺寸鏈。 裝配尺寸鏈的封閉環(huán)就是裝配所要保證的裝配精度或技術(shù)要求。裝配精度（封閉環(huán)）是零部件裝配后才最后形成的尺寸或位置關(guān)系。 在裝配關(guān)系中，對裝配精度有直接影響的零、部件的尺寸和位置關(guān)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)。,38,二、裝配尺寸鏈建立,裝配尺寸鏈的建立,裝配尺寸鏈組成的最短路線（最少環(huán)數(shù)）原則,確定封閉環(huán)：通常裝配尺寸鏈封閉環(huán)就是裝配精度要求 裝配尺寸鏈查找方法：取封閉環(huán)兩端的零件為起點，沿裝配精度要求的位置方向，以裝配基準面為聯(lián)系線索，分別查明裝配關(guān)系中影響裝配精度要求的那些有關(guān)零件，直至找到同一基準零件或同一基準表面為止。所有零件上連接兩個裝配基準面間的位置尺寸和位置關(guān)系，便是裝配尺寸鏈的組成環(huán),組成裝配尺寸鏈時，應(yīng)使每個有關(guān)零件只有一個尺寸列人裝配尺寸鏈。相應(yīng)地，應(yīng)將直接連接兩個裝配基準面間的那個位置尺寸或位置關(guān)系標注在零件圖上 又稱一件一環(huán)原則,39,二、裝配尺寸鏈建立,裝配尺寸鏈應(yīng)進行必要的簡化簡化原則,裝配尺寸鏈的“方向性”方向性原則,機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)通常都比較復(fù)雜，對裝配精度有影響的因素很多，在查找尺寸鏈時，在保證裝配精度的前提下，可以不考慮那些影響較小的因素，使裝配尺寸鏈適當簡化。,在同一裝配結(jié)構(gòu)中，在不同位置方向都有裝配精度的要求時，應(yīng)按不同方向分別建立裝配尺寸鏈。,40,三、裝配尺寸鏈解算,裝配方法與裝配尺寸鏈的解算方法密切相關(guān)。同一項裝配精度，采用不同裝配方法時，其裝配尺寸鏈的解算方法也不相同。 裝配尺寸鏈的計算可分為正計算和反計算。 已知與裝配精度有關(guān)的各零部件的基本尺寸及其偏差，求解裝配精度要求（封閉環(huán)）的基本尺寸及偏差的計算過程稱為正計算，它用于對已設(shè)計的圖樣進行校核驗算。 當已知裝配精度要求（封閉環(huán)）的基本尺寸及偏差，求解與該項裝配精度有關(guān)的各零部件基本尺寸及偏差的計算過程稱為反計算，它主要用于產(chǎn)品設(shè)計過程之中，以確定各零部件的尺寸和加工精度。,41,第五章 機器裝配工藝 Machine Assembling,機械制造工藝學(xué),42,一、達到裝配精度的裝配方法,43,一、互換裝配法,互換裝配法是在裝配過程中，零件互換后仍能達到裝配精度要求的裝配方法。產(chǎn)品采用互換裝配法時，裝配精度主要取決于零件的加工精度，裝配時不經(jīng)任何調(diào)整和修配，就可以達到裝配精度?；Q法的實質(zhì)就是用控制零件的加工誤差來保證產(chǎn)品的裝配精度。根據(jù)零件的互換程度不同，互換法又可分為完全互換法和大數(shù)互換法。,在全部產(chǎn)品中，裝配時各組成環(huán)不需挑選或改變其大小或位置，裝配后即能達到裝配精度的要求，這種裝配方法稱為完全互換法。,在絕大多數(shù)產(chǎn)品中，裝配時各組成環(huán)不需挑選或改變其大小或位置，裝配后即能達到裝配精度的要求，但少數(shù)產(chǎn)品有出現(xiàn)廢品的可能性，這種裝配方法稱為大數(shù)互換法（或部分互換法）。,44,1、完全互換裝配法,完全互換裝配法特點,裝配質(zhì)量穩(wěn)定可靠； 裝配過程簡單； 生產(chǎn)效率高； 易于實現(xiàn)裝配機械化、自動化； 便于組織流水作業(yè)和零部件的協(xié)作與專業(yè)化生產(chǎn)； 有利于產(chǎn)品的維護和零部件的更換。 但是，當裝配精度要求較高，尤其是組成環(huán)數(shù)自較多時，零件難以按經(jīng)濟精度加工。,這種裝配方法常用于高精度的少環(huán)尺寸鏈或低精度多環(huán)尺寸鏈的大批大量生產(chǎn)裝配中。,45,1、完全互換裝配法,完全互換裝配法裝配尺寸鏈解算,采用完全互換裝配法時，裝配尺寸鏈采用極值公差公式計算（與工藝尺寸鏈計算公式相同）。為保證裝配精度要求，尺寸鏈各組成環(huán)公差之和應(yīng)小于或等于封閉環(huán)公差（即裝配精度要求）,對于直線尺寸鏈則,在進行裝配尺寸鏈反計算時，即已知封閉環(huán)（裝配精度）的公差 TOl分配有關(guān)零件（各組成環(huán)）公差Ti時，可按“等公差”原則（ T1T2TmTavl）先確定它們的平均極值公差 Tavl：,（直線尺寸鏈）,根據(jù)各組成環(huán)尺寸大小和加工的難易程度，對各組成環(huán)的公差進行適當?shù)恼{(diào)整。,46,1、完全互換裝配法,組成環(huán)公差調(diào)整原則,1 ）標準件 組成環(huán)是標準件尺寸（如軸承或彈性檔圈厚度等）時，其公差值及其分布在相應(yīng)標準中已有規(guī)定，應(yīng)為確定值。 2 ）公共環(huán) 組成環(huán)是幾個尺寸鏈的公共環(huán)時，其公差值及其分布由其中要求最嚴的尺寸鏈先行確定，對其余尺寸鏈則應(yīng)成為確定值。 3 ）尺寸大小 尺寸相近、加工方法相同的組成環(huán)，其公差值相等。 4 ）加工難易程度 難加工或難測量的組成環(huán)，其公差可取較大數(shù)值。易加工、易測量的組成環(huán)，其公差取較小數(shù)值。,在確定各組成環(huán)極限偏差時，一般可按入體原則確定。即對屬于外尺寸（如軸）的組成環(huán)按基軸制（ h ）決定其極限偏差和分布，屬于內(nèi)尺寸（如孔）的組成環(huán)按基孔制（ H ）決定其公差分布，孔中心距的尺寸極限偏差按對稱分布選取。,事先選定的在尺寸鏈中起協(xié)調(diào)作用的組成環(huán)，稱為協(xié)調(diào)環(huán)。,47,1、完全互換裝配法,協(xié)調(diào)環(huán)選擇原則,不能選取標準件或公共環(huán)為協(xié)調(diào)環(huán)，因為其公差和極限偏差已是確定值。 可選取易加工的零件為協(xié)調(diào)環(huán)，而將難加工零件的尺寸公差從寬選??； 也可選取難加工零件為協(xié)調(diào)環(huán)，而將易于加工的零件的尺寸公差從嚴選取。,48,1、完全互換裝配法,【解】,【例5-1】,圖示齒輪部件，齒輪空套在軸上，要求齒輪與擋圈的軸向間隙為0.10.35。已知各零件有關(guān)的基本尺寸為：A1 = 30 , A2 = 5 , A3 = 43, （標準件），A5 = 5 。用完全互換法裝配，試確定各組成環(huán)的偏差。,2）確定各組成環(huán)的公差：按等公差法計算，各組成環(huán)公差為： Tavl = （0.35-0.1）/ 5 = 0.05 考慮加工難易程度，進行適當調(diào)整（A4公差不變），得到：,T4 = 0.05, T1 = 0.06 , T3 = 0.07 , T2 =0.04,，,1）建立裝配尺寸鏈，并校驗各環(huán)基本尺寸 依題意封閉環(huán)公差T00.25，其中A3 為增環(huán)， A1、 A2、A4、 A5為減環(huán) A0A3(A1+A2+A4+A5)0,49,1、完全互換裝配法,除協(xié)調(diào)環(huán)以外各組成環(huán)公差按入體標注：,3）確定各組成環(huán)的偏差：取A5為協(xié)調(diào)環(huán)。A4為標準尺寸，公差帶位置確定：,協(xié)調(diào)環(huán) A5 的極值公差為： T5T0(T1+T2+T3+T4)0.03 協(xié)調(diào)環(huán) A5的中間偏差為： 530124 0.0350.225(0.03)(0.02)(0.025)0.115mm 協(xié)調(diào)環(huán) A5 的極限偏差 ES5 、 EI5 分別為：,協(xié)調(diào)環(huán) A5 的尺寸和極限偏差為：A5,A1 A2 ，A3 ，A4= ，A5 mm,50,2、大數(shù)互換裝配法,完全互換法的裝配過程雖然簡單，但它是根據(jù)極大極小的極端情況來建立封閉環(huán)與組成環(huán)的關(guān)系式，在封閉環(huán)為既定值時，各組成環(huán)所獲公差過于嚴格，常使零件加工過程產(chǎn)生困難。,零件所規(guī)定的公差比完全互換法所規(guī)定的公差大，有利于零件的經(jīng)濟加工， 裝配過程與完全互換法一樣簡單、方便。 但在裝配時，應(yīng)采取適當工藝措施，以便排除個別產(chǎn)品因超出公差而產(chǎn)生廢品的可能性。 這種裝配方法適用于大批大量生產(chǎn)，組成環(huán)較多、裝配精度要求又較高的場合。 采用大數(shù)互換法裝配時，裝配尺寸鏈采用統(tǒng)計公差公式計算。,在絕大多數(shù)產(chǎn)品中，裝配時各組成環(huán)不需挑選或改變其大小或位置，裝配后即能達到裝配精度的要求，但少數(shù)產(chǎn)品有出現(xiàn)廢品的可能性，這種裝配方法稱為大數(shù)互換法（或部分互換法）。,51,2、大數(shù)互換裝配法,由于統(tǒng)計法計算公式太多，對于當各組成環(huán)在其公差內(nèi)呈正態(tài)分布時，封閉環(huán)也呈正態(tài)分布的對于直線尺寸鏈的相關(guān)計算公式總結(jié)如下：,5）中間偏差與公差關(guān)系 EST/2；EIT/2,1）封閉環(huán)基本尺寸,2）封閉環(huán)公差,3）各組成環(huán)平均公差,4）封閉環(huán)中間偏差,52,2、大數(shù)互換裝配法,【解】,選A3為協(xié)調(diào)環(huán)，可求出：T3 = 0.16（只舍不進）,除協(xié)調(diào)環(huán)外各組成環(huán)公差入體標注：,A4 為標準尺寸，公差確定：T4 = 0.05 A1、A2、A5 公差取經(jīng)濟公差：T1 = 0.14, T2 = T5 = 0.08,2）確定各組成環(huán)的公差,3）確定各組成環(huán)的偏差,A4為標準尺寸，公差帶位置確定：,協(xié)調(diào)環(huán) A3 的中間偏差為30(1245)0.05mm,1）建立裝配尺寸鏈，并校驗各環(huán)基本尺寸 依題意封閉環(huán)公差T00.25，其中A3 為增環(huán)， A1、 A2、A4、 A5為減環(huán) A0A3(A1+A2+A4+A5)0,協(xié)調(diào)環(huán) A3 的上、下偏差 ES3 、 EI3分別為 ES33T3 / 2 0.13；EI33T3 / 2 0.03 協(xié)調(diào)環(huán) A3,53,2、大數(shù)互換裝配法,在裝配尺寸鏈中，當各組成環(huán)基本尺寸、公差及其分布固定不變的條件下： 1）顯然 T0l T0q。 2） 按T0l裝配之后封閉環(huán)尺寸出現(xiàn)在 T0l范圍內(nèi)的概率為 100；而當 T0q在正態(tài)分布下取值 60 時，裝配結(jié)果尺寸出現(xiàn)在 T0q范圍內(nèi)的概率為 99.73，僅有 0.27的裝配結(jié)果超出 T0q, ，即當裝配精度為 T0q時，僅有 0.27的產(chǎn)品可能成為廢品，如圖 5-22 所示。 3）采用大數(shù)互換裝配時，各組成環(huán)公差遠大于完全互換法時各組成環(huán)的公差，其組成環(huán)平均公差將擴大 倍。本例中由于零件平均公差的擴大了 倍，使零件加工精度由 IT9 下降為 ITl0 ，致使加工成本有所降低。,54,二、選擇裝配法,選擇裝配法,選擇裝配法是將尺寸鏈中組成環(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，以保證裝配精度的要求。這種裝配方法常應(yīng)用于裝配精度要求高而組成環(huán)數(shù)又較少的成批或大批量生產(chǎn)中。,選擇裝配法有三種不同的形式：直接選配法、分組裝配法和復(fù)合選配法。 直接選配法 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，以保證裝配精度的要求。 分組裝配法 在零件加工時，常將各組成環(huán)的公差相對完全互換法所求數(shù)值放大數(shù)倍，使其尺寸能按經(jīng)濟精度加工，再按實際測量尺寸將零件分為數(shù)組，按對應(yīng)組分別進行裝配，以達到裝配精度的要求。由于同組內(nèi)零件可以互換，故這種方法又稱為分組互換法。 復(fù)合選配法,55,56,分組裝配法,活塞與活塞銷在冷態(tài)裝配時，要求有0.00250.0075的過盈量。若活塞銷孔與活塞銷直徑的基本尺寸為28，加工經(jīng)濟公差為0.01?，F(xiàn)采用分組選配法進行裝配，試確定活塞銷孔與活塞銷直徑分組數(shù)目和分組尺寸。,【例5-3】,圖5-23 活塞與活塞銷組件及其分組裝配圖,57,分組裝配法,【解】,1）建立裝配尺寸鏈 如圖5-24所示。,3）確定各尺寸：若活塞銷直徑尺寸定為： ，將其分為 4組，解圖5-24所示尺寸鏈，可求得活塞銷孔與之對應(yīng)的分組尺寸如下：,2）確定分組數(shù)：平均公差為0.0025，經(jīng)濟公差為0.01，可確定分組數(shù)為4。,58,分組裝配法,選擇裝配法滿足如下條件,1 ）為保證分組后各組的配合性質(zhì)及配合精度與原裝配要求相同，配合件的公差范圍應(yīng)相等；公差應(yīng)同方向增加；增大的倍數(shù)應(yīng)等于以后的分組數(shù)。 2 ）為保證零件分組后數(shù)量相匹配，應(yīng)使配合件的尺寸分布為相同的對稱分布（如正態(tài)分布）。,3 ）配合件的表面粗糙度、相互位置精度和形狀精度不能隨尺寸精度放大而任意放大，應(yīng)與分組公差相適應(yīng)，否則，將不能達到要求的配合精度及配合質(zhì)量。 4 ）分組數(shù)不宜過多，零件尺寸公差只要放大到經(jīng)濟加工精度即可，否則，就會因零件的測量、分類、保管工作量的增加而使生產(chǎn)組織工作復(fù)雜，甚至造成生產(chǎn)過程混亂。,59,三、修配法,修配法是將尺寸鏈中各組成環(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(yù)先確定的組成環(huán)尺寸的方法來保證裝配精度。 裝配時進行修配的零件叫修配件，該組成環(huán)稱為修配環(huán)。由于這一組成環(huán)的修配是為補償其它組成環(huán)的累積誤差以保證裝配精度，故又稱為補償環(huán)。采用修配法裝配時應(yīng)正確選擇補償環(huán)，補償環(huán)一般應(yīng)滿足以下要求：,裝配尺寸鏈的修配法,l ）便于裝拆，零件形狀比較簡單，易于修配，如果采用刮研修配時，刮研面積要小。 2 ）不應(yīng)為公共環(huán)，即該件只與一項裝配精度有關(guān)，而與其它裝配精度無關(guān)，否則修配后，雖然保證了一個尺寸鏈的要求，卻又難以滿足另一尺寸鏈的要求。,修配法裝配時，補償環(huán)被去除材料的厚度稱為補償量（或修配量）,采用修配裝配時，解尺寸鏈的主要問題是：在保證補償量足夠且最小的原則下，計算補償環(huán)的尺寸。,60,三、修配法,車床主軸孔軸線與尾座套筒錐孔軸線等高誤差要求為00.06，且只允許尾座套筒錐孔軸線高。為簡化計算，略去各相關(guān)零件軸線同軸度誤差，得到一個只有A1、A2、A3三個組成環(huán)的簡化尺寸鏈，如圖5-25所示。,【例5-4】,【解】,1）選擇修配環(huán) 本例中修刮尾座底板最為方便，故選A2作修配環(huán)。,若已知A1、A2、A3的基本尺寸分別為202、46和156。用修配法裝配，試確定A1、A2、A3的偏差。,補償環(huán)被修配后封閉環(huán)尺寸變小,2）確定各組成環(huán)公差及除修配環(huán)外的各組成環(huán)公差帶位置,A1和A3兩尺寸均采用鏜模加工，經(jīng)濟公差為0.1，按對稱原則標注，有： A1 = 2020.05 , A3 = 1560.05 A2采用精刨加工，經(jīng)濟公差也為0.1。,61,三、修配法,用A00表示修配前封閉環(huán)實際尺寸。本例中，修配環(huán)修配后封閉環(huán)變小，故A00的最小值應(yīng)與A0的最小值相等。按直線尺寸鏈極值算法公式，可導(dǎo)出：,3）確定修配環(huán)公差帶的位置,將已知數(shù)值代入，可求出：A2min = 46.1, 于是可得到：,若要求尾座底板裝配時必須刮研，且最小刮研量為0.15。則可最后確定底板厚度為：,此時，可能出現(xiàn)的最大刮研量為：Zmax = A00max - A0max = 0.39 為了減小刮研量，可以采用“合并加工”的方法，將尾座和底板配合面配刮后裝配成一個整體，再精鏜尾座套筒孔。此時，直接獲得尾座套筒孔軸線至底板底面的距離A23，由此而構(gòu)成的新的裝配尺寸鏈，組成環(huán)數(shù)減少為兩個，這是裝配尺寸鏈最短路線（最少環(huán)數(shù)）原則的一個應(yīng)用。,A0,A0,Zmax,62,三、修配法,【解】,補償環(huán)被修配后封閉環(huán)尺寸變大,3）確定各組成環(huán)公差,按經(jīng)濟精度分配各組成環(huán)公差，T1 T3 0.20mm , T2 T5 0.10mm , A4 為標準件其公差仍為確定值 T4 0.05mm ，各加工件公差約為 ITll,1 ）畫裝配尺寸鏈圖如圖 52l 所示，并校驗各環(huán)基本尺寸，依題意，軸向間隙為 0.10.35mm ，則封閉環(huán) A0 mm ，封閉環(huán)公差 T00.25mm 。其中A3 為增環(huán)， A1、 A2、A4、 A5為減環(huán)。 A0A3-(A1+A2+A4+A5)0,2）選擇A5為修配環(huán)，修A5A5A0,63,三、修配法,FmaxT00T00.40mm,4 ）計算補償環(huán) A5 的最大補償量,A0,Zmax,5 ）確定各組成環(huán)極限偏差,A3 ，A1 ， A2 ， A2,00.225mm，10.10mm，20.05mm，30.10mm，40.025mm,6 ）計算補償環(huán) A5 的極限偏差,補償環(huán) A5 的中間偏差為53(124) 0 0.05mm 所以補償環(huán)尺寸 A5= mm,7 ）確定補償環(huán)（ A5 ）尺寸 只有 A5 （減環(huán)）增大后，封閉環(huán)才能減小，為滿足上述等式，補償環(huán) A5 應(yīng)增加 0.20mm ，封閉環(huán)將減小 0.20mm ，A5,AM,64,三、修配法,1 單件修配法 單件修配法是在多環(huán)裝配尺寸鏈中，選定某一固定的零件做修配件（補償環(huán)），裝配時用去除金屬層的方法改變其尺寸，以滿足裝配精度的要求。：,修配的方法,2 合并加工修配法 這種方法是將兩個或更多的零件合并在一起再進行加工修配，合并后的尺寸可看作為一個組成環(huán)，這樣就減少了裝配尺寸鏈組成環(huán)的數(shù)目，并可以相應(yīng)減少修配的勞動量。,3 自身加工修配法 在機床制造中，有些裝配精度要求較高，若單純依靠限制各零件的加工誤差來保證，勢必要求各零件有很高的加工精度，甚至無法加工，而且不易選擇適當?shù)男夼浼?65,66,67,四、調(diào)整法,調(diào)整法與修配法相似，尺寸鏈各組成環(huán)按經(jīng)濟精度加工，由此引起的封閉環(huán)超差，通過調(diào)節(jié)某一零件的位置或?qū)δ骋唤M成環(huán)（調(diào)節(jié)環(huán)）的更換來補償。 常用的調(diào)節(jié)法有三種：可動調(diào)節(jié)法，固定調(diào)節(jié)法和誤差抵消調(diào)節(jié)法,可動調(diào)整法,68,四、調(diào)整法,通過更換不同尺寸的調(diào)節(jié)件來達到裝配精度。采用固定調(diào)節(jié)法的關(guān)鍵是確定調(diào)節(jié)件的分級和各級調(diào)節(jié)件的尺寸大小。,固定調(diào)節(jié)法,圖5-27a所示部件中，齒輪軸向間隙要求控制在0.050.15范圍內(nèi)。若A1和A2的基本尺寸分別為50和45，按加工經(jīng)濟精度確定A1和A2的公差分別為0.15和0.1。試確定調(diào)節(jié)墊片AK的厚度。,【例5-6】,圖5-27a所示尺寸鏈中，將“空位”尺寸AS視為中間變量，可將此尺寸鏈分解為兩個尺寸鏈，如圖b、c所示。,【解】,在尺寸鏈c中，A0是在裝配中最后保證的，是封閉環(huán)。為使A0獲得規(guī)定的公差，可將空位尺寸分成若干級，每一級空位尺寸的公差應(yīng)小于或等于軸向間隙（封閉環(huán)）公差與調(diào)節(jié)墊片厚度（組成環(huán)）公差之差,由尺寸鏈b，可求出：,69,四、調(diào)整法,式中 TS、T0、TK 分別為空位尺寸、封閉環(huán)尺寸、調(diào)節(jié)墊片厚度公差 本例中：T0 = 0.1, TS = 0.25, 并假定 TK = 0.03，代入上式得到：n3.6 取 n = 4，將空位尺寸適當分級后解尺寸鏈，可確定調(diào)節(jié)件各級尺寸,在批量大、精度高的裝配中，調(diào)節(jié)件的分級級數(shù)可能很多，不便于管理。此時，可采用一定厚度的墊片與不同厚度的薄金屬片組合的方法，構(gòu)成不同尺寸，使調(diào)節(jié)工作更加方便。,由此可確定出分級數(shù)n ：,70,四、調(diào)整法,【解】,3）確定各組成環(huán)公差,按經(jīng)濟精度分配各組成環(huán)公差，T1 T3 0.20mm , T2 T5 0.10mm , A4 為標準件其公差仍為確定值 T4 0.05mm ，各加工件公差約為 ITll,1 ）畫裝配尺寸鏈圖如圖 52l 所示，并校驗各環(huán)基本尺寸，依題意，軸向間隙為 0.10.35mm ，則封閉環(huán) A0 mm ，封閉環(huán)公差 T00.25mm 。其中A3 為增環(huán)， A1、 A2、A4、 A5為減環(huán)。 A0A3-(A1+A2+A4+A5)0,2）選擇A5為調(diào)整件,71,四、調(diào)整法,FmaxT00T00.650.250.40mm,4 ）計算調(diào)整件 A5 的最大調(diào)整量,5 ）確定各組成環(huán)極限偏差,A3 ，A1 ， A2 ， A4,00.225mm，1-0.10mm，2-0.05mm，30.10mm， 4-0.025mm,6 ）計算調(diào)整件 A5 的極限偏差,調(diào)整件 A5 的中間偏差為53(124) 0 0.05mm ES50.10；EI50mm，所以調(diào)整件尺寸 A5= mm,7 ）確定調(diào)整件的分組數(shù)Z 取封閉環(huán)公差與調(diào)整件公差之差作為調(diào)整件各組之間的尺寸差 S ，則 ST0T5(0.250.10)0.15mm 調(diào)整件的分組數(shù) Z為 ZF/S10.40/0.1513.664 分組數(shù)不能為小數(shù)，取 Z 4 。,72,四、調(diào)整法,當實際計算的 Z 值和圓整數(shù)相差較大時，可通過改變各組成環(huán)公差或調(diào)整件公差的方法，使 Z 值近似為整數(shù)。 另外，分組數(shù)不宜過多，否則將給生產(chǎn)組織工作帶來困難。 由于分組數(shù)隨調(diào)整件公差的減小而減少，因此，如有可能，應(yīng)使調(diào) 整件公差盡量小些。 一般分組數(shù) Z 取 3 4 為宜。,8 ）確定各組調(diào)整件的尺寸 當Z 為奇數(shù)時，預(yù)先確定的調(diào)整件尺寸是中間的一組尺寸，其余各組尺寸相應(yīng)增加或減少各組之間的尺寸差 S 。, 當 Z 為偶數(shù)時，則以預(yù)先確定的調(diào)整件尺寸為對稱中心，再根據(jù)尺寸差 S 確定各組尺寸。 本例 Z 4 ，故以 A5為對稱中心，各組尺寸差 S 0.15mm , 則各組尺寸如圖示,故，A5 ， ， ，,73,四、調(diào)整法,誤差補償調(diào)節(jié)法,在裝配時，根據(jù)尺寸鏈中某些組成環(huán)誤差的方向作定向裝配，使各組成環(huán)的誤差方向合理配置，以達到互相抵消的目的。 這種方法在機床裝配中應(yīng)用較多，如裝配機床主軸時，通過調(diào)整前后軸承的徑向圓跳動方向來控制主軸錐孔的徑向跳動；在滾齒機工作臺分度蝸輪的裝配中，采用調(diào)整兩者偏心方向來抵消誤差，提高裝配精度。,固定調(diào)整法裝配多用于大批大量生產(chǎn)中。在產(chǎn)量大、裝配精度要求高的生產(chǎn)中，固定調(diào)整件可以采用多件組合的方式，如預(yù)先將調(diào)整墊做成不同的厚度（ 1 、 2 、 5 、 10mm ) ，再制做一些更薄的金屬片（ 0.01 、 0.02 、0.05 、0.10mm 等），裝配時根據(jù)尺寸組合原理（同塊規(guī)使用方法相同），把不同厚度的墊片組成各種不同尺寸，以滿足裝配精度的要求。,74,第五章 機器裝配工藝 Machine Assembling,機械制造工藝學(xué),75,一、自動裝配概述,機器裝配自動化的基本內(nèi)容,設(shè)備：立體倉庫、堆垛機、自動導(dǎo)航車、搬運機器人等,裝配過程的儲運系統(tǒng)自動化,包括：裝配過程中零件定向和定位自動化；零件裝配動作 的自動化；檢驗及選配自動化；產(chǎn)品的清洗、油漆、涂油 和包裝自動化等,裝配作業(yè)自動化,指裝配過程中的各種信息數(shù)據(jù)的收集、處理和傳送自動化 包括：市場預(yù)測和訂貨要求與生產(chǎn)計劃間信息數(shù)據(jù)的匯集、 處理和傳送自動化；管理信息流自動化；自動裝配系統(tǒng)信 息流自動化,裝配過程信息流自動化,76,自動裝配系統(tǒng)形式,同步傳送與非同步傳送,一、自動裝配概述,77,自動裝配系統(tǒng)形式,柔性裝配系統(tǒng)（FAS）,模塊積木式 FAS,以裝配機器人為主體的可編程序FAS,一、自動裝配概述,78,一、自動裝配概述,79,一、自動裝配概述,80,二、零件自動送進系統(tǒng),零件送進系統(tǒng)組成,81,二、零件自動送進系統(tǒng),82,二、零件自動送進系統(tǒng),圖5-34 擒縱機構(gòu)與分配裝置示例,83,二、零件自動送進系統(tǒng),自動裝配作業(yè)的基本形式,84,三、裝配作業(yè)自動化,軸孔類零件自動裝配,關(guān)鍵如何保證軸孔配合,85,三、裝配作業(yè)自動化,螺紋聯(lián)接件的自動裝配,圖5-37 自動擰緊螺釘裝置 1料管口 2隔料器 3導(dǎo)管 4直導(dǎo)管,a） b） c） 圖5-38 螺釘擰入的過程,86,三、裝配作業(yè)自動化,圖5-39 連桿螺母自動擰緊工作原理 1推料桿；2輸料槽；3卡簧；4鋼球；5主軸； 6連桿蓋；7連桿體；8連桿螺栓；9、10螺母,當連桿蓋6合裝在連桿體上，并從上面裝入螺栓8后，從輸料槽2送來的螺母，由推料桿1送入主軸5的內(nèi)六角孔中，并用卡簧3及鋼球4檔住螺母。然后主軸5邊旋轉(zhuǎn)邊上升，將螺母逐個擰在螺栓8上。,87,THANK YOU,