機械制造工藝學(xué)第五章

1、機械制造工藝學(xué)機械制造工藝學(xué)裝配工藝規(guī)程制定本章要點裝配方法裝配尺寸鏈自動裝配 第五章第五章 機器裝配工藝過程設(shè)計機器裝配工藝過程設(shè)計q 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)。q 機器裝配基本作業(yè)q 機器裝配精度清洗連接校正、調(diào)整與配作 平衡驗收、試驗5.1 5.1 機器裝配概述機器裝配概述相互位置精度相互運動精度相互配合精度q 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。裝配單元通?？蓜澐譃槲鍌€等級，即零件、套件、組件、部件和機器 基準零件機器零件零件零件零件零件部件部

2、件組件套件零件機器裝配系統(tǒng)示意圖5.1 5.1 機器裝配概述機器裝配概述q 套件與組件示例 套件和組件示例 a）套件 b）組件5.1 5.1 機器裝配概述機器裝配概述q 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)q 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

3、間的基本文件之一。 5.2 5.2 裝配工藝規(guī)程的制訂裝配工藝規(guī)程的制訂研究產(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 5.2 5.2 裝配工藝規(guī)程的制訂裝配工藝規(guī)程的制訂q制定裝配工藝規(guī)程步驟 車床床身裝配簡

4、圖油盤總成P011床 身10031墊板上涂鉛油床身總成Z011用水平儀檢查導(dǎo)軌的直線度右墊板2001 8左托盤1001 1右托盤1004 1前床腳1002 1后床腳1005 1螺栓2002 8墊圈2004 4螺栓2003 4墊圈2006 4螺母2005 4床身部件裝配系統(tǒng)圖5.2 5.2 裝配工藝規(guī)程的制訂裝配工藝規(guī)程的制訂q制定裝配工藝規(guī)程示例5.3 5.3 機器的裝配工藝性機器的裝配工藝性q機器結(jié)構(gòu)應(yīng)能分成獨立的裝配單元5.3 5.3 機器的裝配工藝性機器的裝配工藝性q機器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配設(shè)計過程中應(yīng)預(yù)先考慮到機器結(jié)構(gòu)便于機器的制造、維修或拆卸5.3 5.3 機器的裝配工藝性機器的裝配工藝性

5、q機器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于拆卸q 機器裝配精度分析回轉(zhuǎn)臺床鞍升降臺P0TRS 臥式萬能銑床工作臺面對升降臺垂直移動的垂直度要求千分表直角尺工作臺移動方向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)，如圖） 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 5.4 5.4 裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈 裝配精度的內(nèi)容相對位置精度相對運動精度相對配合精度 裝配精度取決于零件的加工精度和裝配方法q 裝配尺寸鏈的建立q 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

6、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5.4 5.4 裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈5.4 5.4 裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈裝配方法 工 藝 特 點 適 用 范 圍 常用裝配方法及其適用范圍 完全互換法 配合件公差之和小于/等于規(guī)定裝配公差；裝配操作簡單；便于組織流水作業(yè)和維修工作 大批量生產(chǎn)中零件數(shù)較

7、少、零件可用加工經(jīng)濟精度制造者，或零件數(shù)較多但裝配精度要求不高者大數(shù)互換法 配合件公差平方和的平方根小于/等于規(guī)定的裝配公差；裝配操作簡單，便于流水作業(yè)；會出現(xiàn)極少數(shù)超差件 大批量生產(chǎn)中零件數(shù)略多、裝配精度有一定要求，零件加工公差較完全互換法可適當(dāng)放寬；完全互換法適用產(chǎn)品的其它一些部件裝配 分組選配法 零件按尺寸分組，將對應(yīng)尺寸組零件裝配在一起；零件誤差較完全互換法可以大數(shù)倍適用于大批量生產(chǎn)中零件數(shù)少、裝配精度要求較高又不便采用其它調(diào)整裝置的場合修配法 預(yù)留修配量的零件，在裝配過程中通過手工修配或機械加工，達到裝配精度 用于單件小批生產(chǎn)中裝配精度要求高的場合調(diào)節(jié)法 裝配過程中調(diào)整零件之間的相互

8、位置，或選用尺寸分級的調(diào)整件，以保證裝配精度動調(diào)整法多用于對裝配間隙要求較高并可以設(shè)置調(diào)整機構(gòu)的場合；靜調(diào)整法多用于大批量生產(chǎn)中零件數(shù)較多、裝配精度要求較高的場合5.5 5.5 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法q 裝配尺寸鏈的完全互換法采用極值算法計算裝配尺寸鏈封閉環(huán)公差的分配1）當(dāng)組成環(huán)是標準尺寸時（如軸承寬度，擋圈的厚度等），其公差大小和分布位置為確定值2）某一組成環(huán)是不同裝配尺寸鏈公共環(huán)時，其公差大小和位置根據(jù)對其精度要求最嚴的那個尺寸鏈確定3）在確定各待定組成環(huán)公差大小時，可根據(jù)具體情況選用不同的公差分配方法，如等公差法，等精度法或按實際加工可能性分配法等4）各組成環(huán)公差帶位置按入

9、體原則標注，但要保留一環(huán)作“協(xié)調(diào)環(huán)”，協(xié)調(diào)環(huán)公差帶的位置由裝配尺寸鏈確定。協(xié)調(diào)環(huán)通常選易于制造并可用通用量具測量的尺寸5.5 5.5 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法【解】【例1】040.053A 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。A2A3A1A5A4A0 齒輪與軸部件裝配 1）建立裝配尺寸鏈（圖 ）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： T1 = T2 = T3 = T4 = T5

10、= （0.35-0.1）/ 5 = 0.05 考慮加工難易程度，進行適當(dāng)調(diào)整（A4公差不變），得到： T4 = 0.05, T1 = 0.06 , T3 = 0.1 , T2 = T5 = 0.02， 5.5 5.5 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法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：除協(xié)調(diào)環(huán)以外各組成環(huán)公差按入體標注：040.053A0.10003020.210.0643,5,30AAA 計算協(xié)調(diào)環(huán)偏差： EI5 = - 0.12 , ES5 = - 0.1最后可確定：0.150.125AA2A3A1A5A4A0 齒輪與軸部件裝配 5.5 5.5 保證

11、裝配精度的方法保證裝配精度的方法q 裝配尺寸鏈的大數(shù)互換法采用概率算法計算裝配尺寸鏈封閉環(huán)公差分配原則同完全互換法 同例1，用大數(shù)互換法計算【例2】【解】取k=1.4，將T1 、T2 、T4 、 T5 及T0 值代入，可求出：T3 = 0.135于是有：0.057550.08254.930.01255A除協(xié)調(diào)環(huán)外各組成環(huán)公差入體標注：0.135003020.0210.143,5,30AAAA2A3A1A5A4A0齒輪與軸部件裝配尺寸鏈 A4 為標準尺寸，公差確定：T4 = 0.05A1、A2、A5 公差取經(jīng)濟公差：T1 = 0.1, T2 = T5 = 0.025確定各組成環(huán)的公差確定各組成環(huán)

12、的偏差040.053A取A5為協(xié)調(diào)環(huán)。A4為標準尺寸，公差帶位置確定：計算協(xié)調(diào)環(huán)的偏差：由公式，得到：A5M = 4.9322222012345Tk TTTTT 有：5.5 5.5 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方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。q 裝配尺寸鏈的分組選配法將組成環(huán)公差按完全互換法求得后，放大若干倍，使之達到經(jīng)濟公差的數(shù)值。然后，按此數(shù)值加工零件，再將加工所得的零件按尺寸大小分成若干組（分組數(shù)與公差放大倍數(shù)相

13、等）。最后，將對應(yīng)組的零件裝配起來。 【例3】活塞與活塞銷組件圖5.5 5.5 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法【解】1）建立裝配尺寸鏈 如圖所示。3）確定各尺寸：若活塞銷直徑尺寸定為： ，將其分為 4組，解如圖所示尺寸鏈，可求得活塞銷孔與之對應(yīng)的分組尺寸如下：001. 0128AA1（活塞銷直徑）A2（銷孔直徑）A0 活塞銷與活塞銷孔裝配尺寸鏈 組 號 1 2 3 4 活塞銷直徑活塞銷孔直徑0025. 0005. 02800025. 028005. 00075. 0280075. 001. 028005. 00075. 0280075. 001. 02801. 00125. 028012

14、5. 0015. 0282）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。5.5 5.5 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法 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，如圖所示。采用修配法時，裝配尺寸鏈中各尺寸均按經(jīng)濟公差制造，但留出一個尺寸做修配環(huán)。通常選容易修配加工，且對其它尺寸鏈沒有影響的尺寸作修配環(huán)?！纠?】車床主軸中心線與尾座套筒中心線等高裝配尺寸鏈A1A0A2A3【解】1）選擇修配環(huán) 本例中修刮尾座底板最為方便，故選

15、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。q 裝配尺寸鏈的修配法5.5 5.5 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法用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：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3）確定修配環(huán)公差帶的位置mjnmkkjAAAA11maxminmin0min002 . 01 . 0246A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

16、為0.15。則可最后確定底板厚度為：35. 025. 0246A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。A1A0A2A3A1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 = 1560.05A2采用精刨加工，經(jīng)濟公差也為0.1。5.5 5.5 保

17、證裝配精度的方法保證裝配精度的方法調(diào)節(jié)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)節(jié)法示例1 調(diào)節(jié)套筒 2 調(diào)節(jié)螺釘 3 楔條 4 調(diào)節(jié)螺釘 5 絲杠螺母 6 絲杠a）b）c）可動調(diào)節(jié)法q 裝配尺寸鏈的調(diào)節(jié)法5.5 5.5 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方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a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

18、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】A0A2A1AKa） 固定調(diào)節(jié)法示例 圖a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?！窘狻緼KA0ASASA2A1b）c）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0.2505SA由尺寸鏈b，可求出：5.5 5.5 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法 級 號 1 2 3 4 空位尺寸

19、調(diào)節(jié)墊片厚度0.250.1850.180.1250.120.0650.06050.130.150.070.0350.010.0350.050.095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(dāng)分級后解尺寸鏈，可確定調(diào)節(jié)件各級尺寸v 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 ：0SKTnTT5.5 5.5 保證

20、裝配精度的方法保證裝配精度的方法 誤差補償調(diào)節(jié)法根據(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。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。5.5 5.5 保證裝配精度的方法保證裝配精度的方法 誤差補償調(diào)節(jié)法誤差補償調(diào)節(jié)法5.5 5.5 保證保證裝配精度的裝配精度的方法方法 車床主軸車床主軸的定向裝配的定向裝配設(shè)備：立體倉庫、堆垛機、自動導(dǎo)航車、搬運機器人等 q 裝配過程的儲運系統(tǒng)自動化包括零、部件及產(chǎn)品出入庫、運輸和儲存 包括：裝配過程

21、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 q 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q 裝配過程信息流自動化5.6 5.6 機器裝配自動化機器裝配自動化設(shè)備：立體倉庫、堆垛機、自動導(dǎo)航車、搬運機器人等 q 裝配過程的儲運系統(tǒng)自動化包括零、部件及產(chǎn)品出入庫、運輸和儲存 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 q 裝配作業(yè)自動化

22、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q 裝配過程信息流自動化5.6 5.6 機器裝配自動化機器裝配自動化12345a）b） 同步傳送與非同步傳送1機器人 2料斗 3存儲的工件 4裝配的工件 5操作者q 同步傳送與非同步傳送5.6 5.6 機器裝配自動化機器裝配自動化q 柔性裝配系統(tǒng)（FAS）模塊積木式 FAS 以裝配中心為基礎(chǔ)的模塊式FAS555555DDCAAABEFF312864794A工件配套位 B輸入位 C檢驗位 D返修位 E輸出位1存儲傳送裝置 2通用裝配裝置 3、4、4、6工件傳送裝置 5、5裝配中心 7 工件托盤 8工件收集站 9傳送裝置控制器以裝配機器人為主體的可編程序FAS 5.6 5.6 機器裝配自動化機器裝配自動化1料倉 2夾具提升裝置 3、4、5、6機器人 7八工位回轉(zhuǎn)試驗機 8貼標簽機 9不合格品斗 10包裝機 11夾具下降裝置 12氣動機械手 13振動料斗 14隨行夾具 15傳送裝置 以機器人為主體的氣體調(diào)節(jié)閥FAS5