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1、現(xiàn)代制造工藝,第5章機(jī)器裝配工藝基礎(chǔ),3,5.1 概述,任何機(jī)器是由若干相關(guān)零件裝配而成。機(jī)器制造的最后一個(gè)工藝過程是將加工合格后的零件裝配成機(jī)器的裝配工藝過程。機(jī)器的質(zhì)量最終通過裝配來保證，裝配質(zhì)量在很大程度上決定了機(jī)器的最終質(zhì)量和工作性能。 同時(shí)，通過機(jī)器的裝配，也能發(fā)現(xiàn)機(jī)器設(shè)計(jì)或零件設(shè)計(jì)中的問題，從而不斷改進(jìn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、提高產(chǎn)品的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。,機(jī)器裝配的內(nèi)容 裝配是機(jī)器制造中的最后階段，主要內(nèi)容包括零件的清洗、刮研、連接及平衡、調(diào)整與校正，總裝后的檢驗(yàn)、試運(yùn)轉(zhuǎn)、油漆及包裝等。,5,裝配精度 機(jī)器的裝配精度應(yīng)根據(jù)機(jī)器的工作性能來確定，一般包括零部件間的位置精度和運(yùn)動(dòng)精度。

2、裝配精度的另一個(gè)要求，是配合表面間的配合質(zhì)量和接觸質(zhì)量。,6,機(jī)器的裝配精度要求可根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)或其他有關(guān)資料予以確定。 在缺乏成熟資料的條件下，則往往參考經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)的類似產(chǎn)品數(shù)據(jù)，用類比法并結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)定出。必要時(shí)，還需通過分析計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證，才能最后確定。,7,機(jī)器及其部件既然是由若干零件裝配而成的，那么，零件的精度特別是關(guān)鍵零件的精度直接影響相應(yīng)部件和機(jī)器的裝配精度。 一般情況下， 裝配精度高，則 必須提高各相關(guān) 零件的制造精度， 使它們裝配后的誤 差累積仍能滿足裝 配精度要求。,8,但是，對(duì)于某些裝配精度高的項(xiàng)目來說，如果完全由有關(guān)零件的制造精度來直接保證，則相關(guān)零件的制造精

3、度將會(huì)要求很高，給機(jī)械加工帶來很大困難。 這時(shí)若按經(jīng)濟(jì)加工精度來確定零件的加工精度，使之易于加工，而在裝配時(shí)則采取一定的工藝措施（修配、調(diào)整等）來保證裝配精度，這樣做雖然增加了裝配工作量和裝配成本，但從整個(gè)產(chǎn)品制造過程來看，仍是比較經(jīng)濟(jì)的。,9,在機(jī)器設(shè)計(jì)過程中，需要結(jié)合零件基本尺寸及其公差和技術(shù)條件，運(yùn)用尺寸鏈的分析方法解決裝配精度保證問題。由于這種尺寸鏈?zhǔn)菓?yīng)用于裝配過程的，而且其計(jì)算分析均與工藝尺寸鏈有所不同，因而稱為裝配尺寸鏈。,10,5.2裝配尺寸鏈,裝配尺寸鏈的概念 裝配尺寸鏈?zhǔn)怯筛饔嘘P(guān)裝配尺寸（各個(gè)零件尺寸及裝配精度要求）所組成的尺寸鏈。,11,線性裝配尺寸鏈,裝配尺寸鏈的建立 正

4、確地建立裝配尺寸鏈，是進(jìn)行裝配尺寸鏈計(jì)算的基礎(chǔ)。 首先，正確確定封閉環(huán)是計(jì)算的關(guān)鍵，對(duì)于裝配尺寸鏈，裝配精度要求就是封閉環(huán)； 再以封閉環(huán)兩端的兩個(gè)零件為起點(diǎn)，沿封閉環(huán)的尺寸方向，分別找出影響裝配精度要求的相關(guān)零件，直至找到同一個(gè)基準(zhǔn)零件或是同一基準(zhǔn)表面為止。,12,在查找裝配尺寸鏈時(shí)，應(yīng)遵循以下原則： （1）裝配尺寸鏈的簡(jiǎn)化原則,13,（2）裝配尺寸鏈組成的最短路線（環(huán)數(shù)最少）原則,14,（3）裝配尺寸鏈的方向性,15,裝配尺寸鏈的計(jì)算 裝配尺寸鏈的計(jì)算，如果是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行的，多采用反計(jì)算法；而正計(jì)算法僅用于驗(yàn)算。所謂反計(jì)算即是已知裝配精度（封閉環(huán)）的基本尺寸及其偏差，求解與該項(xiàng)裝配精

5、度有關(guān)的各零、部件（組成環(huán)）的基本尺寸及其偏差。 計(jì)算公式可分為極值法和概率法。概率法僅適用于大批量生產(chǎn)的裝配尺寸鏈計(jì)算；而極值法可用于各種生產(chǎn)類型的裝配尺寸鏈計(jì)算，在這里做重點(diǎn)介紹。,（1）裝配尺寸鏈的極值解法 對(duì)于線性尺寸鏈，則 1）首先校核封閉環(huán)尺寸是否正確 2）按等公差原則，計(jì)算各組成環(huán)平均公差,16,3）根據(jù)各組成環(huán)基本尺寸的大小和加工時(shí)的難易程度，對(duì)各組成環(huán)的公差進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 在調(diào)整過程中應(yīng)遵循六個(gè)原則。,17,5.3保證裝配精度的方法,目前，在多數(shù)工廠中，裝配的主要工作是靠手工勞動(dòng)完成。所以，選擇合適的裝配方法，制訂合理的裝配工藝規(guī)程，不僅是保證機(jī)器裝配質(zhì)量的手段，也是提高產(chǎn)

6、品生產(chǎn)效率、降低制造成本的有力措施。 保證產(chǎn)品裝配精度的方法有：互換裝配法、選擇裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法。,18,互換裝配法,零件按圖紙公差加工，裝配時(shí)不需經(jīng)過任何選擇、修配和調(diào)整，就能達(dá)到規(guī)定的裝配精度和技術(shù)要求，這種裝配方法稱為互換裝配法。,19,互換裝配法的優(yōu)點(diǎn)是裝配工作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，有利于組織流水生產(chǎn)、協(xié)作生產(chǎn)，同時(shí)也有利于維修工作。 互換法的實(shí)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。所以，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)尺寸鏈的大批大量產(chǎn)品裝配中。,20,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(jì)可行的程度，然后選擇合適的零件進(jìn)行裝配，以

7、保證規(guī)定的裝配精度要求。 這種裝配方法常應(yīng)用于裝配精度要求高而組成環(huán)又較少的成批或大批量生產(chǎn)中。,21,22,選配法,直接選配法,分組選配法,復(fù)合選配法,修配裝配法,修配裝配法簡(jiǎn)稱修配法，它是將尺寸鏈中各組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)加工精度制造。裝配時(shí)根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果，通過改變尺寸鏈中某一預(yù)先確定的組成環(huán)尺寸或者就地修配這個(gè)組成環(huán)，使裝配達(dá)到規(guī)定的要求。,23,1）單件修配-生產(chǎn)中應(yīng)用最廣。 2）合件加工修配法 -應(yīng)用在單件小批生產(chǎn)的裝配場(chǎng)合。,24,3）自身加工修配法,25,調(diào)整裝配法,調(diào)整法也是按經(jīng)濟(jì)加工精度確定零件（組成環(huán)）公差，由于每一個(gè)組成環(huán)的公差取得較大，就必然會(huì)使一部分裝配件超差。為了保證裝配精

8、度，可改變一個(gè)零件的位置（稱可動(dòng)調(diào)整法），或選定一個(gè)或幾個(gè)適當(dāng)尺寸的調(diào)整件（也叫補(bǔ)償件）加入尺寸鏈（稱固定調(diào)整法），來補(bǔ)償由于各組成環(huán)公差擴(kuò)大后所產(chǎn)生的累積誤差。,26,（1）可動(dòng)調(diào)整法 所謂可動(dòng)調(diào)整法就是用改變調(diào)整件的相對(duì)位置（移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)同時(shí)進(jìn)行）來達(dá)到裝配精度的方法。,27,（2）固定調(diào)整法 在裝配尺寸鏈中，選定一個(gè)或加入幾個(gè)零件作為調(diào)整環(huán)。作為調(diào)整環(huán)的零件是按一定尺寸間隔級(jí)別制成的一組專門零件，根據(jù)裝配時(shí)的需要，選用其中某一級(jí)別的零件來做補(bǔ)償，從而保證所需要的裝配精度。通常使用的調(diào)整件有墊圈、墊片、軸套等。,28,這種調(diào)整方法用在產(chǎn)量大、裝配精度要求高的大批大量生產(chǎn)裝配中，比

9、較簡(jiǎn)便，它在汽車、拖拉機(jī)和自行車生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。,29,調(diào)整法有很多優(yōu)點(diǎn)：除了能按經(jīng)濟(jì)加工精度加工零件外，而且裝配方便，可以獲得比較高的裝配精度。在使用期間，可以通過調(diào)整件來補(bǔ)償由于磨損、熱變形所引起的誤差，使之恢復(fù)原來的精度要求。它的缺點(diǎn)是增加了一定的零件數(shù)及要求較高的調(diào)整技術(shù)。但是由于調(diào)整法優(yōu)點(diǎn)突出，因而使用較為廣泛。,30,3）誤差抵消調(diào)整法 誤差抵消調(diào)整法是在產(chǎn)品或部件裝配時(shí)，通過調(diào)整有關(guān)零件的相互位置，使其加工誤差相互抵消一部分，以提高裝配精度要求的方法。它在機(jī)床裝配中應(yīng)用較多。,31,在選擇裝配方法時(shí)，先要了解各種裝配方法的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。一般說來： 應(yīng)優(yōu)先選用完全互換法； 在生產(chǎn)

10、批量較大、組成環(huán)又較多時(shí)，應(yīng)考慮采用不完全互換法； 在封閉環(huán)的精度較高，組成環(huán)環(huán)數(shù)較少時(shí)，可以采用選配法； 只有在上述方法使零件加工很困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，特別是中小批生產(chǎn)時(shí)，尤其是單件生產(chǎn)時(shí)，才宜采用修配法或調(diào)整法。,32,5.4 裝配工藝規(guī)程的制定,在機(jī)器的制造工藝過程中，與裝配有關(guān)的工藝過程稱為裝配工藝過程。將裝配工藝過程以工藝文件的形式固定下來就是裝配工藝規(guī)程。裝配工藝規(guī)程的好壞對(duì)保證裝配質(zhì)量、提高裝配生產(chǎn)效率、縮短裝配周期、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、縮小裝配占地面積、降低裝配生產(chǎn)成本等都有重要的影響。,33,（1）分析產(chǎn)品圖紙，劃分裝配單元，確定裝配方法。 （2）擬定裝配順序，劃分裝配工序。 （3

11、）計(jì)算裝配時(shí)間定額。 （4）確定各工序裝配技術(shù)要求，制定質(zhì)量檢查方法及工具。 （5）確定裝配時(shí)零部件的輸送方法及所需要的設(shè)備和工具。 （6）選擇和設(shè)計(jì)裝配過程中所需的工具、夾具和專用設(shè)備。,34,制定裝配工藝規(guī)程的步驟,（1）研究產(chǎn)品的裝配圖和驗(yàn)收技術(shù)條件 1）審查圖紙的完整性和正確性，對(duì)其中出現(xiàn)的問題、缺點(diǎn)或錯(cuò)誤提出解決的建議和方法，并與設(shè)計(jì)人員協(xié)商后予以修改。 2）對(duì)產(chǎn)品的裝配結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析，明確各零部件之間的裝配關(guān)系。 3）審核產(chǎn)品裝配的技術(shù)要求和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，確切掌握裝配中的關(guān)鍵技術(shù)問題，并制訂相應(yīng)的技術(shù)措施。 4）研究保證產(chǎn)品裝配精度的方法，進(jìn)行必要的裝配尺寸鏈的初步分析和計(jì)算。,3

12、5,（2）確定裝配的組織形式 裝配組織形式主要分為固定式和移動(dòng)式兩種。,36,（3）劃分裝配單元，確定裝配順序 通常將機(jī)器劃分為若干能進(jìn)行獨(dú)立裝配的部分，稱為裝配單元。,37,套件/套裝,組件/組裝,部件/部裝,機(jī)器/總裝,裝配順序的一般原則是先下后上、先內(nèi)后外、先難后易、先精密后一般、先重大后輕小。最后將裝配順序用裝配系統(tǒng)圖的形式表示出來。,38,4）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(jì)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

13、）制定各工序裝配質(zhì)量要求與檢測(cè)方法； 6）確定工序時(shí)間定額，平衡各工序節(jié)拍。,39,（5）編制裝配工藝文件 工序內(nèi)容確定以后，就可以制訂裝配工藝卡片。單件小批生產(chǎn)時(shí)，通常只繪制裝配系統(tǒng)圖。裝配時(shí)，按產(chǎn)品裝配圖及裝配系統(tǒng)圖工作。 成批生產(chǎn)時(shí)，通常還需制訂部裝、總裝的裝配工藝卡。寫明工序次序，簡(jiǎn)要的工序內(nèi)容，設(shè)備名稱，工夾具名稱與編號(hào)，工人技術(shù)等級(jí)和時(shí)間定額等項(xiàng)目。 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(jìn)行產(chǎn)品裝配。,40,5.5 機(jī)器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性,機(jī)器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性和零件結(jié)構(gòu)的機(jī)械加工工藝性一樣，對(duì)機(jī)器的整個(gè)生產(chǎn)過程有較大的影響，也是評(píng)價(jià)機(jī)器設(shè)計(jì)的指標(biāo)

14、之一。機(jī)器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性在一定程度上決定了裝配過程周期的長(zhǎng)短、耗費(fèi)勞動(dòng)量的大小、成本的高低、以及機(jī)器使用質(zhì)量的優(yōu)劣等。,41,機(jī)器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性是指機(jī)器結(jié)構(gòu)能保證裝配過程中使相互聯(lián)接的零部件不用或少用修配和機(jī)械加工，用較少的勞動(dòng)量，花費(fèi)較少的時(shí)間按產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求順利地裝配起來。 （1）機(jī)器結(jié)構(gòu)應(yīng)能分成 獨(dú)立的裝配單元,42,（2）減少裝配時(shí)的修配和機(jī)械加工,43,44,45,（3）機(jī)器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸,46,47,48,5.6 裝配自動(dòng)化,在機(jī)械制造過程中，裝配工作量占到20左右，有些產(chǎn)品的裝配工作量可以達(dá)到70。但裝配又是機(jī)械制造過程中采用手工勞動(dòng)較多的工序。由于裝配技術(shù)上的復(fù)雜性和

15、多樣性，所以，裝配過程不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。近年來，在大批大量生產(chǎn)中，加工過程自動(dòng)化獲得了較快的發(fā)展，大量零件自動(dòng)化高速生產(chǎn)出來后，如果仍由手工裝配，則勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、質(zhì)量也不能保證，因此，迫切需要發(fā)展裝配過程的自動(dòng)化。,49,裝配過程自動(dòng)化包括零件的供給、裝配對(duì)象的運(yùn)送、裝配作業(yè)、裝配質(zhì)量檢測(cè)等環(huán)節(jié)的自動(dòng)化。最初從零部件的輸送流水線開始，逐漸實(shí)現(xiàn)某些生產(chǎn)批量較大的產(chǎn)品，如電動(dòng)機(jī)、變壓器、開關(guān)等的自動(dòng)裝配。現(xiàn)在，在汽車、武器、儀表等大型、精密產(chǎn)品中也已有應(yīng)用。,50,自動(dòng)裝配機(jī),51,裝配機(jī)器人,52,53,裝配自動(dòng)線,54,5.7機(jī)器的虛擬裝配,裝配過程在很大程度上影響產(chǎn)品的研制時(shí)間（Time

16、）、產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、制造成本（Cost）、優(yōu)質(zhì)服務(wù)（Service）“TQCS”，裝配將影響機(jī)器的生命周期和市場(chǎng)的快速響應(yīng)能力。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，把信息技術(shù)應(yīng)用到機(jī)器裝配過程中有了很大進(jìn)展，形成了以虛擬裝配為主的裝配新技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用為解決裝配規(guī)劃問題提供一種新的方法和手段。,55,虛擬裝配環(huán)境的硬件部分,56,（a）視景頭盔,（b）數(shù)據(jù)手套,57,（c）三維鼠標(biāo),（d）操縱桿,58,（e）球面沉浸式顯示系統(tǒng),59,裝配過程的仿真,60,直接選配法 就是由裝配工人從許多待裝配的零件中，憑經(jīng)驗(yàn)挑選合適的零件裝配在一起。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能達(dá)到很高的裝配精度且無需將裝配零件進(jìn)行分組。但工人需憑經(jīng)驗(yàn)和必要的判斷性測(cè)量來選擇零件，裝配時(shí)間不易準(zhǔn)確控制，且裝配質(zhì)量在很大程度上決定于裝配工人的技術(shù)水平。這種裝配方法不宜用于生產(chǎn)節(jié)拍較嚴(yán)的大批大量流水作業(yè)中。,61,分組裝配法 是將組成環(huán)的公差按互換裝配法中極值解法所求得的值放大數(shù)倍（一般為24倍），使之能按經(jīng)濟(jì)精度加工，再按實(shí)際測(cè)量尺寸將零件分為數(shù)組，再按對(duì)應(yīng)組分別進(jìn)行裝配，滿足原定裝配精度的要求。由于同組零件