机械制造工艺学第五章

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1、第五章第五章 装配工艺过程设计装配工艺过程设计 第一节第一节 概述概述n 机械装配：是按规定的精度和技术要求，将构成机器的是按规定的精度和技术要求，将构成机器的零件结合成组件、部件和产品的过程。零件结合成组件、部件和产品的过程。 装配是机器制造过程的最后一个阶段，其工作包括装配是机器制造过程的最后一个阶段，其工作包括组组装、调整、检验、试车和试验等。装、调整、检验、试车和试验等。产品质量最终是通过产品质量最终是通过装配来保证，装配质量直接影响产品的工作性能。装配来保证，装配质量直接影响产品的工作性能。 装配通常是手工完成，通过装配可以发现零件在制装配通常是手工完成，通过装配可以发现零件在制造过

2、程中所存在的问题，并加以改进。造过程中所存在的问题，并加以改进。清洗连接校正、调整与配作 平衡验收、试验q 机器装配基本作业装配单元：装配单元：任何机器或产品都是由零件和部件组成，为便于任何机器或产品都是由零件和部件组成，为便于生产组织，通常将机器划分为多个可独立装配的部分，称生产组织，通常将机器划分为多个可独立装配的部分，称装配单元。装配单元。 零件是组成机器的最小单元零件是组成机器的最小单元。一般是先将零件组装成。一般是先将零件组装成套件、组件、部件，然后再装到机器上。直接装到机器上套件、组件、部件，然后再装到机器上。直接装到机器上的零件并不多。的零件并不多。装配的一般过程：装配的一般过程

3、： 零件零件套件（合件）套件（合件）组件（总成）组件（总成）部件部件机器机器套件：套件：在基准件上，装一个或若干个零件形成永久在基准件上，装一个或若干个零件形成永久性连接，称套装，是最小装配单元。性连接，称套装，是最小装配单元。组件：组件：在基准件上，装上若干个套件和零件而形成在基准件上，装上若干个套件和零件而形成组合体，称组装。组合体，称组装。 套件和组件示例 a）套件 b）组件部件：部件：在基准件上，装上若干个组件、套件和零件在基准件上，装上若干个组件、套件和零件而形成的组合体，称部装而形成的组合体，称部装机器：机器：在一个基准件上，装上若干个部件、组件、在一个基准件上，装上若干个部件、组

4、件、套件和零件而形成的整台机器，套件和零件而形成的整台机器，把零件和部件装把零件和部件装配成最终产品的过程称总装配成最终产品的过程称总装.基准零件机器零件零件零件零件零件部件部件组件套件零件机器装配系统图二、装配工艺系统图二、装配工艺系统图 在制订装配工艺规程的过程中，表明产品零部件间在制订装配工艺规程的过程中，表明产品零部件间相互关系及装配流程的示意图。相互关系及装配流程的示意图。 每个零件用一个方框表示，包含零件名称、图号和每个零件用一个方框表示，包含零件名称、图号和数量等信息。数量等信息。 装配时从基准件开始，沿水平线自左向右进行。通装配时从基准件开始，沿水平线自左向右进行。通常将零件画

5、在上方，套件、组件和部件画在下方。排列常将零件画在上方，套件、组件和部件画在下方。排列次序表示装配的顺序。主要用于大批大量生产。次序表示装配的顺序。主要用于大批大量生产。基准零件机器零件零件零件零件零件部件部件组件套件零件第二节第二节 装配工艺规程的制订装配工艺规程的制订 作用：作用： 装配工艺规程是指导装配生产的重要技术文件装配工艺规程是指导装配生产的重要技术文件，也是生产技术准备工作的主要内容之一。也是生产技术准备工作的主要内容之一。 装配工艺规程对装配工艺规程对保证装配质量、提高装配生产效率、缩短生产周期、减轻保证装配质量、提高装配生产效率、缩短生产周期、减轻工人劳动强度和降低生产成本有

6、很大的影响。工人劳动强度和降低生产成本有很大的影响。主要内容：主要内容：1）分析装配图、划分装配单元、确定装配方法）分析装配图、划分装配单元、确定装配方法2）拟定装配顺序，划分装配工序）拟定装配顺序，划分装配工序3）计算装配工时；）计算装配工时；4）确定各工序的装配技术要求，质量检验方法和检查工具；）确定各工序的装配技术要求，质量检验方法和检查工具；5）确定）确定输送输送方法和所需要的设备和工具。方法和所需要的设备和工具。6）选择和设计装配中所需的工具、夹具和专用装备。）选择和设计装配中所需的工具、夹具和专用装备。一、制订装配工艺规程的基本原则及原始资料一、制订装配工艺规程的基本原则及原始资料

7、1、基本原则、基本原则1）保证产品装配质量，延长产品使用寿命；）保证产品装配质量，延长产品使用寿命；2）合理安排装配顺序，减少钳工的劳动量，缩短装配周期；）合理安排装配顺序，减少钳工的劳动量，缩短装配周期；3）减少占地面积，提高单位面积的生产率）减少占地面积，提高单位面积的生产率4）尽量降低装配生产成本）尽量降低装配生产成本2、原始资料、原始资料1）产品装配图和产品验收标准（及与甲方签订的技术协议）产品装配图和产品验收标准（及与甲方签订的技术协议） ； 包括总装图和部件装配图等包括总装图和部件装配图等2）产品的生产纲领）产品的生产纲领 生产纲领不同生产纲领不同,生产类型不同生产类型不同,装配的

8、组织形式、工艺方法不同装配的组织形式、工艺方法不同3）现有生产条件）现有生产条件包括工厂装配设备，装配技术水平、车间面积，起重能力。包括工厂装配设备，装配技术水平、车间面积，起重能力。二、制订装配工艺规程的步骤二、制订装配工艺规程的步骤1、分析产品的装配图和产品验收技术条件、分析产品的装配图和产品验收技术条件 审核产品图样的完整性、正确性，分析产品的结构工审核产品图样的完整性、正确性，分析产品的结构工艺性，审核装配技术要求和验收标准。艺性，审核装配技术要求和验收标准。2、确定装配方法和组织方式；、确定装配方法和组织方式； 装配方法与组织形式取决于产品的结构特点和生产装配方法与组织形式取决于产品

9、的结构特点和生产纲领，纲领，应考虑现有生产条件和设备；应考虑现有生产条件和设备； 装配组织方式分固定式和移动式装配组织方式分固定式和移动式；固定式装配在一；固定式装配在一个固定的工作地完成，多用于单件小批生产或重量大、体个固定的工作地完成，多用于单件小批生产或重量大、体积大的批量生产中。积大的批量生产中。 移动式装配是用传送带或小车按装配顺序从一个装移动式装配是用传送带或小车按装配顺序从一个装配工作地移到下一个装配工作地完成产品的装配工作；配工作地移到下一个装配工作地完成产品的装配工作； 分连续移动、间歇移动和变节奏移动。分连续移动、间歇移动和变节奏移动。 移动式装配多用于大批大量生产。移动式

10、装配多用于大批大量生产。 3、划分装配单元，确定装配顺序；、划分装配单元，确定装配顺序； 先将产品划分为套件、组件和部件等装配单先将产品划分为套件、组件和部件等装配单元，元，每级装配单元都要选定装配的基准件每级装配单元都要选定装配的基准件。 装配基准件应是产品的基体或主干零部件。装配基准件应是产品的基体或主干零部件。 划分装配单元后，可以安排装配顺序，划分装配单元后，可以安排装配顺序，一般原一般原则是先难后易、先内后外、先下后上、先大后小，则是先难后易、先内后外、先下后上、先大后小，预处理工序在前。预处理工序在前。 车床床身装配简图油盘总成P011床 身10031垫板上涂铅油床身总成Z011用

11、水平仪检查导轨的直线度右垫板2001 8左托盘1001 1右托盘1004 1前床脚1002 1后床脚1005 1螺栓2002 8垫圈2004 4螺栓2003 4垫圈2006 4螺母2005 4床身部件装配系统图4、划分装配工序；、划分装配工序；主要工作如下：主要工作如下：1）确定工序集中和分散的程度；）确定工序集中和分散的程度；2）划分装配工序，确定装配内容；）划分装配工序，确定装配内容；3）确定各工序所需要的设备和工具，如需专用设备）确定各工序所需要的设备和工具，如需专用设备(力矩扳力矩扳手手,预应力扳手预应力扳手) ，要提出设计任务书。，要提出设计任务书。4）制定装配操作规范，如过盈配合的

12、压入力，装配温度，）制定装配操作规范，如过盈配合的压入力，装配温度，螺钉的拧紧力矩。螺钉的拧紧力矩。5）制定各工序装配质量要求和检验方法；）制定各工序装配质量要求和检验方法；6）确定工时定额，平衡工序节拍。）确定工时定额，平衡工序节拍。5、编制装配工艺文件、编制装配工艺文件 单件小批生产，通常只绘制装配系统图；单件小批生产，通常只绘制装配系统图； 成批生产，还要求制定部件和总装的装配工成批生产，还要求制定部件和总装的装配工艺卡，写明装配次序和工序内容，设备名称和工艺卡，写明装配次序和工序内容，设备名称和工时定额等。时定额等。 大批大量生产大批大量生产 ，不仅要制定装配工艺卡，而，不仅要制定装配

13、工艺卡，而且要制定装配工序卡，直接指导操作人员进行装且要制定装配工序卡，直接指导操作人员进行装配。配。第三节第三节 装配结构的装配工艺性装配结构的装配工艺性 产品结构的装配工艺性直接影响产品的装配周期，所产品结构的装配工艺性直接影响产品的装配周期，所耗费的劳动量，成本的高低以及机器的使用性能。耗费的劳动量，成本的高低以及机器的使用性能。 好的装配工艺性是指在装配过程中，不用修配和机械好的装配工艺性是指在装配过程中，不用修配和机械加工、劳动量少，装配时间短。加工、劳动量少，装配时间短。一、产品结构应能分解成独立的装配单元一、产品结构应能分解成独立的装配单元 为最大限度缩短产品的装配周期，有必要将

14、产品分成为最大限度缩短产品的装配周期，有必要将产品分成若干个独立的装配单元，以便平行作业，这是评价装配结若干个独立的装配单元，以便平行作业，这是评价装配结构的重要指标。构的重要指标。 如汽车，分为发动机、变速箱、车架、驾驶室、车门等如汽车，分为发动机、变速箱、车架、驾驶室、车门等 如机床，分主轴箱、进给箱、刀架、尾座和床身等。如机床，分主轴箱、进给箱、刀架、尾座和床身等。 部件装配后，独立进行检验和试车。合格后再进入总装。部件装配后，独立进行检验和试车。合格后再进入总装。划分独立装配单元的优点如下：划分独立装配单元的优点如下：1）可平行进行装配作业）可平行进行装配作业2）各部件可以独立进行调整

15、和试车）各部件可以独立进行调整和试车3）有利于产品升级换代）有利于产品升级换代4）有利于机器的维护和检修，重型机器便于包）有利于机器的维护和检修，重型机器便于包装和运输装和运输.二、减少装配时的修配和机加工作量二、减少装配时的修配和机加工作量 产品在装配过程中，难免要对某些零件进行修配，产品在装配过程中，难免要对某些零件进行修配，这些工作多数由手工操作完成，不仅要求技术水平高，而这些工作多数由手工操作完成，不仅要求技术水平高，而且难以事先确定工作量，因此设计时要尽量减少修配工作且难以事先确定工作量，因此设计时要尽量减少修配工作量。量。 为减少修配工作量，尽量减少不必要的配合面，为减少修配工作量

16、，尽量减少不必要的配合面， 用用调调整整装装配配法法代代替替修修配配法法装配时尽量减少机械加工，否则影响装配工装配时尽量减少机械加工，否则影响装配工作的连续性作的连续性三、机器的结构应便于装配和拆卸三、机器的结构应便于装配和拆卸应考虑扳手的工作空间应考虑扳手的工作空间第四节第四节 装配尺寸链装配尺寸链 产品质量：由零件的设计质量、加工质量和装配质量产品质量：由零件的设计质量、加工质量和装配质量共同保证共同保证. 正确规定机器的装配精度要求是产品设计中的重正确规定机器的装配精度要求是产品设计中的重要环节。装配精度不仅影响产品的质量，而且影响制造的要环节。装配精度不仅影响产品的质量，而且影响制造的

17、经济性。经济性。 由于部件、总成是由零件装配而成，而零件在加工中由于部件、总成是由零件装配而成，而零件在加工中存在误差，把含误差的零件组合在一起形成累积误差，因存在误差，把含误差的零件组合在一起形成累积误差，因此此零件的精度直接影响到相应的装配精度，一般来说装配零件的精度直接影响到相应的装配精度，一般来说装配精度由组成零件的有关加工精度来保证。精度由组成零件的有关加工精度来保证。 一、装配精度一、装配精度 1、装配精度的内容、装配精度的内容1）相互位置精度）相互位置精度 指相关零件间的距离精度和相互位置精度指相关零件间的距离精度和相互位置精度 如齿轮轴的中心距、平行度、垂直度及同轴度等如齿轮轴

18、的中心距、平行度、垂直度及同轴度等2）相对运动精度）相对运动精度 零部件之间在运动方向和相对运动速度上的精度。零部件之间在运动方向和相对运动速度上的精度。 如溜板在导轨上的移动精度，与主轴的平行度，如溜板在导轨上的移动精度，与主轴的平行度， 齿轮加工时主轴的转速度和工作台的转速关系。齿轮加工时主轴的转速度和工作台的转速关系。3）相互配合精度）相互配合精度 指配合表面的配合质量和接触质量指配合表面的配合质量和接触质量 配合质量指配合间隙或过盈量，配合质量指配合间隙或过盈量， 接触质量指接触面积的大小和接触点的分布，如齿轮接触质量指接触面积的大小和接触点的分布，如齿轮2、装配精度与零件精度的关系、

19、装配精度与零件精度的关系 装配精度直接由相关零装配精度直接由相关零件的制造精度来保证。件的制造精度来保证。 如卧式车床中，为满足如卧式车床中，为满足尾座移动与溜板移动的平行尾座移动与溜板移动的平行度要求，只需保证床身上的度要求，只需保证床身上的导轨导轨AB面平行即可。面平行即可。 对于某些装配精度要求高的项目，或者组成部件的对于某些装配精度要求高的项目，或者组成部件的零件数目比较多，装配精度如果完全由有关零件的加零件数目比较多，装配精度如果完全由有关零件的加工精度来保证，则对各零件的加工精度要求很高，甚工精度来保证，则对各零件的加工精度要求很高，甚至无法加工。因此在生产中常采用一定的工艺措施来

20、至无法加工。因此在生产中常采用一定的工艺措施来保证最终装配要求。保证最终装配要求。 在机械制造的全过程中，设计、加工、装配是密在机械制造的全过程中，设计、加工、装配是密切相关的，有时是相互矛盾的，研究装配的目的就是切相关的，有时是相互矛盾的，研究装配的目的就是要顾及这些矛盾，要顾及这些矛盾，在满足使用要求的前提下，尽可能在满足使用要求的前提下，尽可能采用经济公差，寻求最有效最经济的装配方法，达到采用经济公差，寻求最有效最经济的装配方法，达到质量好，效率高、成本低的目的。质量好，效率高、成本低的目的。为此在设计的时候为此在设计的时候就要进行尺寸分析，分析有关零件的误差对装配精度就要进行尺寸分析，

21、分析有关零件的误差对装配精度的影响，再合理标注零件制造公差及技术要求，达到的影响，再合理标注零件制造公差及技术要求，达到保证质量降低成本的目的。保证质量降低成本的目的。二、装配尺寸链的建立二、装配尺寸链的建立 一、装配尺寸链的概念一、装配尺寸链的概念 装配尺寸链：在机器的装配关系中，装配尺寸链：在机器的装配关系中，由有关零件的尺寸或者相互位置组成由有关零件的尺寸或者相互位置组成的尺寸链。的尺寸链。组成：组成环、封闭环组成：组成环、封闭环封闭环：封闭环：是装配要保证的装配精度和技是装配要保证的装配精度和技术要求术要求.它不是一个零件或部件上的它不是一个零件或部件上的尺寸，而是不同零部件表面或轴线

22、之尺寸，而是不同零部件表面或轴线之间的相互位置尺寸，是装配后形成的间的相互位置尺寸，是装配后形成的。组成环：组成环：对装配精度要求发生直接影响对装配精度要求发生直接影响的那些零部件的尺寸和位置关系的那些零部件的尺寸和位置关系，都，都是装配尺寸链的组成环。是装配尺寸链的组成环。 组成环也分为增环和减环组成环也分为增环和减环.二、装配尺寸链的分类二、装配尺寸链的分类根据各组成环的特点根据各组成环的特点,装配尺寸链分为：装配尺寸链分为：直线尺寸链直线尺寸链：由长度尺寸组成：由长度尺寸组成,各尺寸环彼此平行。各尺寸环彼此平行。角度尺寸链角度尺寸链：由角度、平行度、垂直度组成。：由角度、平行度、垂直度组

23、成。平面尺寸链平面尺寸链：由成角度关系布置的长度尺寸组成，各尺寸：由成角度关系布置的长度尺寸组成，各尺寸环在同一平面内或平行平面内。环在同一平面内或平行平面内。空间尺寸链空间尺寸链：由位于三维空间的尺寸环组成的尺寸链。：由位于三维空间的尺寸环组成的尺寸链。三、装配尺寸链的查找方法三、装配尺寸链的查找方法1、装配尺寸链建立步骤、装配尺寸链建立步骤1）确定封闭环：）确定封闭环：封闭环就是装配技术要求封闭环就是装配技术要求，装配后形成的。，装配后形成的。2）查组成环：）查组成环： 方法一：方法一：以封闭环两端的零件为起点，沿装配精度要求的以封闭环两端的零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准

24、为联系线索，分别查装配关系中位置方向，以装配基准为联系线索，分别查装配关系中影响装配要求的有关零件，直至同一基准零件，甚至同影响装配要求的有关零件，直至同一基准零件，甚至同一基准面一基准面。方法二：从封闭环的一端开始依次查找直到封闭环的另一方法二：从封闭环的一端开始依次查找直到封闭环的另一端，也可以从共同的基准零件或基准面开始分别查到封端，也可以从共同的基准零件或基准面开始分别查到封闭环的两端。闭环的两端。 不管采用那种方法，关键是要正确分析那些零件的不管采用那种方法，关键是要正确分析那些零件的哪些尺寸、技术要求、对所分析的装配要求有直接影响。哪些尺寸、技术要求、对所分析的装配要求有直接影响。

25、3）作尺寸链图，确定增减环性质。）作尺寸链图，确定增减环性质。2、查找装配尺寸链应注意的问题、查找装配尺寸链应注意的问题 1）简化装配尺寸）简化装配尺寸 机械产品结构复杂，影响装配精度的因素很多，在机械产品结构复杂，影响装配精度的因素很多，在查找时，在保证装配精度的前提下，对影响较小的因素，查找时，在保证装配精度的前提下，对影响较小的因素，可以进行适当的简化。可以进行适当的简化。2）装配尺寸链最短路线原则）装配尺寸链最短路线原则 即装配尺寸链环数最少原则。即装配尺寸链环数最少原则。 在装配精度要求既定的情况下，组在装配精度要求既定的情况下，组成环数目越少，则每个组成环所分配的成环数目越少，则每

26、个组成环所分配的公差就越大，零件加工越容易，越经济，公差就越大，零件加工越容易，越经济，所以在产品结构设计中尽可能使影响装所以在产品结构设计中尽可能使影响装配精度的零件数减至最少。配精度的零件数减至最少。 尺寸链中，尺寸链中，每一个有关零部件只有一每一个有关零部件只有一个尺寸作为组成环列入尺寸链中，即一个尺寸作为组成环列入尺寸链中，即一件一环。件一环。这就要求连接两个装配基准面这就要求连接两个装配基准面间的尺寸应直接标注在零件图上。间的尺寸应直接标注在零件图上。 组成环数目等于有关零件的数目，组成环数目等于有关零件的数目，这就是装配尺寸链最短原则。这就是装配尺寸链最短原则。3）装配尺寸链的方向

27、性）装配尺寸链的方向性 同一装配结构中，不同位置方向都有装配精度要求时，同一装配结构中，不同位置方向都有装配精度要求时，应按不同方向建立装配尺寸链。如蜗杆传动副结构。应按不同方向建立装配尺寸链。如蜗杆传动副结构。四、装配尺寸链的计算方法四、装配尺寸链的计算方法 计算尺寸链存在两种情况：正计算计算尺寸链存在两种情况：正计算,反计算反计算 正计算：正计算：已知组成环求封闭环。即已知产品装配图和全已知组成环求封闭环。即已知产品装配图和全部零件图，用以验算组成环的公差和基本尺寸及偏差是否部零件图，用以验算组成环的公差和基本尺寸及偏差是否正确，是否能满足装配精度要求。正确，是否能满足装配精度要求。 反计

28、算：反计算：已知封闭环求组成环，用于产品设计阶段，即已知封闭环求组成环，用于产品设计阶段，即根据装配精度指标确定组成环公差、基本尺寸、偏差，然根据装配精度指标确定组成环公差、基本尺寸、偏差，然后标注在零件设计图纸上。后标注在零件设计图纸上。 反向计算分配封闭环的公差有三条原则：等公差分配、反向计算分配封闭环的公差有三条原则：等公差分配、等公差等级分配、按具体情况分配。等公差等级分配、按具体情况分配。 1、极值法、极值法 考虑各装配尺寸在极限条件下，满足装配技术要求考虑各装配尺寸在极限条件下，满足装配技术要求的计算方法。计算所得的组成环公差过于严格，特别的计算方法。计算所得的组成环公差过于严格，

29、特别是在装配精度要求高，组成环数目比较多时，计算所是在装配精度要求高，组成环数目比较多时，计算所得的公差非常甚至无法保证，得的公差非常甚至无法保证，它一般用于组成环数少，它一般用于组成环数少，精度要求不太高的场面。精度要求不太高的场面。2、概率法概率法 极限法简单可靠，但缺点是公差过于严格极限法简单可靠，但缺点是公差过于严格，根据概，根据概率论，装配时各组成环同时处于极限状况的机会很少，率论，装配时各组成环同时处于极限状况的机会很少，在组成环数多，且为大批量生产时，这种极端情况出在组成环数多，且为大批量生产时，这种极端情况出现的机会很小，不必考虑。现的机会很小，不必考虑。 大批大量生产中用概率

30、法，可扩大零件制造公差，大批大量生产中用概率法，可扩大零件制造公差，降低生产成本。降低生产成本。第五节第五节 保证装配精度的装配工艺方法保证装配精度的装配工艺方法 选择装配方法，其实质就是在满足装配精度要求选择装配方法，其实质就是在满足装配精度要求的前提下，选择经济合理的解尺寸链方法。的前提下，选择经济合理的解尺寸链方法。 保证装配精度的工艺方法有：互换法、分组装配保证装配精度的工艺方法有：互换法、分组装配法、修配法与调整法。法、修配法与调整法。分别适用于不同的场合。分别适用于不同的场合。一、互换装配法一、互换装配法 按互换程度的不同分为完全互换法与大多数互换法。按互换程度的不同分为完全互换法

31、与大多数互换法。1 、完全互换法完全互换法 在全部产品中，装配时各组成环零件不需任何选在全部产品中，装配时各组成环零件不需任何选择、修配、调整就能保证规定装配技术要求。择、修配、调整就能保证规定装配技术要求。其实质其实质就是控制零件加工误差保证装配精度的一种方法就是控制零件加工误差保证装配精度的一种方法。 完全互换法的特点完全互换法的特点1）零件可完全互换，装配质量稳定；）零件可完全互换，装配质量稳定；2）装配过程简单，生产率高；）装配过程简单，生产率高；3）容易实现零部件的专业化生产，便流水作业；）容易实现零部件的专业化生产，便流水作业；4）有利于产品维护和零件部件更换）有利于产品维护和零件

32、部件更换5）零件加工要求较高，不一定按经济加工精度制造；）零件加工要求较高，不一定按经济加工精度制造；6）可用于各种生产类型。）可用于各种生产类型。 选择完全互换法，则按极值法计算装配尺寸链。选择完全互换法，则按极值法计算装配尺寸链。 为保证装配精度，为保证装配精度，各组成环的公差之和应小于等于封闭各组成环的公差之和应小于等于封闭环的公差环的公差。 对于直线尺寸链组成环传递系数等于对于直线尺寸链组成环传递系数等于1 进行反向计算时，进行反向计算时，先按等公差原则确定各组成环的平先按等公差原则确定各组成环的平均公差，再根据尺寸大小和加工的难易程度进行调整均公差，再根据尺寸大小和加工的难易程度进行

33、调整。平。平均分配封闭环的公差可能不合理，需作调整。均分配封闭环的公差可能不合理，需作调整。imiiolTT1miiavTAT10mTATav01）组成环公差调整原则）组成环公差调整原则n 如果尺寸大、加工困难则给以较大的公差；反之给以较如果尺寸大、加工困难则给以较大的公差；反之给以较小的公差；小的公差；n 如果组成环为标准件上的尺寸，则按标准规定；如果组成环为标准件上的尺寸，则按标准规定；n 尺寸相近加工方法类似，可取相等的公差值；尺寸相近加工方法类似，可取相等的公差值；n 表面粗糙度要求高的尺寸取较小的公差值；表面粗糙度要求高的尺寸取较小的公差值；n 对于几个尺寸链中的公共环，其公差值由要

34、求最严的尺对于几个尺寸链中的公共环，其公差值由要求最严的尺寸链确定。寸链确定。n 调整各组成环的公差后，应保证各组成环的公差之和小调整各组成环的公差后，应保证各组成环的公差之和小于等于封闭环的公差。于等于封闭环的公差。n 尺寸相差较大取相同等级公差；即等精度法，所有组成尺寸相差较大取相同等级公差；即等精度法，所有组成环按同一精度制造。环按同一精度制造。 2）选择协调环）选择协调环 由于封闭环的公差是装配要求所确定的既定值，由于封闭环的公差是装配要求所确定的既定值，当大多数组成环的公差取为标准公差后，可能有一当大多数组成环的公差取为标准公差后，可能有一个组成环的公差不能取标准公差。这个组成环在尺

35、个组成环的公差不能取标准公差。这个组成环在尺寸链中起协调作用，称作协调环。寸链中起协调作用，称作协调环。协调环的选择原则为如下：协调环的选择原则为如下：n 选择不需用定尺寸刀具加工、用光滑极限量规检验选择不需用定尺寸刀具加工、用光滑极限量规检验的尺寸作协调环。的尺寸作协调环。n 将难于加工的尺寸从宽取公差值，取一容易加工的将难于加工的尺寸从宽取公差值，取一容易加工的尺寸作协调环；或将容易加工的尺寸从严取公差值，尺寸作协调环；或将容易加工的尺寸从严取公差值，选难于加工的尺寸作协调环。选难于加工的尺寸作协调环。n 不能选择标准件或多个尺寸链中的公共环作为协调不能选择标准件或多个尺寸链中的公共环作为

36、协调环。环。3）确定组成环的偏差）确定组成环的偏差n 标准件的公差带位置按标准规定；标准件的公差带位置按标准规定；n 配合尺寸的公差带位置按配合性质查有关标准；配合尺寸的公差带位置按配合性质查有关标准；n 一般尺寸应按入体原则确定极限偏差。即对包容面取一般尺寸应按入体原则确定极限偏差。即对包容面取下偏差为零；对被包容面取上偏差为零；下偏差为零；对被包容面取上偏差为零；n 台阶类长度尺寸的公差位置，在无具体要求的前题下，台阶类长度尺寸的公差位置，在无具体要求的前题下，一般按入体原则标注。一般按入体原则标注。n 中心距类尺寸按对称公差标注；中心距类尺寸按对称公差标注；n 协调环的公差带按尺寸链计算

37、公式计算所得的上下偏协调环的公差带按尺寸链计算公式计算所得的上下偏差结果标注。差结果标注。【解】【例1】040.053A 图示齿轮部件，齿轮空套在轴上，要求齿轮与挡圈的轴向间隙为0.10.35。已知各零件有关的基本尺寸为：A1 = 30 , A2 = 5 , A3 = 43, （标准件），A5 = 5 。用完全互换法装配，试确定各组成环的偏差。A2A3A1A5A4A0 齿轮与轴部件装配 1）建立装配尺寸链（图 ）2）确定各组成环的公差：按等公差法计算，各组成环公差为： T1 = T2 = T3 = T4 = T5 = （0.35-0.1）/ 5 = 0.05 考虑加工难易程度，进行适当调整（A

38、4公差不变），得到： T4 = 0.05, T1 = 0.06 , T3 = 0.1 , T2 = T5 = 0.02， 3）确定各组成环的偏差：取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定：除协调环以外各组成环公差按入体标注：040.053A0.10003020.210.0643,5,30AAA 计算协调环偏差： EI5 = - 0.12 , ES5 = - 0.1最后可确定：0.150.125AA2A3A1A5A4A0 齿轮与轴部件装配 2、大多数互换法（也称不完全互换法）、大多数互换法（也称不完全互换法） 零件按统计公差公式所零件按统计公差公式所规定的公差进行加工，装配时规定的公差进行

39、加工，装配时不需任何选择、修配和调整，就能保证绝大多数机器满足不需任何选择、修配和调整，就能保证绝大多数机器满足规定的装配技术要求，这种装配方法称大多数互换法，也规定的装配技术要求，这种装配方法称大多数互换法，也称不完全互换法称不完全互换法。其实质是尺寸链的概率解法，与完全互其实质是尺寸链的概率解法，与完全互换法相比，零件公差放大了，因而了降低加工难度。换法相比，零件公差放大了，因而了降低加工难度。 但这样处理会使部分产品装但这样处理会使部分产品装 配后超出规定的装配精度要求。配后超出规定的装配精度要求。0122201TATAkkmiiiimiiiavkTAkT12200 进行反向计算时，先按

40、进行反向计算时，先按等公差原则确定各组成环的等公差原则确定各组成环的平均公差，再根据尺寸大小平均公差，再根据尺寸大小和加工的难易程度进行调整。和加工的难易程度进行调整。 对于线性尺寸链对于线性尺寸链mTATav0mTATav0大多数互换法的特点：大多数互换法的特点：n 零件虽不一定按经济加工精度制造，但零件所规零件虽不一定按经济加工精度制造，但零件所规定的公差比完全互换法的公差大，有利于零件的定的公差比完全互换法的公差大，有利于零件的加工。加工。n 装配过程简单、但装配后有少数不合格品。装配过程简单、但装配后有少数不合格品。n 适用于大批大量生产、组成环数目较多，而装配适用于大批大量生产、组成

41、环数目较多，而装配精度要求较高的场合。精度要求较高的场合。同例1，用大数互换法计算【例2】【解】取k=1.4，将T1 、T2 、T4 、 T5 及T0 值代入，可求出：T3 = 0.135于是有：0.057550.08254.930.01255A除协调环外各组成环公差入体标注：0.135003020.0210.143,5,30AAAA2A3A1A5A4A0齿轮与轴部件装配尺寸链 A4 为标准尺寸，公差确定：T4 = 0.05A1、A2、A5 公差取经济公差：T1 = 0.1, T2 = T5 = 0.025确定各组成环的公差确定各组成环的偏差040.053A取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差

42、带位置确定：计算协调环的偏差：由公式，得到：A5M = 4.9322222012345Tk TTTTT 有：二、选择装配法二、选择装配法 选择装配法是将尺寸链各组成环的公差放大到经济选择装配法是将尺寸链各组成环的公差放大到经济可行的程度（即各零件按经济加工精度制造），装配时可行的程度（即各零件按经济加工精度制造），装配时选择合适的零件进行配对，以保证装配精度要求。选择合适的零件进行配对，以保证装配精度要求。 选择装配法有三种：直接选配法，分组选配法和复合选择装配法有三种：直接选配法，分组选配法和复合选配法。选配法。1、直接选配法、直接选配法 工人在装配时，直接从重多待装配的零件中选择合适工人在

43、装配时，直接从重多待装配的零件中选择合适的零件进行组装，保证装配精度要求。的零件进行组装，保证装配精度要求。 优点：可获得很高的装配精度优点：可获得很高的装配精度 缺点：工人凭经验进行，装配精度取决于工人的技术缺点：工人凭经验进行，装配精度取决于工人的技术水平。装配效率不高，不适合于大批大量生产和流水线水平。装配效率不高，不适合于大批大量生产和流水线装配。可能出现装配。可能出现“剩余零件剩余零件”。 2、分组装配法、分组装配法 零件按经济加工精度制造，装配前对零件进行测量和分零件按经济加工精度制造，装配前对零件进行测量和分组，装配时用对应组中的零件进行装配，保证装配精度要求。组，装配时用对应组

44、中的零件进行装配，保证装配精度要求。优点：零件加工要求不高，但可获得很高的装配精度。优点：零件加工要求不高，但可获得很高的装配精度。 同组零件可以互换，又称分组互换法。同组零件可以互换，又称分组互换法。例：活塞销与孔的过盈量为例：活塞销与孔的过盈量为0.0025至至0.0075mm封闭环公差封闭环公差0.005 孔轴平均公差孔轴平均公差0.0025d=28-0.0025D=28-0.005-0.0075将孔轴的公差同时将孔轴的公差同时扩大扩大4倍，至倍，至0.01分组装配法满足以下条件：分组装配法满足以下条件：1、配合零件的公差应相等，公差增大的方向要、配合零件的公差应相等，公差增大的方向要同

45、向，增大的倍数为分组数。同向，增大的倍数为分组数。2、最好使相配件的的尺寸分布具有完全相同的、最好使相配件的的尺寸分布具有完全相同的对称分布曲线。对称分布曲线。3、相配件的表面粗糙度和形位公差必须保持为、相配件的表面粗糙度和形位公差必须保持为原设计要求，不能随尺寸公差放大而放大。原设计要求，不能随尺寸公差放大而放大。4、分组数不宜太多，尺寸公差放大到经济加工、分组数不宜太多，尺寸公差放大到经济加工精度就可以了，否则会增大测量、分组和保精度就可以了，否则会增大测量、分组和保管的工作量。管的工作量。分组装配法的特点：分组装配法的特点：1）零件按经济加工精度制造，加工要求不高，但可获）零件按经济加工

46、精度制造，加工要求不高，但可获得很高的装配精度；得很高的装配精度；2）同组零件可以互换；）同组零件可以互换；3）增加了零件测量、分组和保管的工作量；）增加了零件测量、分组和保管的工作量；4）一般应用于大批大量生产组成环数目少（）一般应用于大批大量生产组成环数目少（2-3）而装）而装配精度要求高的场合。配精度要求高的场合。3、复合选配法、复合选配法 复合选配法是分组选配法和直接选配法的复合。零件加复合选配法是分组选配法和直接选配法的复合。零件加工后先测量分组，然后在各对应组内进行选配。工后先测量分组，然后在各对应组内进行选配。特点：相配件的公差可以不相等。装配速度快、质量高、能特点：相配件的公差

47、可以不相等。装配速度快、质量高、能满足一定的生产节拍要求。如：气缸与活塞的装配。满足一定的生产节拍要求。如：气缸与活塞的装配。 上述完全互换法、大多数互换法和分组法装配，零件都上述完全互换法、大多数互换法和分组法装配，零件都能互换，适用于大批大量生产。能互换，适用于大批大量生产。三、修配装配法三、修配装配法 在单件小批生产中，如果组成环数目多而装配精在单件小批生产中，如果组成环数目多而装配精度要求又很高时，应采用修配法。度要求又很高时，应采用修配法。 修配法是指各零件按经济加工精度制造，并指定修配法是指各零件按经济加工精度制造，并指定一零件作修配件，在其上预留加工余量，装配时用手一零件作修配件

48、，在其上预留加工余量，装配时用手工括、研等方法修去多余的加工余量，使之保证装配工括、研等方法修去多余的加工余量，使之保证装配技术要求。在装配尺寸链中，修配件对应的尺寸环为技术要求。在装配尺寸链中，修配件对应的尺寸环为修配环，又称补偿环修配环，又称补偿环 修配法不能互换。修配法不能互换。选择的补偿环应满足以下要求：选择的补偿环应满足以下要求：1、选择装拆方便、结构简单、容易修配的零件作补偿环选择装拆方便、结构简单、容易修配的零件作补偿环，如果用括研修配，括研面积应小。如果用括研修配，括研面积应小。2、不能选择公共环作补尝环不能选择公共环作补尝环，即选择只与本项装配精度，即选择只与本项装配精度有关

49、而与其它装配精度无关的零件作修配件。有关而与其它装配精度无关的零件作修配件。3、合理确定修配件的尺寸和公差，既要保证足够的修配合理确定修配件的尺寸和公差，既要保证足够的修配量，又要不使修配的工作量太大量，又要不使修配的工作量太大修配法的特点修配法的特点1、零件的加工精度不高，但可获得很高的装配精度；零件的加工精度不高，但可获得很高的装配精度；2、增加了修配工作量，生产效率低；、增加了修配工作量，生产效率低；3、对工人的技术水平要求较高；、对工人的技术水平要求较高；4、一般用于单件小批生产、组成环数目多而装配精度要、一般用于单件小批生产、组成环数目多而装配精度要求又很高的场合。求又很高的场合。

50、车床主轴孔轴线与尾座套筒锥孔轴线等高误差要求为00.06，且只允许尾座套筒锥孔轴线高。为简化计算，略去各相关零件轴线同轴度误差，得到一个只有A1、A2、A3三个组成环的简化尺寸链，如图所示。【例4】车床主轴中心线与尾座套筒中心线等高装配尺寸链A1A0A2A3【解】1）选择修配环 本例中修刮尾座底板最为方便，故选A2作修配环。 若已知A1、A2、A3的基本尺寸分别为202、46和156。用修配法装配，试确定A1、A2、A3的偏差。用A00表示修配前封闭环实际尺寸。本例中，修配环修配后封闭环变小，故A00的最小值应与A0的最小值相等。按直线尺寸链极值算法公式，可导出：2）确定各组成环公差及除修配环

51、外的各组成环公差带位置3）确定修配环公差带的位置mjnmkkjAAAA11maxminmin0min002 . 01 . 0246A将已知数值代入，可求出：A2min = 46.1, 得到：如果要求尾座底板装配时最小刮研量为0.15。则可最后确定底板厚度为：此时，最大刮研量为：Zmax = A00max - A0max = 0.3935. 025. 0246AA1A0A2A3A1和A3两尺寸均采用镗模加工，经济公差为0.1，按对称原则标注，有： A1 = 2020.05 , A3 = 1560.05A2采用精刨加工，经济公差也为0.1。3、修配方法1）单件修配法 选定某一零件作修配件，装配时用

52、去除金属的方法改变其尺寸，满足装配精度要求；2）合并加工法 将两个或更多个零件合并在一起进行加工，合并加工的零件可看作是一个组成环。多用于单件小批生产。3）自身加工修配法 用机床本身加工零件表面，可达到很高的装配精度。 如在车床上对卡盘进行加工、在刨床上对工作台进行加工，在平面磨床上对工作台面进行磨削加工等。 为避免手工修配的特点，应尽可能采用机械加工的方法代替手工修配，如用精磨代刮、精刨代刮等。 四、调整装配法四、调整装配法 各零件按经济加工精度制造，装配时调整其中一个零各零件按经济加工精度制造，装配时调整其中一个零件的位置或更换一个不同尺寸的零件（垫片或套简等），件的位置或更换一个不同尺寸

53、的零件（垫片或套简等），补偿装配时的累积误差，达到装配要求，前者称为可动调补偿装配时的累积误差，达到装配要求，前者称为可动调整法；后者称为固定调整法。整法；后者称为固定调整法。 调整法与修配法的实质是相同的。各零件均按经济加调整法与修配法的实质是相同的。各零件均按经济加工精度制造，并选择一个组成环作调整环；都是补偿因组工精度制造，并选择一个组成环作调整环；都是补偿因组成环公差扩大而产生的累积误差，以满足装配精度要求。成环公差扩大而产生的累积误差，以满足装配精度要求。 方法不同：修配法是去除补偿环的金属层，调整法是方法不同：修配法是去除补偿环的金属层，调整法是改变零件的位置或更换不同的零件。改变

54、零件的位置或更换不同的零件。1、固定调整法、固定调整法 根据累积误差的大小更换不同根据累积误差的大小更换不同尺寸的调整件。常用的调整件有：尺寸的调整件。常用的调整件有：轴套，垫片和垫圈。轴套，垫片和垫圈。需要解决三个问题；需要解决三个问题；1）确定调整范围）确定调整范围2）确定调整件的分组数）确定调整件的分组数3）确定每组调整件的尺寸。）确定每组调整件的尺寸。例；例；2、可动调整法、可动调整法该装配方法是调整其中一个零件的位置来保证装配精度。该装配方法是调整其中一个零件的位置来保证装配精度。调整法的特点：调整法的特点：1）零件加工精度不高，但可以获得很高的装配精度，）零件加工精度不高，但可以获

55、得很高的装配精度，用可动调整法时，可随时调整因磨损、热变形引起的用可动调整法时，可随时调整因磨损、热变形引起的装配误差。装配误差。2）因需要增加调整件或调整机构而增加了零件数目，）因需要增加调整件或调整机构而增加了零件数目，增加了制造费用。增加了制造费用。3）装配精度在一定程度上依赖于工人的技术水平。）装配精度在一定程度上依赖于工人的技术水平。4）可动调整法可用于各种类型的生产，而固定调整法）可动调整法可用于各种类型的生产，而固定调整法主要用于大批大量生产。主要用于大批大量生产。第六节第六节 机器装配的自动化机器装配的自动化 生产中，装配工作量占产品生产的工作量20%左右，有些产品高达70%，

56、由于装配过程的复杂性和多样性，装配大多数是用手工完成的。 对于大量生产，手工装配的劳动量很大、生产效率不高，因此迫切要求装配自动化。一、自动装配机和装配机器人二、装配自动线设备：立体仓库、堆垛机、自动导航车、搬运机器人等 q 装配过程的储运系统自动化包括零、部件及产品出入库、运输和储存 包括：装配过程中零件定向和定位自动化；零件装配动作的自动化；检验及选配自动化；产品的清洗、油漆、涂油和包装自动化等 q 装配作业自动化指装配过程中的各种信息数据的收集、处理和传送自动化包括：市场预测和订货要求与生产计划间信息数据的汇集、处理和传送自动化；管理信息流自动化；自动装配系统信息流自动化q 装配过程信息

57、流自动化5.6 5.6 机器装配自动化机器装配自动化12345a）b） 同步传送与非同步传送1机器人 2料斗 3存储的工件 4装配的工件 5操作者q 同步传送与非同步传送5.6 5.6 机器装配自动化机器装配自动化q 柔性装配系统（FAS）模块积木式 FAS 以装配中心为基础的模块式FAS555555DDCAAABEFF312864794A工件配套位 B输入位 C检验位 D返修位 E输出位1存储传送装置 2通用装配装置 3、4、4、6工件传送装置 5、5装配中心 7 工件托盘 8工件收集站 9传送装置控制器以装配机器人为主体的可编程序FAS 5.6 5.6 机器装配自动化机器装配自动化1料仓

58、2夹具提升装置 3、4、5、6机器人 7八工位回转试验机 8贴标签机 9不合格品斗 10包装机 11夹具下降装置 12气动机械手 13振动料斗 14随行夹具 15传送装置 以机器人为主体的气体调节阀FAS5.6 5.6 机器装配自动化机器装配自动化检测机器人VIM控制器圆工作台侧视摄像机顶视摄像机检测工作台被检测产品中央控制器PAM控制器装配工作台手爪合格品中间库不合格品中间库零件上料台SCARA机器人5.6 5.6 机器装配自动化机器装配自动化q 零件送进系统组成 5.6 5.6 机器装配自动化机器装配自动化a) b)5.6 5.6 机器装配自动化机器装配自动化5.6 5.6 机器装配自动化

59、机器装配自动化q 自动装配作业的基本形式 机器装配的基本作业形式a）轴孔件间隙配合b）挡销轴件装入扭转c）多个轴销装入d）装侧销e）螺钉的装入f）轴孔件过盈配合i）安放临时支承j）拆除临时支承k）卷褶联接薄板g）轴销拔出h）零件翻转l）熔焊或锡焊连接5.6 5.6 机器装配自动化机器装配自动化关键如何保证轴孔配合c）基件中心运动轨迹a）机构示意图b）振动原理图 轴孔配合自寻中心装入机构1电磁铁 2支架 3压杆 4弹簧 5推杆 6套 7装配零件(轴) 8料道 9擒纵器 10装配基件 11夹紧机构 12挡铁 13夹具 14、15X、Y坐标滑板 16衔铁q 轴孔类零件自动装配5.6 5.6 机器装配

60、自动化机器装配自动化q 螺纹联接件的自动装配 自动拧紧螺钉装置1料管口 2隔料器 3导管 4直导管 a） b） c） 螺钉拧入的过程5.6 5.6 机器装配自动化机器装配自动化连杆螺母自动拧紧工作原理1推料杆；2输料槽；3卡簧；4钢球；5主轴； 6连杆盖；7连杆体；8连杆螺栓；9、10螺母当连杆盖6合装在连杆体上，并从上面装入螺栓8后，从输料槽2送来的螺母，由推料杆1送入主轴5的内六角孔中，并用卡簧3及钢球4档住螺母。然后主轴5边旋转边上升，将螺母逐个拧在螺栓8上。5.6 5.6 机器装配自动化机器装配自动化第七节第七节 机器的虚拟装配机器的虚拟装配一、虚拟现实与虚拟装配一、虚拟现实与虚拟装配

61、1、虚拟现实（、虚拟现实（VR） 是用计算机、多媒体和网络技术等高科技手段来构是用计算机、多媒体和网络技术等高科技手段来构建虚拟环境，使参与者获得与现实世界相同的感觉。建虚拟环境，使参与者获得与现实世界相同的感觉。2、虚拟制造（、虚拟制造（VM） 是以虚拟现实技术、计算机仿真技术、分布式计算是以虚拟现实技术、计算机仿真技术、分布式计算理论、制造系统、加工过程建模、产品数据库管理技理论、制造系统、加工过程建模、产品数据库管理技术等理论基础，研究如何在计算机网络环境与虚拟现术等理论基础，研究如何在计算机网络环境与虚拟现实环境下，利用制造系统各层次及各环节的数学模型，实环境下，利用制造系统各层次及各环节的数学模型，完成制造系统各环节的计算与仿真的科学。完成制造系统各环节的计算与仿真的科学。3、虚拟装配（、虚拟装配（VA） 在虚拟现实的环境下，对计算机数学模型进行装配在虚拟现实的环境下，对计算机数学模型进行装配关系分析。关系分析。 虚拟装配技术现已在生产中应用。虚拟装配技术现已在生产中应用。