机器装配工艺过程设计1课件

主要掌握装配精度的概念及其保证机器装配精度的四种工艺方法：互换法、选择法、修配法和调整法；并能够运用装配尺寸链对装配精度进行定量分析和求解。1机器制造装配过程计划采购订单成本核算产品设计工艺路线BOM项目市场制造下达制造设计工程装配车间用户客户服务2汽车多孔闭式喷油器装配过程3456781.装配概念

其基本任务就是研究在一定的生产条件下，以高生产率和低成本装配出高质量的产品。装配工艺

按照规定的技术要求，将零件组合成组件，并进一步结合成部件以至整台机器的过程，分别称为装配。一、装配的概念及装配内容9101112组件装配工艺系统13部件装配工艺系统图14总装装配工艺系统图1516172.制订装配工艺规程的原始资料

1)产品图纸和技术性能要求产品图纸包括全套总装图、部装图和零件图，从产品图纸可能了解产品的全部尺寸结构、配合性质、精度、材料和重量等，从而可以制订装配顺序、装配方法和检验项目，设计装配工具，购置相应的起吊工具和检验、运输等设备。

2)生产纲领生产纲领就是年生产量，它是制订装配工艺和选择装配生产组织形式的重要依据。

3)生产条件，注意调查研究，设计出符合生产实际的装配工艺。183.装配工艺规程的内容及制订步骤1)产品图纸分析2)确定生产组织形式，根据生产纲领和产品结构确定生产组织形式,装配生产组织形式可分为移动式和固定式两类。3)装配顺序的决定，划分的原则是先难后易、先内后外、先下后上。4)装配工序5)编制装配工艺文件，装配工艺过程卡片、主要装配工序卡片、检验卡片和试车卡片19各种装配生产组织形式202122装配工艺规程的整理与编写

在单件小批生产时，通常不需要编制装配工艺过程卡片，而是用装配工艺流程图来代替。装配时，工人按照装配图和装配工艺流程图进行装配。成批生产时，通常需要制订部件装配及总装配的装配工艺过程卡片。卡片的每一工序内应简要地说明该工序的工作内容、所需要的设备和工艺装备的名称及编号、时间定额等。在大批大量生产中，要制订装配工序卡片，详细说明该装配工序的工艺内容，以直接指导工人进行操作。除了装配工艺过程卡片及装配工序卡片以外，还应有装配检验卡片及试验卡片，有些产品还应附有测试报告、修正（校正）曲线等。232425

轴的两种结构26尽量减少不必要的配合面27采用调整装配法代替修配法28机器结构应便于装配和拆卸293031321.机器的装配精度

1)几何精度几何精度是指尺寸精度和相对位置精度。

尺寸精度反映装配中各有关零件的尺寸和装配精度的关系

相对位置精度反映装配中各有关零件的相对位置精度和装配精度的关系二、装配精度与零件精度33普通卧式车床装配尺寸精度34单缸发动机装配相对位置精度352)运动精度运动精度是指回转精度和传动精度。回转精度—机器回转部件的径向跳动和轴向窜动。回转精度主要和轴类零件轴颈处的精度、轴承的精度、箱体轴孔的精度有关。传动精度—机器传动件之间的运动关系。传动精度主要取决于传动元件本身的制造精度及它们之间的配合精度。传动元件越少、传动链愈短，传动精度愈高。典型的传动元件有齿轮、丝杠螺母及蜗轮蜗杆等。363)相互配合精度配合表面间的配合质量和接触质量。372.零件精度和装配精度的关系机器中有些装配精度往往只和一个零件有关，要保证该项装配精度只要保证该零件的精度即可，俗称“单件自保”。而有些装配精度则和几个零件有关，要保证该项装配精度则必须同时保证这些零件的相关精度，这种情况比较复杂，涉及尺寸链问题，要用装配尺寸链来解决。

结论：机器装配精度与相关零件的精度密切相关，而相关零件的相关精度又与生产量和装配方法有关。383940413.影响装配精度的因素

1)零件的加工精度，零件加工精度一致性不好，装配工作的劳动量大大增加。

2)零件之间的配合要求和接触质量

零件之间的配合要求是指配合面间的间隙量或过盈量，它决定了配合性质，是根据设计图纸的要求而提出的，决定于相配零件的尺寸及其精度。

提高配合质量和接触质量是一个非常重要的问题。特别是提高配合面的接触刚度，对提高整个机器的精度、刚度、抗振性和寿命等都有极其重要的作用。

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3)力、热、内应力等所引起的零件变形零件在机械加工和装配中，由于力、热、内应力等所产生的变形，对装配精度有很大的影响。

4)旋转零件的不平衡43二、装配尺寸链的的建立1.装配尺寸链——在机器的装配关系中，由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链。2.装配尺寸链的封闭环——装配所要保证的装配精度或技术要求，是零部件装配后才最后形成的尺寸或位置关系。3.装配尺寸链的组成环——装配关系中，对装配精度有直接影响的零、部件的尺寸和位置关系。装配尺寸链的组成环也分为增环和减环。44装配尺寸链与工艺尺寸链有所不同。装配尺寸链中每一个尺寸都分布在不同零件上，每个零件的尺寸是一个组成环，有时两个零件之间的间隙等也构成组成环，装配尺寸链主要解决装配精度问题。装配尺寸链和工艺尺寸链都是尺寸链，有共同的形式、计算方法和解题类型。454.装配尺寸链分类：

1）直线尺寸链由长度尺寸组成，且各环尺寸彼此平行。

2）角度尺寸链由角度、平行度、垂直度等构成。

3）平面尺寸链由成角度关系布置的长度尺寸构成，且各环处于同一或彼此平行的平面内。

4）空间尺寸链由位于三维空间的尺寸构成的尺寸链。46装配中的直线尺寸链47装配中的平面尺寸链48平面尺寸链的解法49装配中的角度尺寸链50装配中的并联、串联、混联尺寸链51三、装配尺寸链的查找方法

1.根据装配精度要求确定封闭环。

2.取封闭环两端的任一个零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为查找的线索，分别找出影响装配精度要求的相关零件（组成环），直至找到同一基准零件，甚至是同一基准表面为止。52（二）查找装配尺寸链应注意的问题1．装配尺寸链应进行必要的简化——可不考虑影响小的因素2．组成装配尺寸链的“一件一环”原则——每个相关零、部件应只有一个尺寸进入装配尺寸链——装配尺寸链的最短路线原则3．装配尺寸链的“方向性”

——不同方向的精度要求应在不同方向建立尺寸链535455正计算——已知与装配精度有关的各零部件基本尺寸及偏差，求装配精度要求的基本尺寸及偏差(即已知组成环，求封闭环）

用于对已设计图样校核验算反计算——已知装配精度要求的基本尺寸及偏差，求与该装配精度有关的各各零部件基本尺寸及偏差

用于设计过程中各零部件基本尺寸计算及精度设计四、装配尺寸链的计算方法装配方法不同尺寸链计算方法不同56第五节保证装配精度的装配方法常用装配方法互换法选配法修配法调整法完全互换法部分互换法57装配尺寸链计算方法的选用不完全互换法完全互换法选配法修配法调整法用极值法计算，大批量生产用概率法。用概率法计算。用极值法计算。用极值法计算。用极值法计算，大批量生产用概率法。58各种装配方法的适用范围和应用实例装配方法适用范围应用举例完全互换法

适用于零件数较少、批量很大、零件可用经济精度加工时

汽车、拖拉机、中小型柴油机、缝纫机及小型电机的部分部件不完全互换法

适用于零件数稍多、批量大、零件加工精度可适当放宽时

机床、仪器仪表中的某些部件

分组法

适用于成批或大量生产中，装配精度很高，零件数很少，又不采用调整装配时

中小型柴油机的活塞与缸套、活塞与活塞销、滚动轴承的内外圈与滚子修配法

单件小批生产中，装配精度要求高且零件数较多的场合车床尾座垫板、滚齿机分度蜗轮与工作台装配后精加工齿形调整法

除必须采用分组法选配的精度配件外，调整法可用于各种装配场合机床导轨的楔形镶条、滚动轴承调整间隙的间隔套垫圈装配方法的选择5960616263A0A5A4A2A1A36465666768A0A5A4A2A1A3697071723.选配法（1）直接选配法（2）分组选配法（3）复合选配法将配合零件按经济精度制造，然后，选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的一种方法。7374选择装配法销孔A0=757677最大过盈-0.005-0.0075-0.01-0.0125-0.015-0.0025-0.005-0.0075-0.01最小过盈28孔销＋－03、测量分组打标记

孔销78采用分组装配时注意事项：

1）为保证分组后，各组的配合性质和配合精度与原装配精度要求相同，应当使配合件的公差相等，公差增大的方向相同，增大的倍数应等于以后的分组数。

2）配合件的形状精度和相互位置精度及表面粗糙度，不能随尺寸公差放大而放大，应与分组公差相适应，以保证配合性质和配合精度要求。

3）分组数不宜过多，否则就会因零件测量、分类、保管工作量的增加造成生产组织工作复杂化。

4）制造零件时，应尽可能使各对应组零件的数量相等，满足配套要求，否则会造成某些尺寸零件的积压浪费现象。79三、修配装配法装配精度要求高，组成环数多时，各组成环按经济精度制造，通过改变某一组成环（修配环或补偿环）来达到装配精度修配环。修配法就是在装配时修去指定零件上预留修配量以达到装配精度的方法。即将装配尺寸链中各组成环按经济精度制造，装配时根据实测结果，通过修配某一组成环的尺寸，或就地配制这个环（补偿环或修配环），来补偿其他各组成环由于公差放大后产生的累积误差，使封闭环达到规定精度的一种装配工艺方法。修配法能获得很高的装配精度，而零件可按经济精度制造；但增加了一道修配工序，费工费时，又需技术熟练的工人，修配工时不易确定，零件不能互换，不适于流水线生产。修配环选择的原则：

1.便于拆装，形状简单，易修

2.不应为公共环

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修配方法单件修配合并加工修配自身加工修配修配环为一个零件上的尺寸修配环是由多个零件构成的尺寸。即为“就地加工法”修配环选择原则易于修配、便于装卸；尽量不选择公共环。补偿环被修配后对封闭环的影响：使封闭环尺寸变大；使封闭环尺寸变小

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（一）封闭环尺寸变小82（二）

修配后使封闭环尺寸变大831、选补偿环：A52、确定各组成环公差：按经济精度（IT11）T1=T3=0.2T2=T5=0.1T4=0.053、计算补偿环A5的最大补偿量

Fmax=Tol-To=T1+T2+T3+T4+T5-To=（0.2+0.1+0.2+0.05+0.1）-0.25=0.44、确定各组成环极限偏差8485

5、计算补偿环A5的极限偏差：866、验算装配后封闭环极限偏差

故补偿环需改变mm，才能保证装配精度不变。由题意可知，封闭环极限偏差应为：877、确定补偿环（）尺寸

在本题中，补偿环为减环，被修配后，齿轮与档环的轴向间隙变大，即封闭环尺寸变大。所以，只有装配后封闭环的实际最大尺寸（）不大于封闭环要求的最大尺寸（）时，才可能进行装配，否则不能修配，故应满足下列不等式：根据修配量足够且最小原则，则应：88

本例题则应，

当补偿环mm时，装配后封闭环mm。只有（减环）增大后，封闭环才能减小，为满足上述等式，补偿环应增加0.20mm，封闭环将减小0.20mm，才能保证

mm，使补偿环具有足够的补偿量。所以，补偿环最终尺寸为：89修配的常用方法单件修配法合并加工修配法自身修配法9091自身加工修配法实例92四、调整法(一)调整法概念各组成零件均按经济精度加工,装配时,通过调整补偿,以满足装配精度要求。这一方法称为调整法。931、固定调整:按一定的尺寸间隔级别制造一套调整件,装配时，选择合适的调整件,加入装配结构以满足装配精度的要求。94固定调整法实例95如图所示，为车床大齿轮的装配简图。装配后要求轴向间隙0.1-0.35mm，各零件的轴向尺寸为：（四）固定调整法计算举例96A1=30mm,A2=5mm,A3=43mm,A4=3mm,A5=5mm。现按固定调整法装配，试计算各级调整件的尺寸。A0A5A4A2A1A397982、各组成零件的制造公差放大到经济精度，并按“入体原则”标注,并计算A5的尺寸

99100依次加上级差0.15，并按“入体原则”标注偏差，即可得各级调整件尺寸：1012、可动调整:通过改变调整件的位置来满足装配精度要求102103

调整法装配的优缺点1、零件公差可按经济精度确定。2、能获得很高的装配精度,可动调整时,装配精度能达到理想要求。3、须增加调整件,产品成本及组成件数量增加。4、采用可动调整时,机构的体积增大。5、装配精度在一定程度上依赖工人的技术水平,复杂的调整更是如此,调整件较难预定,可动调整不便于组成流水作业。104误差抵消调整法在总装或部装时，通过对尺寸链中某些组成环误差的大小和方向的合理配置，达到使加工误差相互抵消或使加工误差对装配精度的影响减小的目的。车床主轴装配中调整前后轴承的径跳方向来控制主轴的径向跳动。

在滚齿机工作台分度蜗轮装配中，调整蜗轮和轴承的偏心方向来抵消误差，提高分度蜗轮工作精度。105第五章机器装配工艺过程设计5.6机器装配的自动化106装配自动化的基本内容设备：立体仓库、堆垛机、自动导航车、搬运机器人等。

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。

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。

装配过程信息流自动化107自动装配系统形式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

同步传送与非同步传送108自动装配系统形式

柔性装配系统（FAS）以装配中心为基础的模块式FAS5＇5＇5＇555DDCAAABEFF312864794＇A－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。模块积木式FAS；以装配机器人为主体的可编程序FAS。1091－料仓;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FAS110机器人装配工作单元检测机器人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111

零件送进系统组成

零件送进装置组成示例

选择器进给轨道装配头工件托架料斗分配器料斗零件送进器选择/取向器送进轨道擒纵机构与分配装置112擒纵机构与分配装置示例113

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114

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115

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。116

虚拟装配

118119波音777飞机数字化装配120现代设计要求设计人员在虚拟产品开发早期就应考虑装配问题，在进行虚拟装配的同时创建产品、分析装配精度，及时优化设计方案。虚拟装配设计的完善将有效缩短新产品开发的周期，减轻设计返工的负担，加快了引入高级设计方法和技术的速度，提高新产品开发的质量与可靠性，同时也降低新产品开发的成本。虚拟装配技术虚拟装配（VirtualAssembly）采用计算机仿真与虚拟现实技术，通过仿真模型在计算机上进行仿真装配，实现产品的工艺规划、加工制造、装配和调试，它是实际装配的过程在计算机上的本质体现。虚拟制造VM122VM就是利用仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，采用群组协同工作，通过模型来模拟和预测产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题，实现产品制造的本质过程。包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检测等，并进行过程管理和控制。123虚拟制造系统VMS的体系结构虚拟制造系统的体系结构由三层构成，即经营决策层、产品决策层和

生产决策层。124虚拟制造技术的实用——波音777波音公司在研制777时，全面实现了VM技术。它采用CATIA软件进行产品的数字化建模，并利用CAE软件对飞机的零部件进行结构性能分析，其产品设计制造工程师在虚拟现实环境中操纵模拟样机，检验产品的各项性能指标。整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，其整机实现100%数字化设计，成为世界上首架以三维无纸化方式设计出来的一次研制试飞成功的飞机，而且其开发周期也从过去的8年时间缩短到了5年，成本降低了25%。125虚拟制造技术的实用克莱斯勒（Chrysler）与IBM合作开发的虚拟制造环境用于其新型车的研制，在样车生产之前，发现其定位系统的控制及其他许多设计缺陷，缩短了研制周期。由于实施了虚拟产品开发策略，福特（Ford）和克莱斯勒（Chrysler）汽车公司将他们新型汽车的开发周期由36个月缩短至24个月。我国成都飞机工业公司研制的超七飞机，全面采用数字化设计，建立了全机结构数字化样机，并实现了并行设计制造和研制流程的数字化管理。利用CATIA、UG等软件对超七飞机230余项零部件进行结构设计、工艺模型设计、数控程序设计、虚拟加工仿真和数控加工。126虚拟制造技术的实用目前，VM技术应用效果比较明显的领域有：产品外形设计、产品布局设计、产品运动学和动力学仿真、热加工工艺模拟、加工过程仿真、产品装配仿真、虚拟样机与产品工作性能评测、产品广告与漫游、企业生产过程仿真与优化、虚拟企业的可合作性仿真与优化等。127虚拟制造的关键技术虚拟现实技术虚拟设计技术可