第七章 機(jī)器裝配

1裝配工藝規(guī)程制定第7章機(jī)器裝配本章要點(diǎn)裝配方法裝配尺寸鏈自動裝配2第7章機(jī)器裝配MachineAssembling7.1機(jī)械裝配概述IntroductiontoMachineAssembling機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)3

機(jī)器裝配機(jī)械裝配是按規(guī)定的精度和技術(shù)要求，將構(gòu)成機(jī)器的零件結(jié)合成組件、部件和產(chǎn)品的過程。裝配是機(jī)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(jī)器裝配基本作業(yè)

機(jī)器裝配精度清洗連接校正、調(diào)整與配作

平衡驗(yàn)收、試驗(yàn)相互位置精度相互運(yùn)動精度相互配合精度7.1.1機(jī)械裝配工藝過程4

裝配工藝系統(tǒng)圖7.1.1機(jī)械裝配工藝過程為了便于裝配，通常將機(jī)器分成若干個獨(dú)立的裝配單元。裝配單元通常可劃分為五個等級，即零件、套件、組件、部件和機(jī)器（圖7-1)基準(zhǔn)零件機(jī)器零件零件零件零件零件部件部件組件套件零件圖7-1機(jī)器裝配系統(tǒng)示意圖5

套件與組件示例7.1.2機(jī)械裝配工藝過程圖7-2套件和組件示例a）套件b）組件67.1.1機(jī)械裝配工藝過程

套件與組件裝配系統(tǒng)7-3套件和組件裝配單元系統(tǒng)示意圖77.1.2裝配組織形式表7-1各類生產(chǎn)類型裝配工作的特點(diǎn)87.1.2裝配組織形式表7-1各類生產(chǎn)類型裝配工作的特點(diǎn)(續(xù))97.1.3裝配工藝規(guī)程設(shè)計

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(jìn)行裝配生產(chǎn)計劃及技術(shù)準(zhǔn)備的主要依據(jù)。對于設(shè)計或改建一個機(jī)器制造廠，它是設(shè)計裝配車間的基本文件之一。10進(jìn)行產(chǎn)品分析

1）研究產(chǎn)品裝配圖和驗(yàn)收條件

2）對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸分析和工藝分析。

3）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(zhǔn)件。裝配基準(zhǔn)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)合面裝配工藝規(guī)程設(shè)計步驟與方法7.1.3裝配工藝規(guī)程設(shè)計11

確定裝配方法和裝配組織形式擬定裝配工藝過程——1）確定裝配工作的具體內(nèi)容

2）確定裝配工藝方法及設(shè)備

3）確定裝配順序—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

4）確定工時定額及工人等級編制裝配工藝文件6.1.3裝配工藝規(guī)程設(shè)計12第7章機(jī)器裝配MachineAssembling7.2裝配方法與裝配尺寸鏈AssemblingMethodsandAssemblingDimensionalChain機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)131.機(jī)器裝配精度回轉(zhuǎn)臺床鞍升降臺αPα0αTαRαS圖7-4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)，圖7-4）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

7.2.1裝配精度和裝配尺寸鏈相互位置精度相互運(yùn)動精度相互配合精度147.2.1裝配精度和裝配尺寸鏈裝配方法工藝特點(diǎn)

適用范圍表7-2常用裝配方法及其適用范圍完全互換法①配合件公差之和小于/等于規(guī)定裝配公差；②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)較少、零件可用加工經(jīng)濟(jì)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①配合件公差平方和的平方根小于/等于規(guī)定的裝配公差；②裝配操作簡單，便于流水作業(yè)；③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①零件按尺寸分組，將對應(yīng)尺寸組零件裝配在一起；②零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(jī)械加工，達(dá)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(jī)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152.裝配尺寸鏈

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(diǎn)，沿裝配精度要求的位置方向，以裝配基準(zhǔn)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(zhǔn)零件或同一基準(zhǔn)表面為止。所有零件上連接兩個裝配基準(zhǔn)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(zhǔn)面間的那個位置尺寸或位置關(guān)系標(biāo)注在零件圖上又稱一件一環(huán)原則7.2.1裝配精度和裝配尺寸鏈16

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(biāo)準(zhǔn)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(yán)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(shí)際加工可能性分配法等4）各組成環(huán)公差帶位置按入體原則標(biāo)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7.2.2互換裝配法17【解】

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0.1～0.35。已知各零件有關(guān)的基本尺寸為：A1=30,A2=5,A3=43,（標(biāo)準(zhǔn)件），A5=5。用完全互換法裝配，試確定各組成環(huán)的偏差?！纠?-1】A2A3A1A5A4A0圖7-5齒輪與軸部件裝配

1）建立裝配尺寸鏈（圖7-5）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=T5=（0.35-0.1-0.05）/4=0.05

考慮加工難易程度，進(jìn)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，，

7.2.2互換裝配法183）確定各組成環(huán)的偏差：取A5為協(xié)調(diào)環(huán)。A4為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)注：

計算協(xié)調(diào)環(huán)偏差：由式（5-23），得到：EI5=-0.12,ES5=-0.1最后可確定：A2A3A1A5A4A0圖7-5齒輪與軸部件裝配

6.2.2互換裝配法19

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7-1，用大數(shù)互換法計算【例7-2】【解】取k=1.4，將T1

、T2

、T4

、T5

及T0

值代入，可求出：T3=0.135于是有：除協(xié)調(diào)環(huán)外各組成環(huán)公差入體標(biāo)注：A2A3A1A5A4A0圖7-6齒輪與軸部件裝配尺寸鏈A4

為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，公差確定：T4=0.05A1、A2、A5公差取經(jīng)濟(jì)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)的偏差取A5為協(xié)調(diào)環(huán)。A4為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，公差帶位置確定：計算協(xié)調(diào)環(huán)的偏差：由式（6-15），得到：A5M=4.93由式（6-12），有：7.2.2互換裝配法20活塞與活塞銷在冷態(tài)裝配時，要求有0.0025～0.0075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(jì)公差為0.01?，F(xiàn)采用分組選配法進(jìn)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。

分組裝配法將組成環(huán)公差按完全互換法求得后，放大若干倍，使之達(dá)到經(jīng)濟(jì)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)相等）。最后，將對應(yīng)組的零件裝配起來?！纠?-3】7.2.3選擇裝配法圖7-7活塞與活塞銷組件圖21【解】1）建立裝配尺寸鏈如圖7-8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6-46所示尺寸鏈，可求得活塞銷孔與之對應(yīng)的分組尺寸如下：A1（活塞銷直徑）A2（銷孔直徑）A0圖7-8

活塞銷與活塞銷孔裝配尺寸鏈

組號1234

活塞銷直徑活塞銷孔直徑2）確定分組數(shù)：平均公差為0.0025，經(jīng)濟(jì)公差為0.01，可確定分組數(shù)為4。7.2.3選擇裝配法22

車床主軸孔軸線與尾座套筒錐孔軸線等高誤差要求為0～0.06，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6-8所示。采用修配法時，裝配尺寸鏈中各尺寸均按經(jīng)濟(jì)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)。【例7-4】圖7-9

車床主軸中心線與尾座套筒中心線裝配尺寸鏈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。7.2.4修配裝配

裝配尺寸鏈的修配法23用A00表示修配前封閉環(huán)實(shí)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)公差帶的位置將已知數(shù)值代入，可求出：A2min=46.1,于是可得到：A10AA2A3A1和A3兩尺寸均采用鏜模加工，經(jīng)濟(jì)公差為0.1，按對稱原則標(biāo)注，有：

A1=202±0.05,A3=156±0.05A2采用精刨加工，經(jīng)濟(jì)公差也為0.1。圖7-10尺寸鏈7.2.4修配裝配24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。7.2.4修配裝配25調(diào)節(jié)法與修配法相似，尺寸鏈各組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)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(bǔ)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)法圖7-11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

裝配尺寸鏈的調(diào)節(jié)法7.2.4修配裝配26通過更換不同尺寸的調(diào)節(jié)件來達(dá)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7-12a所示部件中，齒輪軸向間隙要求控制在0.05～0.15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(jì)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6-12】A0A2A1AKa）圖7-12

固定調(diào)節(jié)法示例

圖7-12a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)）公差之差由尺寸鏈b，可求出：7.2.4修配裝配27

級號1234

空位尺寸調(diào)節(jié)墊片厚度式中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：n≥3.6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

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

：7.2.4修配裝配28

誤差補(bǔ)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(dá)到互相抵消的目的。這種方法在機(jī)床裝配中應(yīng)用較多，如裝配機(jī)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(jī)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。7.2.4修配裝配29第7章機(jī)器裝配MachineAssembling7.3自動裝配AssemblingAutomation機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)307.3.1自動裝配概述機(jī)器裝配自動化的基本內(nèi)容設(shè)備：立體倉庫、堆垛機(jī)、自動導(dǎo)航車、搬運(yùn)機(jī)器人等

裝配過程的儲運(yùn)系統(tǒng)自動化包括零、部件及產(chǎn)品出入庫、運(yùn)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(yàn)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317.3.1自動裝配概述自動裝配系統(tǒng)形式12345a）b）圖7-13同步傳送與非同步傳送1－機(jī)器人2－料斗3－存儲的工件4－裝配的工件5－操作者

同步傳送與非同步傳送327.3.1自動裝配概述自動裝配系統(tǒng)形式

柔性裝配系統(tǒng)（FAS）模塊積木式

FAS圖7-14以裝配中心為基礎(chǔ)的模塊式FAS5＇5＇5＇555DDCAAABEFF312864794＇A－工件配套位B－輸入位C－檢驗(yàn)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(jī)器人為主體的可編程序FAS

337.3.1自動裝配概述1－料倉2－夾具提升裝置3、4、5、6－機(jī)器人7－八工位回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)8－貼標(biāo)簽機(jī)9－不合格品斗10－包裝機(jī)11－夾具下降裝置12－氣動機(jī)械手13－振動料斗14隨行夾具15－傳送裝置圖7-15以機(jī)器人為主體的氣體調(diào)節(jié)閥FAS347.3.1自動裝配概述圖7-16機(jī)器人裝配工作單元檢測機(jī)器人VIM控制器圓工作臺側(cè)視攝像機(jī)頂視攝像機(jī)檢測工作臺被檢測產(chǎn)品中央控制器PAM控制器裝配工作臺手爪合格品中間庫不合格品中間庫零件上料臺SCARA機(jī)器人357.3.2零件自動送進(jìn)系統(tǒng)

零件送進(jìn)系統(tǒng)組成圖7-17零件送進(jìn)裝置組成示例

選擇器進(jìn)給軌道裝配頭工件托架料斗分配器料斗零件送進(jìn)器選擇/取向器送進(jìn)軌道擒縱機(jī)構(gòu)與