5章-机器装配工艺过程设计

装配工艺规程制定本章要点装配方法装配尺寸链自动装配

第五章机器装配工艺过程设计一、机器装配

机械装配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。

§5.1机器装配概述二、机器装配基本作业清洗连接校正、调整与配作

平衡验收、试验§5.1机器装配概述卧式万能铣床三、机器装配精度§5.1机器装配概述1.相互位置精度：相关零件的距离精度和相互位置精度2.相互运动精度:运动方向精度;相对运动速度精度3.相互配合精度四、装配工艺系统图为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。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示意图§5.1机器装配概述装配单元通常可划分为五个等级，即零件、套件、组件、部件和机器

五、套件、组件与部件示例§5.1机器装配概述套件示例五、套件、组件与部件示例

套件和组件示例§5.1机器装配概述

部件示例

部件示例

一、装配工艺规程及其重要性1.将装配工艺过程用文件形式规定下来就是装配工艺规程2.它是指导装配工作的技术文件，也是进行装配生产计划及技术准备的主要依据。对于设计或改建一个机器制造厂，它是设计装配车间的基本文件之一。§5.2装配工艺规程的制订

二、制定装配工艺规程的原则1.保证产品装配质量2.选择合理的装配方法，综合考虑加工和装配的整体效益3.合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工装配工作量，缩短装配周期，提高装配效率4.尽量减少装配占地面积，提高单位面积生产率，改善劳动条件5.注意采用和发展新工艺、新技术§5.2装配工艺规程的制订1.研究产品装配图和验收条件2.确定装配方法和装配组织形式：固定式移动式3.划分装配单元——

应合理的选择装配基准件。装配基准件应是产品的基体或主干零件、部件，应有较大的体积和重量，有足够的支撑面和较多的公共结合面§5.2装配工艺规程的制订三、制定装配工艺规程步骤4.确定装配顺序——

一般原则是先难后易、先内后外、先小后大、先下后上5.划分装配工序

1）确定工序集中和分散2）划分装配工序3）设备、夹具4）操作规范5）装配质量及检测法6.编制装配工艺文件§5.2装配工艺规程的制订三、制定装配工艺规程步骤

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用水平仪检查导轨的直线度右垫板20018左托盘10011右托盘10041前床脚10021后床脚10051螺栓20028垫圈20044螺栓20034垫圈20064螺母20054床身部件装配系统图§5.2装配工艺规程的制订四、制定装配工艺规程示例§5.3机器的装配工艺性一、机器结构应能分成独立的装配单元1.可以组织平行的装配作业2.部件可预先进行调整和试车3.有利于局部变动4.有利于机器的维护检修§5.3机器的装配工艺性一、机器结构应能分成独立的装配单元§5.3机器的装配工艺性二、机器结构应便于装配§5.3机器的装配工艺性二、机器结构应便于装配§5.3机器的装配工艺性二、机器结构应便于装配§5.3机器的装配工艺性三、机器结构应便于拆卸1、机器装配套件、组件与部件2、装配工艺规程的制订、原则、步骤、划分装配工序3、装配工艺性：能分成独立的装配单元、应便于装配、拆卸一、机器装配精度分析§5.4装配尺寸链§5.4装配尺寸链1、装配精度的内容1)相互位置精度：相关零件的距离精度和相互位置精度2)相互运动精度:运动方向精度;相对运动速度精度3)相互配合精度一、机器装配精度分析一、机器装配精度分析回转台床鞍升降台αPα0αTαRαS

卧式万能铣床工作台面对升降台垂直移动的垂直度要求千分表直角尺工作台移动方向2、影响装配精度的因素

零件的加工精度与多个零件精度有关。§5.4装配尺寸链一、机器装配精度分析2、影响装配精度的因素

装配方法与装配技术零件间的接触质量力、热、内应力引起的零件变形旋转零件的不平衡§5.4装配尺寸链

装配精度取决于零件的加工精度和装配方法

二、装配尺寸链的建立

确定封闭环：通常装配尺寸链封闭环就是装配精度要求§5.4装配尺寸链

二、装配尺寸链的建立

装配尺寸链查找方法：取封闭环两端的零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为联系线索，分别查明装配关系中影响装配精度要求的那些有关零件，直至找到同一基准零件或同一基准表面为止。§5.4装配尺寸链

二、装配尺寸链的建立§5.4装配尺寸链

三、装配尺寸链组成的最短路线（最少环数）原则组成装配尺寸链时，应使每个有关零件只有一个尺寸列入装配尺寸链。相应地，应将直接连接两个装配基准面间的那个位置尺寸或位置关系标注在零件图上又称一件一环原则§5.4装配尺寸链§5.4装配尺寸链

四、装配尺寸链应进行必要的简化装配方法工艺特点

适用范围

一、常用装配方法及其适用范围

完全互换法①配合件公差之和小于/等于规定装配公差；②装配操作简单；便于组织流水作业和维修工作大批量生产中零件数较少、零件可用加工经济精度较高，或零件数较多但装配精度要求不高者大数互换法①配合件公差平方和的平方根小于/等于规定的装配公差；②装配操作简单，便于流水作业；③会出现极少数超差件大批量生产中零件数略多、装配精度有一定要求，零件加工公差较完全互换法可适当放宽；完全互换法适用产品的其它一些部件装配分组选配法①零件按尺寸分组，将对应尺寸组零件装配在一起；②零件误差较完全互换法可以大数倍适用于大批量生产中零件数少、装配精度要求较高又不便采用其它调整装置的场合修配法预留修配量的零件，在装配过程中通过手工修配或机械加工，达到装配精度用于单件小批生产中装配精度要求高的场合调节法装配过程中调整零件之间的相互位置，或选用尺寸分级的调整件，以保证装配精度动调整法多用于对装配间隙要求较高并可以设置调整机构的场合；静调整法多用于大批量生产中零件数较多、装配精度要求较高的场合§5.5保证装配精度的方法二、装配尺寸链的完全互换法采用极值算法计算装配尺寸链封闭环公差的分配1）当组成环是标准尺寸时（如轴承宽度，挡圈的厚度等），其公差大小和分布位置为确定值2）某一组成环是不同装配尺寸链公共环时，其公差大小和位置根据对其精度要求最严的那个尺寸链确定§5.5保证装配精度的方法二、装配尺寸链的完全互换法封闭环公差的分配3）在确定各待定组成环公差大小时，可根据具体情况选用不同的公差分配方法，如等公差法，等精度法或按实际加工可能性分配法等4）各组成环公差带位置按入体原则标注，但要保留一环作“协调环”，协调环公差带的位置由装配尺寸链确定。协调环通常选易于制造并可用通用量具测量的尺寸§5.5保证装配精度的方法

【例1】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0.1～0.35。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

，，

§5.5保证装配精度的方法【解】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（A4公差不变），得到：T4=0.05，T1=0.06，T3=0.1，T2=T5=0.02，，

§5.5保证装配精度的方法

【例1】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0.1～0.35。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。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：

计算协调环偏差：

EI5=-0.12，ES5=-0.1最后可确定：A2A3A1A5A4A0

齿轮与轴部件装配

§5.5保证装配精度的方法课上练习：5-14

四、装配尺寸链的大数互换法采用概率算法计算装配尺寸链封闭环公差分配原则同完全互换法同例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：除协调环外各组成环公差入体标注：A2A3A1A5A4A0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取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定：计算协调环的偏差：由公式，得到：A5M=4.93

有：§5.5保证装配精度的方法装配方法工艺特点

适用范围

一、常用装配方法及其适用范围

完全互换法①配合件公差之和小于/等于规定装配公差；②装配操作简单；便于组织流水作业和维修工作大批量生产中零件数较少、零件可用加工经济精度较高，或零件数较多但装配精度要求不高者大数互换法①配合件公差平方和的平方根小于/等于规定的装配公差；②装配操作简单，便于流水作业；③会出现极少数超差件大批量生产中零件数略多、装配精度有一定要求，零件加工公差较完全互换法可适当放宽；完全互换法适用产品的其它一些部件装配分组选配法①零件按尺寸分组，将对应尺寸组零件装配在一起；②零件误差较完全互换法可以大数倍适用于大批量生产中零件数少、装配精度要求较高又不便采用其它调整装置的场合修配法预留修配量的零件，在装配过程中通过手工修配或机械加工，达到装配精度用于单件小批生产中装配精度要求高的场合调节法装配过程中调整零件之间的相互位置，或选用尺寸分级的调整件，以保证装配精度动调整法多用于对装配间隙要求较高并可以设置调整机构的场合；静调整法多用于大批量生产中零件数较多、装配精度要求较高的场合§5.5保证装配精度的方法五、装配尺寸链的分组选配法1、概念

各组成零件均按经济精度进行加工，装配时，通过选择合适的零件装配起来，以满足装配精度的要求。2、选择方式

1)直接选择装配指由工人直接从加工好的零件中选择出合适的零件装配起来。2)分组选择把组成零件的尺寸放大到经济精度进行加工，然后将加工后的零件按放大倍数分成若干组，分组数等于放大倍数，对应组内的零件装配起来以满足装配精度的要求，这一装配方式称为分组选择装配法。3)复合选择先分组再直选，这一装配方式称为复合选择装配法。3、分组选择装配法举例为发动机活塞销孔与活塞销的配合，按照装配技术要求，销子直径d与销孔D在冷态下装配应有0.0025-0.0075mm的过盈量，其公差值为:T=0.0075-0.0025=0.005mm采用完全互换法装配，按“等公差值”法分配封闭环公差，活塞销与活塞销孔均能分配到0.0025。销子尺寸标注为:A1（活塞销直径）A2（销孔直径）A0

这样高的加工精度，制造较困难，也是不经济的，应采用分组选择法装配。将销子的公差放大四倍，则:

上偏差都没有变动，放大了下偏差，以扩大制造公差，这样一来，就可以用无心磨床磨削活塞销外圆，在金刚镗床上镗活塞销孔，然后，再逐个测量，按照尺寸大小分成四组，用不同颜色区别，分装在不同容器里，以便分组装配。销孔A0=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＋－0活塞销与活塞销孔的分组尺寸图最大过盈-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＋－0

测量分组打标记

孔销BACK活塞销与活塞销孔的分组尺寸表组别标志颜色活塞销直径活塞销孔直径最小过盈最大过盈

1:红2:白3:黄4:绿0.0025，0.0075装配方法工艺特点

适用范围

一、常用装配方法及其适用范围

完全互换法①配合件公差之和小于/等于规定装配公差；②装配操作简单；便于组织流水作业和维修工作大批量生产中零件数较少、零件可用加工经济精度较高，或零件数较多但装配精度要求不高者大数互换法①配合件公差平方和的平方根小于/等于规定的装配公差；②装配操作简单，便于流水作业；③会出现极少数超差件大批量生产中零件数略多、装配精度有一定要求，零件加工公差较完全互换法可适当放宽；完全互换法适用产品的其它一些部件装配分组选配法①零件按尺寸分组，将对应尺寸组零件装配在一起；②零件误差较完全互换法可以大数倍适用于大批量生产中零件数少、装配精度要求较高又不便采用其它调整装置的场合修配法预留修配量的零件，在装配过程中通过手工修配或机械加工，达到装配精度用于单件小批生产中装配精度要求高的场合调节法装配过程中调整零件之间的相互位置，或选用尺寸分级的调整件，以保证装配精度动调整法多用于对装配间隙要求较高并可以设置调整机构的场合；静调整法多用于大批量生产中零件数较多、装配精度要求较高的场合§5.5保证装配精度的方法五、装配尺寸链的分组选配法1、概念

各组成零件均按经济精度进行加工，装配时，通过选择合适的零件装配起来，以满足装配精度的要求。2、选择方式

1)直接选择装配指由工人直接从加工好的零件中选择出合适的零件装配起来。2)分组选择把组成零件的尺寸放大到经济精度进行加工，然后将加工后的零件按放大倍数分成若干组，分组数等于放大倍数，对应组内的零件装配起来以满足装配精度的要求，这一装配方式称为分组选择装配法。3)复合选择先分组再直选，这一装配方式称为复合选择装配法。3、分组装配法的特点:（1）分组后，各组的配合要求，精度应与原来的相同。（2）公差的放大倍数应与分组数相同，配合件的公差为同向放大。（3）零件分组后，应保证装配时能够配套，如各环呈正态分布，则可以配套装配，不为正态分布，则不能配套装配，易造成制品的积压。（4）分组数不易过多，只要公差放大到经济精度即可，否则，装配组织工作将变得较为复杂。六、修配法(一)修配法概念及修配方式1、概念各组成零件尺寸,均按经济精度进行加工,装配时,通过对某一零件进行修配或就地配制这一零件,以满足装配精度要求。这一装配方法称为修配法。进行修配或就地配制的这一环,称为修配环（或补偿环）。2、修配方式1)单件修配只对某一组成零件进行修配,以满足装配精度要求。这一修配方式,称为单件修配。2)合并加工修配将两个或两个以上的零件合并在一起进行加工修配,将所得作为一个零件的尺寸加入装配尺寸链的组成。这一修配方法既减少了装配时的修配刮研量,也减少了装配尺寸链的组成环数,有利于保证装配精度和提高生产率。3)自身加工修配

也称自己加工自己。对零部件间相互位置精度较高时,常采用这种修配方法,如刨床工作台的装配,则是用刨刀刨削自身工作台面,来保证装配精度的。

修配法可达到很高的装配精度,但劳动强度大,对工人技术水平要求高,生产率低,不便于组成流水作业.多用于中,小批生产。(二)修配环的确定1、便于拆装，形状简单，易于维修2、不应为公共环3、补偿量足够且最少的原则修配环被修配：封闭环越变越小；越变越大(二)修配环尺寸的确定1、修配环被修配封闭环变小的情况2、修配环被修配封闭环变大的情况如图8-18所示，C6140车床装配时，前后顶尖对床身导轨等高度的修配。为简化计算，略去同轴度误差，可以得到只有A1，A2，A3三个组成环的简化线性尺寸链。（三）修配法举例图8-18已知：AΣ=0+0.06，A1=202mm、A2=46mm、A3=156mm各组成环平均制造精度很高，加工困难，应采用修配法装配，为减少修配刮研量，先将尾架和底板的接合面配

刮后，将两者配为一体，再精镗尾架孔，以直接控制尾架孔至导轨面之间的尺寸及公差，并令其间尺寸为A23。装配方法工艺特点

适用范围

一、常用装配方法及其适用范围

完全互换法①配合件公差之和小于/等于规定装配公差；②装配操作简单；便于组织流水作业和维修工作大批量生产中零件数较少、零件可用加工经济精度较高，或零件数较多但装配精度要求不高者大数互换法①配合件公差平方和的平方根小于/等于规定的装配公差；②装配操作简单，便于流水作业；③会出现极少数超差件大批量生产中零件数略多、装配精度有一定要求，零件加工公差较完全互换法可适当放宽；完全互换法适用产品的其它一些部件装配分组选配法①零件按尺寸分组，将对应尺寸组零件装配在一起；②零件误差较完全互换法可以大数倍适用于大批量生产中零件数少、装配精度要求较高又不便采用其它调整装置的场合修配法预留修配量的零件，在装配过程中通过手工修配或机械加工，达到装配精度用于单件小批生产中装配精度要求高的场合调节法装配过程中调整零件之间的相互位置，或选用尺寸分级的调整件，以保证装配精度动调整法多用于对装配间隙要求较高并可以设置调整机构的场合；静调整法多用于大批量生产中零件数较多、装配精度要求较高的场合§5.5保证装配精度的方法§5.5保证装配精度的方法七、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。(二)调整方式1、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。2、可动调整:通过改变调整件的位置来满足装配精度要求。3、误差补偿调整法

根据尺寸链中某些组成环误差的方向作定向装配，使各组成环的误差方向合理配置，以达到互相抵消的目的。

§5.5保证装配精度的方法

误差补偿调节法§5.5保证装配精度的方法

车床主轴的定向装配(三)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。P2585-172、机器装配又是手工劳动较多的工序。1、机械制造工业中，20%左右的工作量是装配3、装配复杂和多样性。4、自动化装配的效率高§5.6机器装配自动化一、本章主要内容：第一节概述

机器装配的基本概念、装配工艺系统图第二节装配工艺规程的制定

制定装配工艺规程的基本原则、制定装配工艺规程的步骤，机器结构的装配工艺性。第三节装配尺寸链

装配精度（装配精度和零件精度的关系）；装配尺寸链建立；装配尺寸链的查找办法；装配尺寸链的建立。一、本章主要内容：第四节保证装配精度的方法

互换装配法（完全互换装配法、大数互换装配法）、选择装配法；调整装配法；修配装配法,这几种方法的实质、特点、应用、方法举例。二、本章重点、难点内容：完全互换装配法、大数互换装配法、选择装配法、调整装配法、修配装配法。三、重点掌握完全互换装配法、大数互换装配法、选择装配法、调整装配法、修配装配法。节返回

2minmaxLLL+=D—平均尺寸—DL2EIEs+=Då-==112nioQiTT封闭环公差—oQT—下偏差——上偏差——中间偏差—EIEsD

D0=D1+D2+D3+…+D（N-1）三、极值法及大数互换法公式七、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。(二)调整方式

1、可动调整:通过改变调整件的位置来满足装配精度要求。

可动调节法示例1—调节套筒2—调节螺钉3—楔条4—调节螺钉5—丝杠螺母6—丝杠a）b）c）2、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。这一方法,称为固定调整法。3、误差补偿调整法

根据尺寸链中某些组成环误差的方向作定向装配，使各组成环的误差方向合理配置，以达到互相抵消的目的。如装配机床主轴时，通过调整前后轴承的径向圆跳动方向来控制主轴锥孔的径向跳动；在滚齿机工作台分度蜗轮的装配中，采用调整两者偏心方向来抵消误差，提高装配精度。§5.5保证装配精度的方法

误差补偿调节法§5.5保证装配精度的方法

车床主轴的定向装配(三)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。机器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§5.6机器装配自动化机器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§5.6机器装配自动化自动装配系统形式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§5.6机器装配自动化自动装配系统形式

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－传送装置控制器以装配机器人为主体的可编程序FAS

§5.6机器装配自动化1－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

以机器人为主体的气体调节阀FAS§5.6机器装配自动化

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§5.6机器装配自动化

零件送进系统