自動裝配技術(shù)第一章

1、張志軍 自動裝配技術(shù)第一章自動裝配技術(shù)第一章 張志軍張志軍 緒論緒論 第一章第一章 裝配技術(shù)基礎(chǔ)裝配技術(shù)基礎(chǔ) 第二章第二章 自動供料系統(tǒng)自動供料系統(tǒng) 第三章第三章 自動裝配系統(tǒng)自動裝配系統(tǒng) 第四章第四章 裝配機(jī)的結(jié)構(gòu)形式裝配機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 第五章第五章 可靠性及可用性可靠性及可用性 第六章第六章 裝配機(jī)器人裝配機(jī)器人 第七章第七章 柔性制造柔性制造 第八章第八章 機(jī)器人的發(fā)展與未來機(jī)器人的發(fā)展與未來 第九章第九章 數(shù)字化制造技術(shù)數(shù)字化制造技術(shù) 第一節(jié)第一節(jié) 聯(lián)接方式聯(lián)接方式 第二節(jié)第二節(jié) 公差分析公差分析 第三節(jié)第三節(jié) 產(chǎn)品的裝配工藝性產(chǎn)品的裝配工藝性 第四節(jié)第四節(jié) 裝配流程的確定裝配流程的確定

2、 第一章第一章 裝配技術(shù)基礎(chǔ)裝配技術(shù)基礎(chǔ) 第一節(jié)、聯(lián)接方法第一節(jié)、聯(lián)接方法 在設(shè)計人員設(shè)計產(chǎn)品時聯(lián)接方式就被確定了。由于可在設(shè)計人員設(shè)計產(chǎn)品時聯(lián)接方式就被確定了。由于可 以采用的聯(lián)接結(jié)構(gòu)很多，所以聯(lián)接方式也必然是多樣的。以采用的聯(lián)接結(jié)構(gòu)很多，所以聯(lián)接方式也必然是多樣的。 各種聯(lián)接方法的使用因行業(yè)而異。機(jī)械制造和車輛制各種聯(lián)接方法的使用因行業(yè)而異。機(jī)械制造和車輛制 造行業(yè)比精密儀表行業(yè)更多地使用造行業(yè)比精密儀表行業(yè)更多地使用螺紋螺紋聯(lián)接。聯(lián)接。 螺紋聯(lián)接是一種通過壓緊實現(xiàn)的聯(lián)接，因為被聯(lián)接件螺紋聯(lián)接是一種通過壓緊實現(xiàn)的聯(lián)接，因為被聯(lián)接件 是通過螺釘被相互緊緊地壓在一起的（如下圖示）。由此是通過螺

3、釘被相互緊緊地壓在一起的（如下圖示）。由此 產(chǎn)生一對摩擦副。產(chǎn)生一對摩擦副。 1 1、概述、概述 為了能夠從數(shù)量上精確地控制聯(lián)接力，必須對有關(guān)為了能夠從數(shù)量上精確地控制聯(lián)接力，必須對有關(guān) 的因素加以控制的因素加以控制 螺紋聯(lián)接也存在各種不同的形式，按螺紋頭部螺紋聯(lián)接也存在各種不同的形式，按螺紋頭部 的不同形狀可以分為四種：的不同形狀可以分為四種： 螺釘擰入被聯(lián)接件，靠螺釘頭部壓緊螺釘擰入被聯(lián)接件，靠螺釘頭部壓緊； 螺釘一端栽入被聯(lián)接件；螺釘一端栽入被聯(lián)接件； 螺釘插入被聯(lián)接件，螺母在另一端擰緊；螺釘插入被聯(lián)接件，螺母在另一端擰緊； 螺母聯(lián)接。螺母聯(lián)接。 螺釘擰入被聯(lián)接件，靠螺釘頭部壓緊螺釘擰入

4、被聯(lián)接件，靠螺釘頭部壓緊 螺釘一端栽入被聯(lián)接件螺釘一端栽入被聯(lián)接件 螺釘插入被聯(lián)接件，螺母在另一端擰緊螺釘插入被聯(lián)接件，螺母在另一端擰緊 螺母聯(lián)接螺母聯(lián)接 緊固力矩必須控制在一個嚴(yán)格的公差范圍緊固力矩必須控制在一個嚴(yán)格的公差范圍 Mv=Mvnenn Mv=Mvnenn TvTv 其下限由必需的預(yù)緊力確定其下限由必需的預(yù)緊力確定 Mvmin=fMvmin=f（FvFv） 其上限受螺釘材料的強(qiáng)度限制其上限受螺釘材料的強(qiáng)度限制 Mvmax=fMvmax=f（b b） 式中：式中： FvFv必需的預(yù)緊力必需的預(yù)緊力 （N N）；）； MvminMvmin名義緊固力矩名義緊固力矩 （N Ncmcm）；）

5、； MvmaxMvmax最大緊固力矩最大緊固力矩 （N Ncmcm）；）； TvTv緊固力矩的公差緊固力矩的公差 （N Ncmcm）；）； b b螺釘材料的抗拉強(qiáng)度（螺釘材料的抗拉強(qiáng)度（N/cm2N/cm2）。）。 2 2、緊固力的計算、緊固力的計算 除螺紋聯(lián)接以外，最常用的當(dāng)數(shù)并接（套裝、插入、 推入和掛接）。這要取決于兩連接件耦合面的形狀和位置。 這種聯(lián)接方式，被聯(lián)接件之間的接觸力起著重要的作用， 因為它們在聯(lián)接的瞬間形成一定的力矩。 定位 一點接觸一點接觸二點接觸插入過程 FFF FFFFFF FFF FFR FFR FFR FFR FFR FFR FFK FFKFFK1 FFK1 FF

6、K2 FFK2 MMB MMB 插入聯(lián)接各階段的反作用力和反力矩插入聯(lián)接各階段的反作用力和反力矩 3 3、常用的連接方式、常用的連接方式 連接方式有：折邊、鑲嵌或插入、溶入、翻邊或咬連接方式有：折邊、鑲嵌或插入、溶入、翻邊或咬 接、填充、開槽、釘夾、粘接、壓入、凸緣連接、鉚釘、接、填充、開槽、釘夾、粘接、壓入、凸緣連接、鉚釘、 螺紋連接、焊接、鉚接、鉸接等。螺紋連接、焊接、鉚接、鉸接等。 連接方法的自動化實現(xiàn)的程度：高連接方法的自動化實現(xiàn)的程度：高低低 壓入、凸緣連接、溶入、焊接、鉚釘、螺紋連壓入、凸緣連接、溶入、焊接、鉚釘、螺紋連 接、翻邊或咬接、折邊、鑲嵌或插入、填充、開槽、接、翻邊或咬接

7、、折邊、鑲嵌或插入、填充、開槽、 鉚接、鉸接、釘夾、粘接。鉚接、鉸接、釘夾、粘接。 1 1）連接方式）連接方式 2 2）典型的聯(lián)接動作要求）典型的聯(lián)接動作要求 插入 （簡單 聯(lián)接） 插入并 旋轉(zhuǎn) 適配 有間隙聯(lián)接，靠 形狀定心 為尋找正確的位 置精密地補(bǔ)償 屬形狀耦合聯(lián)接 說 明運(yùn) 動原 理名 稱 插入并 鎖住 旋入 壓入 取走 順序進(jìn)行兩次簡 單聯(lián)接 兩種運(yùn)動的復(fù)合， 一邊旋轉(zhuǎn)一邊按螺 距往里鉆 過盈聯(lián)接 從零件儲備倉取 走零件 說 明運(yùn) 動原 理名 稱 運(yùn)動 變形聯(lián) 接 通過方向相對的 壓力來聯(lián)接 零件位置和方向 的變化 通過材 料流聯(lián) 接 臨時聯(lián) 接 為搬送做準(zhǔn)備 名 稱原 理運(yùn) 動說

8、明 釬焊、熔焊等 第二節(jié)第二節(jié) 公差分析公差分析 零件的精度要求就決定了制造與裝配的經(jīng)濟(jì)性。裝零件的精度要求就決定了制造與裝配的經(jīng)濟(jì)性。裝 配中存在的所有的聯(lián)系都可以用尺寸鏈來表示。配中存在的所有的聯(lián)系都可以用尺寸鏈來表示。 每個零件都有各自的尺寸和公差，可供在制訂自動每個零件都有各自的尺寸和公差，可供在制訂自動 化的計劃時分析?；挠媱潟r分析。 所謂公差分析就是從數(shù)量上掌握公差鏈的極端情況。所謂公差分析就是從數(shù)量上掌握公差鏈的極端情況。 也可以通過實驗來確定裝配公差。也可以通過實驗來確定裝配公差。 有：第一定律、第二定律有：第一定律、第二定律 第一定律第一定律是一個公差鏈的總公差等于各個環(huán)節(jié)

9、公是一個公差鏈的總公差等于各個環(huán)節(jié)公 差的總和，即各公差的絕對值相加。差的總和，即各公差的絕對值相加。 其相互關(guān)系如下圖所示。其相互關(guān)系如下圖所示。 1 1、第一定律、第一定律 第二定律第二定律是是封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差 之和減去所有減環(huán)的下偏差之和。之和減去所有減環(huán)的下偏差之和。 封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所 有減環(huán)的上偏差之和。有減環(huán)的上偏差之和。 任何形狀和位置公差超過了界限的配合件都不能用來任何形狀和位置公差超過了界限的配合件都不能用來 進(jìn)行自動化裝配。進(jìn)行自動化裝配。 如果出現(xiàn)這

10、種情況，就必須在如果出現(xiàn)這種情況，就必須在制造過程中予以改正制造過程中予以改正。 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)中對于公差的分布形式有具體規(guī)定。質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)中對于公差的分布形式有具體規(guī)定。 最常見的分布形式有：正態(tài)分布、最常見的分布形式有：正態(tài)分布、SimsonSimson分布、均勻分布、均勻 分布分布、均勻增長分布和復(fù)合分布。均勻增長分布和復(fù)合分布。 2 2、第二定律、第二定律 圖表示了兩種可能的公差分布方式。方式圖表示了兩種可能的公差分布方式。方式1 1公差分公差分 布比較寬，成本低，但不適合自動化裝配。方式布比較寬，成本低，但不適合自動化裝配。方式2 2公差公差 分布比較嚴(yán)格，適合自動化裝配，但生產(chǎn)成本高

11、。分布比較嚴(yán)格，適合自動化裝配，但生產(chǎn)成本高。 必須區(qū)別兩種不同種類的公差：必須區(qū)別兩種不同種類的公差： 功能公差功能公差 自動化裝配過程公差自動化裝配過程公差 功能公差功能公差：能夠裝配到一起并且實現(xiàn)規(guī)定的功能所允能夠裝配到一起并且實現(xiàn)規(guī)定的功能所允 許的偏差。許的偏差。 零件的技術(shù)要求須按照裝配條件以及在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)所應(yīng)零件的技術(shù)要求須按照裝配條件以及在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)所應(yīng) 起的作用來確定。起的作用來確定。 自動化裝配過程公差：自動化裝配過程公差：是與操作過程相關(guān)的由裝配是與操作過程相關(guān)的由裝配 機(jī)械造成的位置和方向誤差。機(jī)械造成的位置和方向誤差。 公差的選擇有下列幾種配合方法：公差的選擇有下列幾種配

12、合方法： 完全互換法完全互換法； 成組互換法；成組互換法； 均衡補(bǔ)償法；均衡補(bǔ)償法； 概率法。概率法。 完全互換法：完全互換法：可以從備件中任取一件裝配。在任何一可以從備件中任取一件裝配。在任何一 種情況下都可以達(dá)到要求的使用功能。種情況下都可以達(dá)到要求的使用功能。 這種方法首先用于以下的情況：公差鏈短，成批大量這種方法首先用于以下的情況：公差鏈短，成批大量 生產(chǎn)。生產(chǎn)。 成組互換法：成組互換法：備件按公差范圍分組。盡管要求的配合備件按公差范圍分組。盡管要求的配合 公差很小，但工件的制造公差卻可以大一些。公差很小，但工件的制造公差卻可以大一些。 這只有屬于同一組的零件才可以配合。這只有屬于同一

13、組的零件才可以配合。 均衡補(bǔ)償法：均衡補(bǔ)償法：最終公差的精度通過一個補(bǔ)償環(huán)節(jié)得最終公差的精度通過一個補(bǔ)償環(huán)節(jié)得 到，或者通過尺寸改變，或者加入一個補(bǔ)償件。到，或者通過尺寸改變，或者加入一個補(bǔ)償件。 例如一個按尺寸分段的例如一個按尺寸分段的墊片墊片。這種方法要求一個附。這種方法要求一個附 加的測量設(shè)備以確定應(yīng)有的補(bǔ)償值。加的測量設(shè)備以確定應(yīng)有的補(bǔ)償值。 概率法：概率法：一定概率的零件的公差超過了事先規(guī)定的最一定概率的零件的公差超過了事先規(guī)定的最 終公差而不能完全互換。這部分所占的比率稱超差率。終公差而不能完全互換。這部分所占的比率稱超差率。 這種方法適用于最終公差要求較嚴(yán)的多環(huán)節(jié)公差鏈。這種方法

14、適用于最終公差要求較嚴(yán)的多環(huán)節(jié)公差鏈。 第三節(jié)第三節(jié) 產(chǎn)品的裝配工藝性產(chǎn)品的裝配工藝性 適合裝配的零件形狀對于經(jīng)濟(jì)的裝配自動化是一個基適合裝配的零件形狀對于經(jīng)濟(jì)的裝配自動化是一個基 本的前提。本的前提。 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、數(shù)量和可操作性決定了裝配過程、傳輸產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、數(shù)量和可操作性決定了裝配過程、傳輸 方式和裝配方法。方式和裝配方法。 機(jī)械制造的一個明確的原則就是機(jī)械制造的一個明確的原則就是“部件和產(chǎn)品應(yīng)該能部件和產(chǎn)品應(yīng)該能 夠以最低的成本進(jìn)行裝配夠以最低的成本進(jìn)行裝配”。 對于適合自動化裝配的形狀，就單個零件、部件和產(chǎn)對于適合自動化裝配的形狀，就單個零件、部件和產(chǎn) 品來說品來說層疊式層疊式和鳥巢式

15、的結(jié)構(gòu)對于自動化裝配是有利的。和鳥巢式的結(jié)構(gòu)對于自動化裝配是有利的。 1 1、概述、概述 層疊式的裝配是零件進(jìn)行堆積層疊式的裝配是零件進(jìn)行堆積 層疊式層疊式 鳥巢式的裝配是以一個零件為基礎(chǔ)，其余的零件都鳥巢式的裝配是以一個零件為基礎(chǔ)，其余的零件都 安裝在此零件之上。安裝在此零件之上。 鳥巢式鳥巢式 結(jié)構(gòu)方面的另一個區(qū)別是分立式還是集成式。集成方結(jié)構(gòu)方面的另一個區(qū)別是分立式還是集成式。集成方 式可以實現(xiàn)元件最少，維修也方便。式可以實現(xiàn)元件最少，維修也方便。 2 2、適合傳送和裝配的工件形狀的實例、適合傳送和裝配的工件形狀的實例 除上述實例以外，適合傳送和裝配的工件形狀還要除上述實例以外，適合傳送

16、和裝配的工件形狀還要 滿足以下滿足以下幾項要求幾項要求： 配置路徑要短；配置路徑要短； 抓取部位與配合部位要有一定的距離；抓取部位與配合部位要有一定的距離； 所有零件都要避免尖銳的棱角；所有零件都要避免尖銳的棱角； 配合部件與參考點之間的距離要保證一定的公配合部件與參考點之間的距離要保證一定的公 差。差。 第四節(jié)第四節(jié) 裝配流程的確定裝配流程的確定 為了裝配一個產(chǎn)品，必須首先說明其安裝順序。為了裝配一個產(chǎn)品，必須首先說明其安裝順序。 必須規(guī)定哪些裝配工作之間可以串聯(lián)，哪些之間可必須規(guī)定哪些裝配工作之間可以串聯(lián)，哪些之間可 以并聯(lián)。以并聯(lián)。 裝配過程越寬（相并聯(lián)的工序多）越難以組織。裝配過程越寬

17、（相并聯(lián)的工序多）越難以組織。 對復(fù)雜的產(chǎn)品經(jīng)常必須首先裝配子部件，即裝配過對復(fù)雜的產(chǎn)品經(jīng)常必須首先裝配子部件，即裝配過 程是多階段進(jìn)行的。程是多階段進(jìn)行的。 1 1、概述、概述 1 1）按原理可以劃分為以下幾種。）按原理可以劃分為以下幾種。 無分支無分支 有分支有分支 部件部件 產(chǎn)品 2 2、裝配過程的劃分、裝配過程的劃分 單階段單階段多階段多階段 裝配站裝配站 流水作業(yè)流水作業(yè) 2 2）按照時間和地點關(guān)系，裝配過程劃分）按照時間和地點關(guān)系，裝配過程劃分 串聯(lián)裝配；串聯(lián)裝配； 時間上平行的裝配；時間上平行的裝配； 在時間上和地點上都相互獨立的裝配；在時間上和地點上都相互獨立的裝配； 在時間上

18、獨立，地點相互聯(lián)系的裝配。在時間上獨立，地點相互聯(lián)系的裝配。 定義：流程圖是一個網(wǎng)形的計劃圖。定義：流程圖是一個網(wǎng)形的計劃圖。 其結(jié)構(gòu)可以是有分支的或沒有分支的，它重現(xiàn)了裝配其結(jié)構(gòu)可以是有分支的或沒有分支的，它重現(xiàn)了裝配 過程。零件的移動方向通過網(wǎng)結(jié)，相互關(guān)系通過聯(lián)接線來過程。零件的移動方向通過網(wǎng)結(jié)，相互關(guān)系通過聯(lián)接線來 表示。表示。 3 3）流程圖）流程圖 其排列方式總是其排列方式總是 由最早的步驟開始。由最早的步驟開始。 從左圖中可以知道哪從左圖中可以知道哪 些裝配工作（些裝配工作（1 1）可以）可以 先于其他步驟（先于其他步驟（3 3，4 4， 5 5）開始，在此步驟中）開始，在此步驟中

19、 哪些零件被裝配到一哪些零件被裝配到一 起。一種裝配操作起。一種裝配操作 （例如（例如2 2）最早可以在）最早可以在 什么時間開始，什么什么時間開始，什么 步驟（例如步驟（例如3 3，4 4）可）可 以與此平行地進(jìn)行。以與此平行地進(jìn)行。在哪個裝配步驟（例如在哪個裝配步驟（例如5 5）中另一零件（）中另一零件（D D）的前）的前 BB DD C C BB C C AA 2 2 4 4 1 13 35 5 流程圖流程圖 A A、B B、C C、DD零件零件 1 155聯(lián)接過程聯(lián)接過程 裝配必須事先完成。裝配必須事先完成。 下面介紹幾種不同的考慮方法：下面介紹幾種不同的考慮方法： 考慮配合面；考慮配合面；考慮任務(wù)；考慮任務(wù)； 考慮對象；考慮對象； 考慮操作（工藝過程）；考慮操作（工藝過程）； 考慮功能；考慮功能； 考慮組織?？紤]組織。 3 3、注意事項、注意事項 考慮配合面：考慮配合面：就是注意失去了哪些配合面。所謂就是注意失去了哪些配合面。所謂 失去是指或者被占用或者被封閉。失去是指或者被占用或者被封閉。 考慮對象：考慮對象：例如：把帶有許多配合面，質(zhì)量最大，例如：把帶有許多配合面，質(zhì)量最大， 形狀復(fù)雜的零件視為基礎(chǔ)件。特別敏感的零件應(yīng)該在最形狀復(fù)雜的零件視為基礎(chǔ)件。特別敏感的零件應(yīng)該在最 后裝配。后裝配。 考慮操作（工藝過程）：考慮操作（工藝過程）：例如：操作簡單的