《機(jī)械制造工藝學(xué)（3D版）》 課件 第6-8章 機(jī)械裝配工藝基礎(chǔ)、典型零件的機(jī)械加工工藝、智能制造技術(shù)

第6章機(jī)械裝配工藝基礎(chǔ)6.1裝配工藝的概念6.2機(jī)器的裝配精度6.3裝配尺寸鏈6.4保證裝配精度的方法6.5機(jī)器裝配的自動化6.6數(shù)字化裝配6.1裝配工藝的概念6.1.1機(jī)器的組成和裝配系統(tǒng)圖6.1.2裝配工藝規(guī)程的制訂6.1.1機(jī)器的組成和裝配系統(tǒng)圖組成機(jī)器的最小單元是零件，無論如何復(fù)雜的機(jī)器都是由許多零件構(gòu)成的。為了保證有效地進(jìn)行裝配工作，通常將機(jī)器劃分成若干部件、組件、套件等能獨立進(jìn)行裝配的裝配單元。1.套件在一個基準(zhǔn)零件上，裝上一個或若干個零件就構(gòu)成了一個套件，它是最小的裝配單元，每個套件只有一個基準(zhǔn)零件，它的作用是聯(lián)接相關(guān)零件和確定各零件的相對位置。為套件而進(jìn)行的裝配工作稱為套裝。6.1.1機(jī)器的組成和裝配系統(tǒng)圖組成機(jī)器的最小單元是零件，無論如何復(fù)雜的機(jī)器都是由許多零件構(gòu)成的。為了保證有效地進(jìn)行裝配工作，通常將機(jī)器劃分成若干部件、組件、套件等能獨立進(jìn)行裝配的裝配單元。2.組件在一個基準(zhǔn)零件上，裝上一個或若干個套件和零件就構(gòu)成一個組件，每個組件只有一個基準(zhǔn)零件，它聯(lián)接相關(guān)零件和套件，并確定它們的相對位置。為形成組件而進(jìn)行的裝配工作稱之為組裝。6.1.1機(jī)器的組成和裝配系統(tǒng)圖組成機(jī)器的最小單元是零件，無論如何復(fù)雜的機(jī)器都是由許多零件構(gòu)成的。為了保證有效地進(jìn)行裝配工作，通常將機(jī)器劃分成若干部件、組件、套件等能獨立進(jìn)行裝配的裝配單元。3.部件在一個基準(zhǔn)零件上，裝上若干個組件、套件和零件就構(gòu)成部件，同樣，一個部件只能有一個基準(zhǔn)零件，由它來聯(lián)接各個組件、套件和零件，并確定它們之間的相對位置。6.1.1機(jī)器的組成和裝配系統(tǒng)圖組成機(jī)器的最小單元是零件，無論如何復(fù)雜的機(jī)器都是由許多零件構(gòu)成的。為了保證有效地進(jìn)行裝配工作，通常將機(jī)器劃分成若干部件、組件、套件等能獨立進(jìn)行裝配的裝配單元。4.機(jī)器在一個基準(zhǔn)零件上，裝上若干個部件、組件、套件和零件就成為機(jī)器。同樣，一臺機(jī)器只能有一個基準(zhǔn)零件，其作用與上述相同。為形成機(jī)器而進(jìn)行的裝配工作，稱之為總裝。6.1.2裝配工藝規(guī)程的制訂1.裝配工藝規(guī)程概念及意義1)概念用表格的形式,把裝配內(nèi)容,裝配方法及順序,檢驗,試驗等內(nèi)容書寫出來,并成為指導(dǎo)裝配工作,處理裝配工作中存在問題的依據(jù)。這一工藝文件,就稱為裝配工藝規(guī)程。2)意義裝配工藝規(guī)程對于保證產(chǎn)品質(zhì)量及裝配工作總結(jié),具有重要的意義。6.1.2裝配工藝規(guī)程的制訂2.制訂裝配工藝規(guī)程的原則在制訂裝配工藝規(guī)程時應(yīng)遵循以下幾個原則：1)保證產(chǎn)品的質(zhì)量2)滿足裝配周期的要求3)

減少手工裝配勞動量4)

降低裝配成本6.1.2裝配工藝規(guī)程的制訂3.制訂裝配工藝規(guī)程的原始資料1)產(chǎn)品圖紙及技術(shù)性能要求2)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)3)生產(chǎn)條件6.1.2裝配工藝規(guī)程的制訂4.裝配工藝規(guī)程的內(nèi)容及制訂步驟1)產(chǎn)品圖紙分析2)

確定裝配的組織形式3)

確定裝配順序①先基準(zhǔn)、重大件的裝配，以保證裝配過程的穩(wěn)定性。②先復(fù)雜件、精密件和難裝配件的裝配，以保證裝配順利進(jìn)行。③先進(jìn)行易破壞以后裝配質(zhì)量的工作，如沖擊性質(zhì)的裝配、壓力裝配和加熱裝配。④集中安排使用相同設(shè)備及工藝裝備的工作和有共同特殊裝配環(huán)境的裝配。⑤處于基準(zhǔn)件同一方位的裝配應(yīng)盡可能集中進(jìn)行。⑥為了清晰表示裝配順序，常用裝配系統(tǒng)圖表示裝配順序。6.1.2裝配工藝規(guī)程的制訂4.裝配工藝規(guī)程的內(nèi)容及制訂步驟4)

選擇裝配方法裝配方法主要是根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及其精度要求等來選擇。5)

編制裝配工藝文件裝配工藝文件主要有裝配工藝過程卡片、裝配工序卡片、檢驗和試車卡片等。6.2機(jī)器的裝配精度6.2.1裝配精度的內(nèi)容1.幾何精度幾何精度反映了裝配中各有關(guān)零件的尺寸、配合性質(zhì)和相互位置關(guān)系。幾何精度又是機(jī)器實現(xiàn)運動精度的基礎(chǔ)。因此，機(jī)器裝配的首要任務(wù)就是保證幾何精度。圖6-7普通臥式車床裝配尺寸精度6.2機(jī)器的裝配精度6.2.1裝配精度的內(nèi)容2.運動精度運動精度包括零、部件間的回轉(zhuǎn)精度、直線運動精度和傳動精度。運動方向上：直線度、平行度、垂直度；運動位置上（傳動精度）：內(nèi)傳動鏈中始末兩傳動元件間的相對傳動精度6.2機(jī)器的裝配精度6.2.2影響裝配精度的因素1.零件的加工精度2.零件之間的配合要求和接觸質(zhì)量3.力、熱、內(nèi)應(yīng)力等所引起的零件變形4.旋轉(zhuǎn)零件的不平衡圖6-9直齒輪、斜齒輪及蝸輪蝸桿嚙合時齒面接觸區(qū)域6.2機(jī)器的裝配精度6.2.3零件精度和裝配精度的關(guān)系零件的精度和機(jī)器的裝配精度有著密切的關(guān)系。機(jī)器中有些裝配精度往往只和一個零件有關(guān)，要保證該項裝配精度只要保證該零件的精度即可，俗稱“單件自保"，這種情況比較簡單。而有些裝配精度則和幾個零件有關(guān)，要保證該項裝配精度則必須同時保證這些零件的相關(guān)精度，這種情況比較復(fù)雜，涉及尺寸鏈問題，要用裝配尺寸鏈來解決。6.3裝配尺寸鏈6.3.1裝配尺寸鏈概念及形式1.裝配尺寸鏈概念裝配尺寸鏈?zhǔn)且阅稠椦b配精度指標(biāo)（或裝配要求）作為封閉環(huán)，查找所有與該項精度指標(biāo)（或裝配要求）有關(guān)零件的尺寸（或位置要求）作為組成環(huán)而形成的尺寸鏈。6.3裝配尺寸鏈2.裝配尺寸鏈的基本形式根據(jù)尺寸鏈中各組成環(huán)尺寸的幾何特征及相互關(guān)系，裝配尺寸鏈分為以下幾種：1)裝配尺寸鏈按照各環(huán)的幾何特征和所處空間位置分為直線尺寸鏈（圖6-l2）、平面尺寸鏈（圖6-13）和空間尺寸鏈。2)裝配尺寸鏈又可分為長度尺寸鏈和角度尺寸鏈。6.3裝配尺寸鏈6.3.2裝配尺寸鏈的建立裝配尺寸鏈的建立就是在裝配圖上，根據(jù)裝配精度的要求，找出與該項精度有關(guān)的零件及其有關(guān)的尺寸，最后畫出相應(yīng)的尺寸鏈線圖。通常稱與該項精度有關(guān)的零件為相關(guān)零件，零件上有關(guān)的尺寸稱為相關(guān)尺寸。裝配尺寸鏈的建立是解決裝配精度問題的第一步，只有當(dāng)所建立起來的尺寸鏈正確時，求解尺寸鏈才有意義，因此在裝配尺寸鏈中，如何正確地建立尺寸鏈，是一個十分重要的問題。6.3裝配尺寸鏈6.3.2裝配尺寸鏈的建立1.長度尺寸鏈的建立方法1)確定封閉環(huán)2)查找組成環(huán)3)畫出尺寸鏈線圖6.3裝配尺寸鏈在建立裝配尺寸鏈的過程中，會碰到以下一些問題，值得注意。1)封閉的原則尺寸鏈的封閉環(huán)和組成環(huán)一定要構(gòu)成一個封閉的環(huán)鏈，在查找組成環(huán)時，從封閉環(huán)出發(fā)尋找相關(guān)零件，最后回到封閉環(huán)。2)最短的原則裝配尺寸鏈應(yīng)力求組成環(huán)最少，以便于保證裝配精度。因要使組成環(huán)數(shù)最少，就要注意相關(guān)零件的判別和裝配尺寸鏈中的工藝尺寸鏈。3)增減環(huán)的判別尺寸鏈中的組成環(huán)，其增減環(huán)判別的原則是：當(dāng)其他組成環(huán)尺寸不變時，該組成環(huán)的尺寸增加使封閉環(huán)的尺寸也增加的環(huán)為增環(huán)；該組成環(huán)的尺寸增加使封閉環(huán)的尺寸減小的環(huán)為減環(huán)。6.4保證裝配精度的方法選擇裝配方法的實質(zhì)，就是在滿足裝配精度要求的條件下選擇相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)合理的解尺寸鏈的方法。在生產(chǎn)中常用的保證裝配精度的方法有：互換裝配法、分組裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法。6.4.1互換裝配法按互換程度的不同，互換裝配法分為完全互換裝配法和不完全互換裝配法。1.完全互換裝配法（極值法）合格的零件在進(jìn)入裝配時，不經(jīng)任何選擇、調(diào)整和修配，就可達(dá)到所要求的裝配精度，稱之為完全互換法。由于合格的零件是有公差的，因此在用完全互換法時，當(dāng)所有零件的相關(guān)尺寸都出現(xiàn)極限尺寸時，仍應(yīng)能進(jìn)行裝配并保證裝配精度。從尺寸鏈的角度，即當(dāng)所有增環(huán)出現(xiàn)最大值，所有減環(huán)出現(xiàn)最小值，或當(dāng)所有增環(huán)出現(xiàn)最小值，所有減環(huán)出現(xiàn)最大值，也應(yīng)能達(dá)到裝配精度。由此可知，完全互換法就是用極值法來求解尺寸鏈。6.4保證裝配精度的方法1)正面問題解正面問題是已知各組成環(huán)的尺寸和公差，求封閉環(huán)的尺寸和公差，這類問題多出現(xiàn)在裝配工作和檢驗工作中，以校驗產(chǎn)品裝配時能否合格。例6-1圖6-22所示結(jié)構(gòu)為一個四環(huán)裝配尺寸鏈，封閉環(huán)A0為裝配所要求的間隙。現(xiàn)已知：

mm，

mm，

mm，求封閉環(huán)的尺寸和上下偏差。6.4保證裝配精度的方法圖6-22完全互換法裝配尺寸鏈舉例6.4保證裝配精度的方法6.4保證裝配精度的方法2)反面問題和中間問題解反面問題是已知封閉環(huán)的尺寸和公差，求各組成環(huán)的尺寸和公差。這類問題多出現(xiàn)在設(shè)計工作中，即已知裝配精度要求，要設(shè)計各相關(guān)零件的相關(guān)尺寸和公差，由于這時只有一個已知數(shù)，卻要求解多個未知數(shù)，因此多采用設(shè)定一些組成環(huán)的尺寸和公差，只留一個組成環(huán)作為未知數(shù)來求解，這種方法稱之為解中間問題，即已知封閉環(huán)和部分組成環(huán)的尺寸和公差，求其余組成環(huán)的尺寸和公差。許多反面問題多是轉(zhuǎn)化為中間問題來求解的。反面問題求解時要增加一些條件來減少未知數(shù)，因此可以有三種方法，即設(shè)定各組成環(huán)公差相等的等公差法、設(shè)定各組成環(huán)精度相同的等精度法和根據(jù)經(jīng)驗來調(diào)整的經(jīng)驗法。6.4保證裝配精度的方法6.4保證裝配精度的方法b.選擇協(xié)調(diào)環(huán)選擇最易于加工和測量的組成環(huán)作為協(xié)調(diào)環(huán)，在此尺寸鏈中，選擇齒輪A3作為協(xié)調(diào)環(huán)。c.確定其余各組成環(huán)極限偏差按最大實體原則確定其余各組成環(huán)極限偏差。A1、A2為內(nèi)尺寸按基孔制確定其極限偏差：

，

mm。6.4保證裝配精度的方法d.計算協(xié)調(diào)環(huán)公差和極限偏差協(xié)調(diào)環(huán)A3的極限偏差為EI3=ES1+ES2-ES0=(0.039+0.033-0.12)mm=-0.048mmES3=EI1+EI2-EI0=(0+0-0)mm=0mm可知組成環(huán)A3=顯然，由于零件尺寸大小不同，加工難易程度各異，用等公差法是不合理的，從而出現(xiàn)了等精度法。②等精度法用等精度法求解尺寸鏈的反面問題比較復(fù)雜，這種方法是設(shè)定各組成環(huán)的精度相等。

下略6.4保證裝配精度的方法完全互換法的特點是：零件可以互換，裝配方便容易，工人技術(shù)水平要求不高，裝配生產(chǎn)率高，裝配時間穩(wěn)定，易于組織裝配流水線，企業(yè)之間的協(xié)作與備品問題也易于解決。由于完全互換法是用極值法求解，封閉環(huán)公差等于各組成環(huán)公差之和，因此對于高精度的多環(huán)尺寸鏈，組成環(huán)的精度比較高，甚至使加工發(fā)生困難，因此完全互換法多用于精度不是太高的短環(huán)尺寸鏈。6.4保證裝配精度的方法2.不完全互換法（統(tǒng)計法）用極值法來求解裝配尺寸鏈時，所有零件同時出現(xiàn)極值的概率是很小的，而所有增環(huán)出現(xiàn)最大值，所有減環(huán)出現(xiàn)最小值，或所有增環(huán)出現(xiàn)最小值，所有減環(huán)出現(xiàn)最大值的概率就更小，因此可以不考慮出現(xiàn)極值的情況，而將組成環(huán)的公差適當(dāng)加大，這樣在裝配時就可能出現(xiàn)不能完全互換的情況，產(chǎn)生裝不上或裝配精度不合格等現(xiàn)象，這就是裝配中的部分互換法，或稱不完全互換法。6.4保證裝配精度的方法6.4.2分組法分組法又稱分組互換法或選擇裝配法。當(dāng)封閉環(huán)的精度要求很高，用完全互換法和不完全互換法來解時，組成環(huán)的公差非常小，使加工十分困難甚至不可能，同時也不經(jīng)濟(jì)。這時可將全部組成環(huán)的公差擴(kuò)大3~6倍，使組成環(huán)能夠按經(jīng)濟(jì)公差加工，然后再將各組成環(huán)按原公差大小分組，并按相應(yīng)組進(jìn)行裝配，這就是分組法。6.4保證裝配精度的方法采用分組法時，必須保證各組的配合精度和配合性質(zhì)與原來相同，因此要求配合件的公差相同，公差增大要向相同方向增大，增大的倍數(shù)就是以后的分組數(shù)。6.4保證裝配精度的方法6.4.3修配法在封閉環(huán)精度要求較高的裝配尺寸鏈中，特別是組成環(huán)數(shù)較多的尺寸鏈,用互換法來裝配，由于組成環(huán)公差很小,會增加機(jī)械加工的難度，同時提高了成本。另外，在單件小批或中批生產(chǎn)中，由于產(chǎn)量不大,也不必要用互換法來裝配。這時可采用修配法來裝配。6.4保證裝配精度的方法1.基本方法先將各組成環(huán)的尺寸按可能的經(jīng)濟(jì)公差制造，選定一個組成環(huán)為修配環(huán)，在裝配時通過就地修配該環(huán)以達(dá)到裝配精度。由于這種方法的生產(chǎn)效率較低，因此適用于單件小批生產(chǎn)、裝配精度要求較高的場合。采用修配法裝配時，修配環(huán)的修配加工是保證裝配精度的最終環(huán)節(jié)。因此，在尺寸鏈計算中，必須保證修配環(huán)在裝配時有足夠的修配量且修配量最小。即在其余各組成環(huán)極限偏差累計使修配環(huán)尺寸最大時，在保證裝配精度的前提下，使修配環(huán)的修配量為零。在其余組成環(huán)各極限偏差累計使修配環(huán)尺寸最小時，在保證裝配精度的前提下，使修配環(huán)的修配量最小。6.4保證裝配精度的方法2.尺寸鏈解算步驟已知：封閉環(huán)尺寸及各組成環(huán)的基本尺寸；求：各組成環(huán)的尺寸公差及偏差解算：1）選擇修配環(huán)。修配環(huán)應(yīng)選擇易于修配的零件尺寸；2）按經(jīng)濟(jì)精度確定各組成環(huán)公差；3）按入體原則確定除修配環(huán)以外的各組成環(huán)尺寸偏差；4）計算修配環(huán)的尺寸和偏差。3.最大修配量最大修配量為根據(jù)放大公差后的組成環(huán)計算出的實際封閉環(huán)的公差與要求的封閉環(huán)公差之差。如果必須修配，再加上最小修配量。最大修配量影響修配的勞動量，應(yīng)盡量小。6.4保證裝配精度的方法圖6-18普通車床前后頂尖等高裝配尺寸鏈6.4保證裝配精度的方法例6-5圖6-l8所示是一臺普通車床的前后頂尖等高的裝配尺寸鏈，在生產(chǎn)中簡化為一個四環(huán)尺寸鏈，已知只允許后頂尖高。A2=30mm，A3=130mm，A1=160,若用完全互換法和不完全互換法來求解，零部件的加工精度都難以保證，由于機(jī)床多為成批生產(chǎn)，故采用修配法來裝配。用修配法來裝配時，有組成環(huán)尺寸公差的確定、修配環(huán)的選擇、修配環(huán)基本尺寸的確定和修配環(huán)的計算等幾個問題，現(xiàn)結(jié)合圖6-18所示的裝配尺寸鏈來說明。1)選擇修配環(huán)要從裝配時便于修配來考慮，顯然，在這些組成環(huán)中，尾架底板最便于在裝配時修配加工，故選A2為修配環(huán)。2)確定各組成環(huán)公差根據(jù)各組成環(huán)尺寸大小和加工難易程度確定：T1=T2=T3=0.2mm。3)確定除修配環(huán)外各組成環(huán)偏差由于主軸箱前頂尖至底面的尺寸為距離尺寸，取雙向公差，確定為：A1=160土0.1mm。同理，確定尾架頂尖至底面的尺寸公差為A3=130±0.1mm。4)計算修配環(huán)的尺寸及偏差由于修配A2使封閉環(huán)減小，因此,修配環(huán)A2的最小極限尺寸為當(dāng)尺寸鏈中增環(huán)A3出現(xiàn)最小值，減環(huán)A1出現(xiàn)最大值，在保證封閉環(huán)最小的前提下計算出的修配環(huán)尺寸。6.4保證裝配精度的方法修配環(huán)A2的尺寸為：最大修配量△max出現(xiàn)在尺寸鏈中增環(huán)A3出現(xiàn)最大值，減環(huán)A1出現(xiàn)最小值，修配環(huán)出現(xiàn)最大值，在保證封閉環(huán)最大時計算出的修配量?！鱩ax==5)校核修配環(huán)的最大修配量最大修配量為根據(jù)放大公差后的組成環(huán)計算出的實際封閉環(huán)的公差與要求的封閉環(huán)公差之差。即實際組成環(huán)公差之和減去封閉環(huán)公差?！鱩ax=按此法計算出的修配環(huán)最小修配量為0，最大修配量為0.54mm。如果必須修配，修配環(huán)的最小極限尺寸還應(yīng)加上最小修配量。6.4保證裝配精度的方法6.4.4調(diào)整法當(dāng)裝配精度較高，組成環(huán)數(shù)較多，大批量生產(chǎn)時，可采用調(diào)整法裝配。調(diào)整法有固定調(diào)整法和可動調(diào)整法兩種。1.固定調(diào)整法固定調(diào)整法就是按經(jīng)濟(jì)精度加工除組成環(huán)外的其他組成環(huán)零件。由于組成環(huán)公差放大，其實際封閉環(huán)公差大于裝配精度，因此，需制造不同尺寸的調(diào)整環(huán)零件用作裝配時調(diào)整。實際裝配時，將除調(diào)整環(huán)外的所有組成環(huán)零件全部裝好，測量實際需要的調(diào)整環(huán)尺寸。然后在已經(jīng)做好的不同尺寸的調(diào)整環(huán)零件中選擇一個合適的裝入，從而保證裝配精度要求。6.4保證裝配精度的方法a）b）圖6-26可動調(diào)整法2.可動調(diào)整法可動調(diào)整法就是通過調(diào)整某一組成環(huán)的位置來滿足裝配精度的裝配方法。如圖6-26a，通過調(diào)整套筒的軸向位置來保證齒輪的軸向位置；圖6-26b中，采用調(diào)整螺釘使楔塊上下移動來調(diào)整絲杠和螺母的軸向間隙。6.5機(jī)器裝配的自動化6.5.1問題的提出大批量生產(chǎn)模式下，自動生產(chǎn)線明顯提高了零件的加工效率。但零件裝配還是以手工為主，繁重的裝配勞動（在機(jī)器制造業(yè)中，裝配勞動量約占制造產(chǎn)品總勞動量的20%，儀器生產(chǎn)中大于50%）嚴(yán)重阻礙了產(chǎn)品制造的整體效率。因此，自動裝配線的研究與應(yīng)用推廣具有重要的實用價值。6.5.2機(jī)械裝配自動化1機(jī)械裝配自動化的定義機(jī)械裝配自動化是指在機(jī)械裝配過程中，基礎(chǔ)件和裝配件的傳送、給料和裝配作業(yè)可部分或全部地實現(xiàn)半自動化或自動化。機(jī)械裝配自動化可以保證產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，國內(nèi)外許多學(xué)者對其進(jìn)行了許多研究，也取得了許多成果，并有效地指導(dǎo)了機(jī)械的裝配。其中，自動裝配機(jī)（線）、裝配機(jī)器人和裝配設(shè)備等的應(yīng)用，有效提高了裝配精度和生產(chǎn)效率。2.機(jī)械裝配自動化的實現(xiàn)為了解決中小批量生產(chǎn)中的裝配問題，人們發(fā)明了可編程的自動化裝配機(jī)，即裝配機(jī)器人。它能夠通過程序調(diào)整完成相似的裝配任務(wù)，實現(xiàn)柔性自動化裝配。自動化裝配機(jī)能夠依據(jù)當(dāng)前的裝配任務(wù)，找出一種最佳的產(chǎn)品裝配順序。尤其是當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)量較大、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的自動裝配工藝性好（如裝配工作有良好的可分性，零件容易定向、定位）時，可以更好的發(fā)揮自動化裝配優(yōu)勢，提高生產(chǎn)率和裝配精度。6.5機(jī)器裝配的自動化6.5.3機(jī)械裝配自動化基本內(nèi)容機(jī)械裝配自動化主要包括自動傳送、自動給料、自動裝配和自動控制等。回轉(zhuǎn)式裝配機(jī)（圖6-27所示）基本上實現(xiàn)了裝配自動化。1.傳送部分2.給料部分3.裝配作業(yè)部分4.自動控制部分6.5機(jī)器裝配的自動化6.5.4裝配自動化的應(yīng)用大型飛機(jī)的自動化裝配是機(jī)器裝配自動化的典型案例。圖6-28裝配自動化水平與單機(jī)成本的關(guān)系6.6數(shù)字化裝配6.6數(shù)字化裝配6.6.1問題的提出產(chǎn)品數(shù)字化裝配技術(shù)是實現(xiàn)異地設(shè)計與制造、敏捷制造和虛擬制造等先進(jìn)生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)。6.6.2數(shù)字化裝配技術(shù)1.數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配(DigitalAssembly）是指在計算機(jī)系統(tǒng)中建立產(chǎn)品零件的數(shù)字化模型(三維實體)，并對這些模型在虛擬的環(huán)境下進(jìn)行模擬裝配，以便在產(chǎn)品的研制過程中就可以進(jìn)行靜、動態(tài)干涉檢驗、工藝性檢查、可拆卸性檢查和可維護(hù)性檢查等，將潛藏的錯誤在設(shè)計階段及時發(fā)現(xiàn)并做出修改，最終設(shè)計出符合要求的裝配，不僅提高了設(shè)計效率，也為之后的制造階段提供了技術(shù)支持。2.數(shù)字化裝配的意義6.6數(shù)字化裝配3.數(shù)字化裝配的特點由于數(shù)字化裝配是實際裝配過程在計算機(jī)上的映射，與傳統(tǒng)的裝配技術(shù)相比，數(shù)字化裝配具有以下特點：1)與現(xiàn)實裝配環(huán)境的結(jié)構(gòu)相似性2)資源與實踐的低消耗性3)面向集成的開放性4)支持分布合作性6.6.3數(shù)字化裝配技術(shù)的應(yīng)用1.基于SV軟件的減速器數(shù)字化裝配2.衛(wèi)星總裝的數(shù)字化裝配

第7章典型零件機(jī)械加工工藝7.1主軸加工7.2主軸箱加工

7.3齒輪加工7.4活塞加工

7.5連桿加工7.1主軸加工7.1.1概述7.1.2主軸加工工藝過程

7.1.3主軸加工主要工序分析7.1.4主軸檢驗7.1.1概述1.主軸的功用及結(jié)構(gòu)特點

2.主軸的技術(shù)條件

3.主軸的材料、毛坯及熱處理1.主軸的功用及結(jié)構(gòu)特點表7-1主軸分類2.主軸的技術(shù)條件表7-2C6132臥式車床主軸技術(shù)要求3.主軸的材料、毛坯及熱處理表7-3主軸的材料及熱處理7.1.2主軸加工工藝過程1.主軸加工的特點

2.C6132臥式車床主軸加工工藝過程

3.主軸加工工藝過程分析1.主軸加工的特點通過前面對C6132臥式車床主軸結(jié)構(gòu)及技術(shù)條件的分析，可以看出，主軸加工的特點主要有兩方面：1)加工要求高，兩支承軸頸的精度、表面粗糙度和同軸度、內(nèi)錐孔等表面對支承軸頸同軸度等要求都較高，是主軸加工的關(guān)鍵。2)C6132臥式車床主軸是一個空心階梯軸，而其毛坯是實心鍛件。因此需切除較多的金屬。2.C6132臥式車床主軸加工工藝過程圖7-1C6132臥式車床主軸零件圖2.C6132臥式車床主軸加工工藝過程表7-4C6132臥式車床主軸加工工藝過程2.C6132臥式車床主軸加工工藝過程表7-4C6132臥式車床主軸加工工藝過程3.主軸加工工藝過程分析圖7-2帶有錐堵的拉桿心軸7.1.3主軸加工主要工序分析1.深孔加工

2.外圓加工

3.主軸錐孔的加工1.深孔加工圖7-3工件轉(zhuǎn)動刀具作軸向進(jìn)給1.深孔加工圖7-4內(nèi)排屑深孔加工示意圖2.外圓加工表7-5外圓磨削表面常見的缺陷和產(chǎn)生原因2.外圓加工表7-5外圓磨削表面常見的缺陷和產(chǎn)生原因2.外圓加工表7-5外圓磨削表面常見的缺陷和產(chǎn)生原因2.外圓加工圖7-5錐形堵塞2.外圓加工圖7-6用油石研磨中心孔

1—油石頂尖2—工件3.主軸錐孔的加工圖7-7中心孔磨頭

傳動原理

1—砂輪軸2、3—帶輪4—內(nèi)

殼體5—斜導(dǎo)軌副6—杠桿

7—凸輪8—砂輪9—工件7.1.4主軸檢驗1）在被測工件回轉(zhuǎn)一周過程中，指示器讀數(shù)的最大差值之半，做為單個截面的圓度誤差。

2）按上述方法測量若干個截面，取其中最大的誤差值做為該工件的圓度誤差。圖7-8檢驗主軸位置精度的檢驗夾具7.1.4主軸檢驗7.2主軸箱加工7.2.1概述

7.2.2主軸箱加工工藝擬定

7.2.3主軸箱箱體加工主要工序分析

7.2.4主軸箱箱體的檢驗7.2.1概述1.主軸箱的功用和結(jié)構(gòu)特點

2.主軸箱的技術(shù)要求

3.主軸箱的材料及毛坯1.主軸箱的功用和結(jié)構(gòu)特點主軸箱是機(jī)床的基礎(chǔ)件之一。機(jī)床上的軸、套、齒輪和撥叉等零件都安裝在主軸箱箱體上，主軸箱通過自己的裝配基準(zhǔn)，把整個部件裝在床身上。主軸箱不僅按照一定的傳動要求傳遞運動和動力，而且在保證主軸回轉(zhuǎn)精度、保證主軸回轉(zhuǎn)中心線與床身導(dǎo)軌間的位置精度及傳動軸間相互位置精度方面都起著重要作用。因此，主軸箱的加工質(zhì)量對機(jī)床的工作精度和使用壽命有著重要影響。各種機(jī)床主軸箱體的尺寸大小和結(jié)構(gòu)形式雖有所不同，但卻有許多共同的特點，如箱體上有許多平面和孔，內(nèi)部呈腔狀，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，剛度較低，加工精度要求較高，特別是主軸孔與裝配基準(zhǔn)的精度要求2.主軸箱的技術(shù)要求(1)箱體各孔的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度主軸箱體各孔的尺寸精度和幾何形狀精度及表面粗糙度直接影響軸承與孔的配合質(zhì)量，尤其是主軸孔。

(2)各孔間的位置精度

(3)平面的形狀和位置精度及表面粗糙度作為裝配基準(zhǔn)面的底面的平面度誤差和表面粗糙度影響主軸箱與床身的接觸剛度。3.主軸箱的材料及毛坯普通車床主軸箱材料一般為HT100～400各種牌號灰鑄鐵，多半選用HT200。這是因為鑄鐵容易成形，可加工性、吸振性和耐磨性均較好，且價格低廉。某些負(fù)荷較大的箱體采用鑄鋼件，在單件小批量生產(chǎn)或某些簡易機(jī)床的箱體生產(chǎn)中，為縮短生產(chǎn)周期，可采用鋼板焊接。C6132臥式車床主軸箱的材料為HT200。7.2.2主軸箱加工工藝過程的擬定1.定位基準(zhǔn)的選擇

2.加工方法的選擇

3.工序的安排

4.主軸箱加工工藝過程1.定位基準(zhǔn)的選擇(1)精基準(zhǔn)的選擇

(2)粗基準(zhǔn)的選擇(1)精基準(zhǔn)的選擇圖7-9懸掛的中間導(dǎo)向支承圖(1)精基準(zhǔn)的選擇圖7-10以一面兩孔定位示意圖(2)粗基準(zhǔn)的選擇主軸箱的主要加工表面有主軸孔、底面及其他軸孔。對于孔加工，應(yīng)盡量保證其加工余量均勻，以便提高孔加工的精度和生產(chǎn)率，另外，箱體內(nèi)壁是不加工表面，如果粗基準(zhǔn)選擇不合理，有可能使非加工的箱體內(nèi)壁與加工表面孔的相互位置誤差過大。由此可見，要滿足孔的加工余量均勻，應(yīng)選孔為粗基準(zhǔn)，而為保證非加工面與加工面相互位置精度，需選內(nèi)壁為粗基準(zhǔn)，這是相互矛盾的，但是在箱體的毛坯制造時，內(nèi)壁與主軸孔是一個整體砂芯，即其相互位置精度是能保證的。2.加工方法的選擇(1)底平面粗刨——精刨——磨削。

(2)孔系

粗鏜——半精鏜——精鏜。

(3)主要平面與端面粗銑——精銑。3.工序的安排(1)加工階段的劃分由于C6132臥式車床主軸箱箱體的技術(shù)要求較高，故工藝過程應(yīng)分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。

(2)工序的集中與分散C6132臥式車床主軸箱箱體是成批加工的，在組織工序時除去對于一系列有相互位置要求的孔系的半精加工和精加工采用了工序集中(用加工中心——高級集中)外，其余大多工序均采用了工序分散的組織方式，這樣既利于保證各項技術(shù)要求，又能具有一定的生產(chǎn)效率。4.主軸箱加工工藝過程表7-6C6132臥式車床主軸箱箱體機(jī)械加工工藝過程4.主軸箱加工工藝過程表7-6C6132臥式車床主軸箱箱體機(jī)械加工工藝過程7.2.3主軸箱箱體加工主要工序分析1.平面加工

2.孔系加工

3.主軸孔的精加工1.平面加工圖7-11多軸龍門銑

加工平面圖2.孔系加工(1)保證孔距精度的方法在C6132臥式車床主軸箱箱體孔系加工中，采用鏜模法來保證其孔距精度，如圖5-34所示。

(2)影響孔系加工精度的因素

(3)孔系結(jié)構(gòu)的工藝性箱體各加工表面的結(jié)構(gòu)工藝性，特別是孔系結(jié)構(gòu)的工藝性，對箱體零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性都有很大影響。(1)保證孔距精度的方法圖7-12平面的組合磨削(1)保證孔距精度的方法圖7-13用鏜模加工孔系(1)保證孔距精度的方法圖7-14組合機(jī)床上用鏜模加工孔系(2)影響孔系加工精度的因素1)鏜桿受力變形的影響。鏜桿受力變形是影響孔系加工精度的主要因素之一。2)鏜桿與導(dǎo)套精度及配合間隙的影響。采用導(dǎo)向裝置或鏜模鏜孔時，鏜桿由導(dǎo)套支承，鏜桿的剛度較懸臂鏜時大大提高，但鏜桿與導(dǎo)套的形狀精度及其配合間隙對孔系加工精度有重要影響。3)切削熱與夾緊力的影響。箱體零件壁厚不均，剛度較低，加工中切削熱和夾緊力的影響是不可忽視的。(3)孔系結(jié)構(gòu)的工藝性箱體各加工表面的結(jié)構(gòu)工藝性，特別是孔系結(jié)構(gòu)的工藝性，對箱體零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性都有很大影響。箱體上的孔常有通孔、階梯孔、不通孔、相交孔等多種結(jié)構(gòu)形式。通孔工藝性較好，特別是長徑比小于1～1.5的孔的工藝性最好。階梯孔的孔徑相差越小則工藝性越好，否則孔徑差很大，而刀桿又只能按小孔設(shè)計，使刀桿剛度大為降低。3.主軸孔的精加工(1)金剛鏜孔金剛鏜孔與普通鏜孔基本相同，這種方法適用于有色金屬合金及鑄鐵件的孔徑加工或珩磨和滾壓前的預(yù)加工。

(2)珩孔珩磨可使孔的尺寸公差等級達(dá)到IT6～I(xiàn)T7，圓柱度誤差可控制在3～5μm之內(nèi)，但珩磨不能提高孔的位置精度。3.主軸孔的精加工圖7-15浮動鏜刀塊(1)金剛鏜孔圖7-16對刀表座

1—千分表2—V形架3—對刀樣塊4—刀頭5—鏜桿(1)金剛鏜孔圖7-17微調(diào)鏜刀

1—鏜桿2—刻度盤3—套筒4—刀桿

5—可轉(zhuǎn)位刀片6—墊片7—緊固螺釘

8—彈簧9—鍵(2)珩孔圖7-18珩磨頭結(jié)構(gòu)圖

1—螺母2—彈簧3—調(diào)整錐

4—砂條5—本體6—砂條座

7—頂銷8—卡簧4.3.4主軸箱箱體的檢驗1.主軸箱箱體的檢驗項目

2.孔距精度的檢驗

3.各加工面間相互位置精度的檢驗1.主軸箱箱體的檢驗項目1)各加工表面的表面粗糙度及外觀。

2)孔的尺寸精度。

3)孔和平面的幾何形狀精度。

4)孔系的孔距精度。

5)各加工表面間的相互位置精度。2.孔距精度的檢驗孔距精度的檢驗方法如圖7-19所示。圖7-19a采用游標(biāo)卡尺直接測量，孔心距圖7-19b中用檢驗心捧與千分尺測量，孔距圖7-19孔距精度的檢驗3.各加工面間相互位置精度的檢驗(1)平行度誤差的檢驗圖7-20a所示為孔與孔之間平行度誤差的測量方法。

(2)兩孔軸心線垂直度誤差的檢驗圖7-21所示為檢驗兩孔軸心線垂直度誤差的兩種方法。

(3)孔與端面垂直度的檢驗圖7-22a所示為在孔內(nèi)插入檢驗心棒，在心棒上裝百分表，將心棒回轉(zhuǎn)一周(心棒回轉(zhuǎn)時應(yīng)無軸向位移)，即可讀出在檢驗直徑上孔與端面的垂直度誤差。

(4)同軸度的檢驗一般用綜合量規(guī)檢驗同軸度，如圖7-23a所示。(1)平行度誤差的檢驗圖7-20孔與端面平行度誤差的檢驗(2)兩孔軸心線垂直度誤差的檢驗圖7-21兩孔垂直度的檢驗

1、2—心棒(3)孔與端面垂直度的檢驗圖7-22孔與端面垂直度誤差的檢驗(4)同軸度的檢驗圖7-23同軸度誤差的檢驗

1—被測零件2—量規(guī)3—固定支承

4—可調(diào)支承7.3齒輪加工7.3.1概述

7.3.2齒形加工工藝簡介

7.3.3主要工序及其工裝

7.3.4檢驗

7.3.5齒輪加工的發(fā)展7.3.1概述1.齒輪的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求

2.齒輪的材料、毛坯與熱處理1.齒輪的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求齒輪是機(jī)械傳動中最常用的零件之一。其功用是按規(guī)定的速比傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，如車床主軸箱中的齒輪。齒輪的形狀因使用要求不同而有不同的結(jié)構(gòu)形式，但據(jù)其結(jié)構(gòu)特點，可將齒輪看成是由齒圈和輪體兩部分構(gòu)成的。按照齒圈上輪齒的種類，齒輪可分為直齒、斜齒、人字齒輪等；按照輪齒的外形特點，齒輪有盤形齒輪、套筒齒輪、軸齒輪和齒條等。2.齒輪的材料、毛坯與熱處理(1)齒輪的材料

(2)齒輪的毛坯(3)齒輪的熱處理(1)齒輪的材料1)中碳結(jié)構(gòu)鋼。采用45鋼等進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火。經(jīng)熱處理后，綜合力學(xué)性能較好，但切削性能較差，齒面表面粗糙度較大，適用于制造低速、載荷不大的齒輪。2)中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。采用40Cr進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火。經(jīng)熱處理后其力學(xué)性能較45鋼好，熱處理變形小，用于制造速度、精度較高，載荷較大的齒輪。3)滲碳鋼。采用20Cr和18CrMnTi等進(jìn)行滲碳或碳氮共滲。經(jīng)滲碳淬火后齒面硬度可達(dá)58～63HRC，芯部有較高的韌性，既耐磨損，又耐沖擊，適于制造高速、中載或承受沖擊載荷的齒輪。滲碳處理后的齒輪變形較大，尚需進(jìn)行磨齒加以糾正，成本較高。采用碳氮共滲處理變形較小，由于滲層較薄，承載能力不如前者。4)氮化鋼。采用38CrMoAlA進(jìn)行氮化處理，變形較小，可不再磨齒，齒面耐磨性較高，適用于制造高速齒輪。(2)齒輪的毛坯對于鋼質(zhì)齒輪，除了尺寸較小且不太重要的齒輪直接采用軋制棒料外，一般均采用鍛造毛坯。生產(chǎn)批量較小或尺寸較大的齒輪采用自由鍛造；生產(chǎn)批量較大的中小齒輪采用模鍛。對于直徑很大且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、不便鍛造的齒輪，可采用鑄鋼毛坯。鑄鋼齒輪的晶粒較粗，力學(xué)性能較差，加工性能不好，加工前應(yīng)進(jìn)行正火處理，使硬度均勻并消除內(nèi)應(yīng)力，以改善加工性能。(3)齒輪的熱處理(1)齒坯的熱處理。齒坯粗加工前后常安排預(yù)先處理，其目的是改善材料的加工性能。減小鍛造引起的內(nèi)應(yīng)力，防止淬火時出現(xiàn)較大變形。(2)輪齒的熱處理。齒輪的齒形切出后，為提高齒面的硬度及耐磨性，常安排滲碳淬火或表面淬火等熱處理工序。滲碳淬火后齒面硬度高、耐磨性好，使用壽命長，但變形較大，對于精密齒輪尚需安排磨齒工序。表面淬火常采用高頻淬火（適于模數(shù)小的齒輪）、超音頻感應(yīng)淬火（適于m=3～6mm的齒輪）和中頻感應(yīng)淬火（適于大模數(shù)齒輪）。表面淬火齒輪的齒形變形較小，內(nèi)孔直徑通常要縮小0.01～0.05mm，淬火后應(yīng)予以修正。(3)齒形的加工方法簡述。齒輪加工的核心與關(guān)鍵是齒圈上齒形的加工。齒輪加工中的幾道工序，主要是圍繞切齒工序服務(wù)的。目的在于最終獲得符合精度要求的齒輪。按加工過程中有無切屑，齒形加工可分為兩大類：無切屑加工和有切屑加工。按其加工原理又可分為仿形法（或成形法）和展成法。7.3.2齒形加工工藝簡介1.工藝過程

2.工藝過程分析1.工藝過程1)齒坯加工階段(粗加工及半精加工)。

2)齒形加工階段(半精加工)。

3)熱處理階段。

4)精加工階段(修復(fù)基準(zhǔn)及齒形精加工)。1.工藝過程圖7-24齒輪零件圖1.工藝過程表7-7齒輪機(jī)加工工藝過程卡片2.工藝過程分析(1)齒坯加工分析齒輪加工中所用的定位基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)都是齒坯的部分表面，因而齒坯加工對切齒質(zhì)量及生產(chǎn)率的影響很大。

(2)定位基準(zhǔn)的選擇

(3)齒形加工方案選擇(見表7-8、表7-9)。

(4)齒端加工齒廓加工之后的齒端加工有：倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等，如圖7-25、圖7-26所示。(5)精基準(zhǔn)的修整熱處理會引起基準(zhǔn)孔變形，為保證精加工質(zhì)量，對基準(zhǔn)孔必須加以修整，修整方法一般用推孔或磨孔。表7-8圓柱齒輪齒形加工工藝2.工藝過程分析表7-9齒形加工方法使用情況比較2.工藝過程分析2.工藝過程分析圖7-25齒端加工形式a)倒圓b)倒尖c)倒棱2.工藝過程分析圖7-26齒端倒圓7.3.3主要工序及其工裝1.滾齒

2.插齒

3.剃齒

4.珩齒

5.磨齒

6.擠壓1.滾齒(1)滾齒的工藝特點

(2)提高滾齒生產(chǎn)率的途徑(1)滾齒的工藝特點滾齒加工是按漸開線嚙合原理進(jìn)行展成加工的齒形加工工藝。這種方法，機(jī)床比較簡單，刀具制造較容易、精度也易保證，夾具結(jié)構(gòu)簡單并且可達(dá)到較高剛度，零件加工精度及生產(chǎn)率均較高，因而得到廣泛應(yīng)用。尤其應(yīng)用于加工直齒、斜齒的外嚙合圓柱齒輪及蝸輪。(2)提高滾齒生產(chǎn)率的途徑圖7-27滾刀切入方法

a)軸向切入b)徑向切入(2)提高滾齒生產(chǎn)率的途徑圖7-28對角滾齒與一般滾齒后齒面的比較

a)原理圖b)對角滾齒c)一般滾齒

1—滾刀2—工件2.插齒(1)插齒的工藝特點(2)提高插齒生產(chǎn)率的途徑(1)插齒的工藝特點插齒除了能加工內(nèi)、外嚙合的直齒輪外，還特別適宜加工齒圈軸向距離較小的多聯(lián)齒輪、齒條和扇形齒輪等。依靠靠模也可加工外嚙合的斜齒輪，但不如滾齒加工方便。(2)提高插齒生產(chǎn)率的途徑1)提高插齒的圓周進(jìn)給量。2)增加插齒刀每分鐘往復(fù)行程次數(shù)(高速插齒)，目前沖程數(shù)已達(dá)2500次/min以上，切削速度大大增加，減少了機(jī)動時間。3)采用加大前、后角的插齒刀，充分發(fā)揮現(xiàn)有插齒刀的切削性能，提高插齒刀的壽命。3.剃齒(1)剃齒的工藝特點剃齒加工是一對螺旋齒輪雙面緊密嚙合的自由對滾加工過程，它又是切削層極薄，同時伴有擠壓和金屬滑移的綜合過程，如圖4-51所示。

(2)提高剃齒生產(chǎn)率的途徑及剃齒新工藝剃齒工藝的不斷改進(jìn)和發(fā)展，使得生產(chǎn)率有了很大的提高。(1)剃齒的工藝特點圖7-29剃齒工作原理

a)剃齒刀上的刀齒b)剃齒運動c)剃齒相對滑動速度的產(chǎn)生

1—齒輪2—剃齒刀(2)提高剃齒生產(chǎn)率的途徑及剃齒新工藝1）對角線剃齒法即工作臺往復(fù)運動方向和被加工的齒輪軸線方向有一夾角，因而剃齒刀上和齒輪嚙合節(jié)點的位置隨工作臺的移動而變化。因此，剃齒刀在整個齒寬上的磨損較為均勻，刀具壽命延長，徑向進(jìn)給量可以增加。同時行程可隨角之增大而減小，且可將中心距調(diào)好后一次走刀完成加工，使生產(chǎn)率較普通剃齒法提高3～4倍。由于刀具與齒輪干涉的可能性減小，故可以剃削兩個齒圈相距很近的齒輪，但要求剃齒機(jī)工作臺可調(diào)角度，且要求有較高的剛性和較大的功率。在操作上則要求在調(diào)整嚙合節(jié)點的變化范圍時，使該點正好在剃齒刀有效工作長度內(nèi)，調(diào)整的工藝水平要求較高。(2)提高剃齒生產(chǎn)率的途徑及剃齒新工藝2）切向剃齒法當(dāng)對角線剃齒的γ角為90°時，就成了切向剃齒。它的行程更短，生產(chǎn)率更高，但要求更寬的剃齒刀。3）徑向剃齒法它只有徑向進(jìn)給，沒有軸向和切向進(jìn)給，生產(chǎn)率大大提高。徑向剃齒刀必須比工件寬，而且必須使相鄰刀齒的齒溝相錯，以取得連續(xù)切削，同時側(cè)面要求制成凹入的雙曲線體，以便使工件獲得鼓形。4）單行程剃齒該剃齒刀有導(dǎo)入、切削及修正三組齒（故成錐形）切削中僅有切向進(jìn)刀，刀具耐用度高，生產(chǎn)率高。4.珩齒珩齒是對熱處理后的齒輪進(jìn)行精加工的方法之一，其本質(zhì)是低速磨削、研磨和拋光的綜合過程，如圖7-30所示。珩齒的運動關(guān)系與剃齒相同，不同之處只是含有磨料的塑料齒輪(珩輪)與被珩齒輪在自由嚙合過程中，借齒面間的壓力和相對滑動來進(jìn)行切削。圖7-30珩齒工作原理

a)珩輪b)珩齒運動5.磨齒(1)用一個錐面砂輪磨齒如圖7-31所示，截面呈齒形的砂輪，一面以速度ns旋轉(zhuǎn)，一面以速度vf沿齒寬方向作往復(fù)運動，構(gòu)成假想齒條的一個齒。

(2)用雙碟形砂輪磨齒如圖7-32所示，兩片砂輪傾斜一定角度，構(gòu)成假想齒條的一個齒的兩外側(cè)面，同時磨削一個(或兩個)齒槽的兩內(nèi)側(cè)面。

(3)用蝸桿砂輪磨齒如圖7-33所示，采用這種方法的機(jī)床有Y7232、Y7215，它是將砂輪1作成蝸桿形狀，其螺牙在法向斷面上的齒形和被磨齒輪2基準(zhǔn)齒形相同。5.磨齒圖7-31單片錐形砂輪磨齒原理圖5.磨齒圖7-32用雙碟形砂輪磨齒圖7-33蝸桿砂輪磨齒原理

1—砂輪2—被磨齒輪5.磨齒6.擠壓(1)生產(chǎn)率高對于中等尺寸的齒輪，擠齒只需15～20s，而剃齒常需2～4min。

(2)精度高擠齒可使齒輪精度提高到7—6—6，甚至更高。

(3)表面粗糙度小擠齒時，工件的余量被熨壓平整，所以有些表面缺陷和刮傷等容易填平，這樣表面粗糙度可達(dá)Ra0.4～0.1μm。

(4)擠齒成本低擠齒不開槽，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用壽命長，而且被擠齒輪使用時間長。

(5)擠多聯(lián)齒輪時不受限制冷擠對齒圈的徑向跳動有較好的糾正能力，齒向精度較高，但齒形精度較低。6.擠壓圖7-34砂輪修形循環(huán)簡圖7.3.4檢驗7.4活塞加工7.4.1概述

7.4.2活塞加工工藝的擬定

7.4.3活塞加工的主要工序及其工裝

7.4.4活塞的檢驗7.4.1概述1.活塞的功用和結(jié)構(gòu)特點

2.活塞的技術(shù)要求

3.活塞的材料及毛坯1.活塞的功用和結(jié)構(gòu)特點圖7-35Z12V190柴油機(jī)活塞示意圖

1—活塞頂面2—回油孔3—氣環(huán)槽

4—油環(huán)槽5—擋圈槽6—活塞銷孔

7—上開襠8—下開襠9—止口

10—裙部外圓11—環(huán)岸外圓

12—頭部外圓13—燃燒室

14—氣閥坑1.活塞的功用和結(jié)構(gòu)特點圖7-36活塞與相關(guān)零件裝配關(guān)系圖

1、2—氣環(huán)3—油環(huán)4—活塞

5—活塞銷6—擋圈1.活塞的功用和結(jié)構(gòu)特點圖7-37活塞工作過程中的變形

a)受力變形b)熱變形2.活塞的技術(shù)要求(1)裙部外圓裙部外圓起導(dǎo)向作用，要求與氣缸精密配合，其尺寸公差等級一般為IT6，對于高速內(nèi)燃機(jī)的活塞甚至要求為IT5。

(2)銷孔銷孔尺寸精度要求很高，一般在IT6以上。

(3)環(huán)槽

(4)活塞質(zhì)量為了保證發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，同一臺發(fā)動機(jī)的活塞其相互間的質(zhì)量差不應(yīng)相差很大，Z12V190型柴油機(jī)活塞之質(zhì)量差要求不大于15g。3.活塞的材料及毛坯1)在高溫高壓下具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

2)較小的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

3)良好的耐熱性和抗腐蝕性。

4)良好的導(dǎo)熱性，熱膨脹系數(shù)小。

7.4.2活塞加工工藝的擬定1.定位基準(zhǔn)的選擇

2.加工方法的選擇

3.工序的安排

4.活塞的加工工藝過程1.定位基準(zhǔn)的選擇(1)精基準(zhǔn)的選擇活塞是一個薄壁零件，在外力作用下很容易產(chǎn)生變形。

(2)粗基準(zhǔn)的選擇Z12V190型柴油機(jī)活塞的外圓與非加工表面內(nèi)腔的壁厚差要求為0.8mm，毛坯鑄造過程中很難保證內(nèi)腔與外圓的同軸度。(2)粗基準(zhǔn)的選擇Z12V190型柴油機(jī)活塞的外圓與非加工表面內(nèi)腔的壁厚差要求為0.8mm，毛坯鑄造過程中很難保證內(nèi)腔與外圓的同軸度。如果以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)加工定位止口和端面，則很難保證壁厚公差的要求。再者活塞內(nèi)腔底面至止口端面的尺寸大小對活塞質(zhì)量大小影響很敏感，這是因為自內(nèi)腔底面至活塞頂面為一圓柱形實體，而內(nèi)腔底面至止口端面則是一薄壁圓柱體。2.加工方法的選擇由于活塞是大批量生產(chǎn)，它的毛坯采用金屬模低壓鑄造，余量較小且均勻。因此，活塞加工的主要工序可采用一些高效專用且利于保證相互位置要求的設(shè)備和工裝。同時，由于工件材料為鋁合金，各表面的精加工不宜采用磨削，因此，銷孔、外圓等的精加工應(yīng)采用高速精鏜、精車等。刀具材料也應(yīng)適當(dāng)選擇。3.工序的安排(1)加工階段的劃分由于活塞是一個薄壁零件，且主要表面的精度要求很高，因此合理地安排粗、精加工的順序，對于保證產(chǎn)品質(zhì)量是至關(guān)重要的。

(2)工序的集中與分散Z12V190型柴油機(jī)活塞屬于大批生產(chǎn)，按工序集中的原則，在生產(chǎn)線上采用較多的高效率專用機(jī)床和專用夾具。4.活塞的加工工藝過程表7-10Z12V190型柴油機(jī)活塞的加工工藝過程表7-10Z12V190型柴油機(jī)活塞的加工工藝過程4.活塞的加工工藝過程表7-10Z12V190型柴油機(jī)活塞的加工工藝過程4.活塞的加工工藝過程表7-10Z12V190型柴油機(jī)活塞的加工工藝過程4.活塞的加工工藝過程表7-10Z12V190型柴油機(jī)活塞的加工工藝過程4.活塞的加工工藝過程表7-10Z12V190型柴油機(jī)活塞的加工工藝過程4.活塞的加工工藝過程表7-10Z12V190型柴油機(jī)活塞的加工工藝過程4.活塞的加工工藝過程表7-10Z12V190型柴油機(jī)活塞的加工工藝過程4.活塞的加工工藝過程7.4.3活塞加工的主要工序及其工裝1.止口及其底面的加工

2.環(huán)槽的加工

3.裙部外圓的精加工

4.活塞銷孔的加工1.止口及其底面的加工圖7-39內(nèi)腔定位夾具示意圖

1—支承頭2、3—滑柱4—頂桿5、6—滑套7—短滑銷2.環(huán)槽的加工(1)工序集中在一次裝夾中完成了粗車外圓、打中心孔，粗切環(huán)槽及頭部頂面，環(huán)槽兩側(cè)倒角，精切環(huán)槽、頭部頂面并倒角，精車各部外圓并锪去頂孔，如圖7-40所示。

(2)環(huán)槽粗切、精切在一次裝夾中完成，減少了裝夾和對刀誤差，環(huán)槽精度得到了保證。

(3)ASH-225六軸自動車床設(shè)有專用對刀器在環(huán)槽加工過程中，刀具間的距離和刀具伸出長度直接影響到環(huán)槽的距離和槽底直徑誤差。圖7-40六軸自動車床加工示意圖2.環(huán)槽的加工圖7-41六軸自動車床線外對刀示意圖2.環(huán)槽的加工3.裙部外圓的精加工(1)套車法

(2)立體靠模車削法(1)套車法圖7-42套車活塞車床的結(jié)構(gòu)示意圖

1—機(jī)床立柱導(dǎo)軌2—滾輪支座3—主軸4—心軸5—小滑板

6—床鞍7—彈簧8—杠桿9—車刀10—卡盤

11、12—夾緊氣缸或液壓缸13—銷軸(2)立體靠模車削法圖7-43臥軸立體靠模金剛石活塞車床示意圖

1—靠模觸頭2—立體靠模3—活塞4—刀具

5—機(jī)床主軸6—電動機(jī)4.活塞銷孔的加工(1)脈沖滾壓法脈沖滾壓工具如圖7-44所示。

(2)鏡面鏜削法該方法是在專用鏜床上用鏡面鏜刀鏜削銷孔。4.活塞銷孔的加工圖7-44頂面和頂部外圓定位精鏜銷孔7.4.4活塞的檢驗1)外觀及表面粗糙度檢驗。

2)銷孔尺寸及形狀誤差的檢驗。

3)裙部中凸橢圓尺寸的檢驗。

4)環(huán)槽寬度、底徑，環(huán)槽側(cè)面的垂直度和跳動的檢驗。

5)按質(zhì)量分組。

1.裙部直徑和橢圓度的檢測圖7-45裙部徑向尺寸的測量2.銷孔軸心線與頭部外圓軸心線對稱度的測量圖7-46銷孔軸心線與頭部3.銷孔軸心線對頭部外圓軸心線垂直度的測量圖7-47銷孔軸頭線與頭部1-心軸，2-V形塊4.銷孔直徑的檢測圖7-48氣動量儀的檢驗原理7.5連桿加工7.5.1概述

7.5.2連桿工藝過程的擬訂

7.5.3連桿加工主要工序分析

7.5.4連桿的檢驗7.5.1概述1.連桿的作用及其工作條件

2.連桿的結(jié)構(gòu)特點

3.連桿的技術(shù)要求

4.連桿的材料及毛坯1.連桿的作用及其工作條件連桿是柴油機(jī)的主要傳力構(gòu)件之一，其作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，將作用在燃燒室中的燃?xì)獗l(fā)壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)直線運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。連桿由連桿體，連桿蓋，連桿螺栓，定位銷，大、小端軸瓦等組成。2.連桿的結(jié)構(gòu)特點(1)連桿小頭連桿小頭是指連桿與活塞銷相聯(lián)接的部分，它不僅傳遞由活塞傳來的力，還相對于活塞銷往復(fù)擺動。

(2)連桿桿身桿身是指連桿大頭與小頭之間的連接部分。

(3)連桿大頭連桿大頭是指連桿與曲柄銷相聯(lián)接的部分，是曲柄銷的軸承。

(4)連桿螺栓桿螺栓的功用是緊固連桿大頭和連桿蓋，使其構(gòu)成曲柄銷可靠的軸承孔。(1)連桿小頭圖7-49連桿桿身

截面形狀(2)連桿桿身連桿小頭是指連桿與活塞銷相聯(lián)接的部分，它不僅傳遞由活塞傳來的力，還相對于活塞銷往復(fù)擺動。連桿小頭一般為薄壁圓形結(jié)構(gòu)，下端用半徑較大的圓弧與桿身圓滑銜接。連桿小頭孔內(nèi)裝有耐磨的薄壁襯套。(3)連桿大頭圖7-50連桿結(jié)構(gòu)示意圖

a)直剖式連桿b)斜剖式連桿3.連桿的技術(shù)要求1)為了使連桿大小頭運動副之間配合良好，大、小頭孔的尺寸公差取為IT6，表面粗糙度為Ra0.8μm，大孔圓柱度不低于6級，小孔圓柱度不低于7級。

2)大、小頭孔的中心距直接影響到氣缸的壓縮比，進(jìn)而影響柴油機(jī)的效率，兩孔中心距的極限偏差按中心距尺寸劃分為：中心距大于350mm，極限偏差為中心距小于等于350mm，極限偏差為±0.03mm。

3)大、小頭孔軸線在兩個互相垂直方向上的平行度誤差會使活塞在氣缸中傾斜，致使缸壁磨損不均勻，縮短柴油機(jī)的使用壽命，同時也使曲軸的連桿軸頸磨損加劇，因此，在大、小頭孔軸線所決定的平面之平行方向上平行度公差值應(yīng)不大于100∶0.03，垂直于上述平面的方向上平行度公差值應(yīng)不大于100∶0.06。

4)連桿大、小頭孔兩端面對大頭孔中心的垂直度誤差過大，將加劇連桿大頭孔兩端面與曲軸連桿軸頸兩端面之間的磨損，甚至引起燒傷，一般規(guī)定其垂直度公差等級不低于8級。3.連桿的技術(shù)要求5)齒形結(jié)合面的精度直接影響著連桿軸瓦的裝配精度，目前在大功率柴油機(jī)中廣泛采用的鋸齒形定位結(jié)構(gòu)是由制造廠根據(jù)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點和本廠的工藝狀況來確定的，其技術(shù)要求一般按接觸面積來衡量，通常用著色法檢查，在連桿體與連桿蓋嚙合情況下其均勻接觸面積應(yīng)不少于總面積的70%～80%。

6)為了保證柴油機(jī)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對同一臺柴油機(jī)連桿的重量差和大、小頭的重量都分別提出嚴(yán)格的要求。

7)連桿在大孔精加工和裝配過程中的預(yù)緊力十分重要，它直接影響著柴油機(jī)的裝配精度和可靠性，因此在連桿技術(shù)條件中都對螺栓的預(yù)緊力提出了嚴(yán)格的要求。3.連桿的技術(shù)要求圖7-51Z12V190型柴油機(jī)連桿主要技術(shù)要求4.連桿的材料及毛坯由于連桿在工作過程中受交變負(fù)荷，尤其是高速大功率柴油機(jī)，其工作條件更為惡劣，因此，必須保證連桿具有足夠的強(qiáng)度及剛度，且盡量減小重量，這就對連桿材料的選擇提出了較高的要求。7.5.2連桿工藝過程的擬訂1.定位基準(zhǔn)的選擇

2.加工方法的選擇

3.工序的安排

4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程1.定位基準(zhǔn)的選擇(1)精基準(zhǔn)的選擇

(2)粗基準(zhǔn)的選擇(1)精基準(zhǔn)的選擇圖7-52精基準(zhǔn)定位示意圖(2)粗基準(zhǔn)的選擇圖7-53定位塊可調(diào)式粗鏜大、小頭孔夾具2.加工方法的選擇從零件結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求等方面考慮，連桿大、小端面是不連續(xù)的平面，因此采用面銑刀作階梯銑削較為適宜。但在大批量生產(chǎn)的中小功率柴油機(jī)行業(yè)中，為了提高生產(chǎn)效率，多采用磨削兩端面的加工方法。此時，對連桿毛坯的精度要求較高，加工余量也應(yīng)適當(dāng)縮小。3.工序的安排(1)加工階段的劃分

(2)加工順序的安排(1)加工階段的劃分加工階段的劃分對于整體鍛造的連桿，機(jī)械加工工藝過程可分為以下三個階段：1)連桿蓋切開以前的加工。2)銑開連桿蓋以后的加工。3)連桿體和連桿蓋合并以后的加工。(2)加工順序的安排前面分析可知，各主要加工表面的加工方法和順序分別為：1)兩端面：粗銑、精銑、精磨。2)小頭孔：鉆孔、粗鏜、半精鏜、精鏜。3)大頭孔：粗銑(仿形)、粗鏜、半精鏜、精鏜、珩磨。4)螺栓孔：鉆孔、擴(kuò)孔。5)定位銷孔：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔。6)齒形：緩進(jìn)給強(qiáng)力磨削(一次切入磨成)。4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程本工藝過程共分兩個部分。第一部分為連桿體銑開前的加工和銑開后各聯(lián)接部位所有表面的精加工；第二部分為連桿體與連桿蓋組裝以后的半精加工和精加工。表7-11為連桿體、連桿蓋加工工藝過程，表7-12為連桿組件加工工藝過程。4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程表7-11Z12V190型柴油機(jī)連桿、連桿蓋工藝過程4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程表7-12Z12V190柴油連桿組件工藝過程4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程4.Z12V190型柴油機(jī)連桿加工工藝過程7.5.3連桿加工主要工序分析1.大、小頭端面的加工

2.大、小頭孔的加工

3.齒形結(jié)合面的加工1.大、小頭端面的加工圖7-54連桿粗銑端面定位示意圖2.大、小頭孔的加工圖7-55浮動夾爪示意圖

1—球頭螺栓2、4—浮動夾爪3—螺母3.齒形結(jié)合面的加工1)要有砂輪成形修整裝置。

2)要求機(jī)床系統(tǒng)剛度好，磨頭功率大，工件臺進(jìn)給平穩(wěn)。

3)采用大氣孔軟質(zhì)砂輪和良好的冷卻沖洗系統(tǒng)。3.齒形結(jié)合面的加工圖7-56緩進(jìn)給強(qiáng)力磨削連桿齒形示意圖

1—連桿體2—金剛石滾輪3—電動機(jī)

4—砂輪5—連桿蓋圖7-57金剛石滾輪修整器結(jié)構(gòu)示意圖3.齒形結(jié)合面的加工7.5.4連桿的檢驗1)外觀檢驗：主要是目測連桿的外部缺陷。

2)齒形表面、螺栓孔、定位銷孔及螺栓結(jié)合面的檢驗。

3)大、小端孔尺寸精度、表面粗糙度、中心距尺寸以及平行度、垂直度等形位公差的檢驗。

4)精鏜大、小端襯套孔尺寸的精度和位置精度的檢驗。圖7-58連桿大、小頭孔在兩個互相垂直

方向的平行度檢測方法7.5.4連桿的檢驗第8章智能制造技術(shù)8.1智能制造技術(shù)簡介

8.2智能制造系統(tǒng)

8.3智能制造技術(shù)應(yīng)用8.1智能制造技術(shù)簡介8.1.1智能制造技術(shù)概述

8.1.2國內(nèi)外智能制造技術(shù)特點8.1.3智能制造的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)8.1.1智能制造技術(shù)的涵義8.1智能制造技術(shù)8.1.1智能制造技術(shù)的涵義與傳統(tǒng)的制造裝備相比，智能制造裝備的主要特征包括以下幾個方面。1.自我感知能力是指智能制造裝備通過傳感器獲取所需信息，并對自身狀態(tài)與環(huán)境變化進(jìn)行感知，而自動識別與數(shù)據(jù)通信是實現(xiàn)自我感知的重要基礎(chǔ)。2.自適應(yīng)和優(yōu)化能力是指智能制造裝備根據(jù)感知的信息對自身運行模式進(jìn)行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)處于最優(yōu)或較優(yōu)的狀態(tài)，實現(xiàn)對復(fù)雜任務(wù)不同工況的智能適應(yīng)。3.自我診斷和維護(hù)能力是指智能制造裝備在運行過程中，對自身故障和失效問題能夠做出自我診斷，并通過優(yōu)化調(diào)整保證系統(tǒng)可以正常運行。4.自主規(guī)劃和決策能力是指智能制造裝備在無人干預(yù)的條件下，基于所感知的信息，進(jìn)行自主的規(guī)劃計算，給出合理的決策指令，并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動作，實現(xiàn)復(fù)雜的智能行為。8.1.2國內(nèi)外智能制造技術(shù)特點智能制造在實際應(yīng)用中具有以下特征：(1)自組織能力和自律能力智能制造中的各組成單元能夠根據(jù)工作任務(wù)需要，集結(jié)成一種超柔性最佳結(jié)構(gòu)，并按照最優(yōu)方式運行。(2)自學(xué)習(xí)和自維護(hù)能力智能制造以原有的專家知識為基礎(chǔ)，在實踐中不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)，完善系統(tǒng)知識庫，并剔除其中不適用的知識，使知識庫趨于合理化。(3)整個制造環(huán)境的智能集成智能制造在強(qiáng)調(diào)各子系統(tǒng)智能化的同時，更注重整個制造環(huán)境的智能集成，這是它與面向制造過程中特定應(yīng)用的“智能化孤島”的根本區(qū)別。智能制造將各個子系統(tǒng)集成為一個整體，實現(xiàn)系統(tǒng)整體的智能化。(4)人機(jī)一體化智能制造不單強(qiáng)調(diào)人工智能，而且是一種人機(jī)一體化的智能模式，是一種混合智能。人機(jī)一體化一方面突出了人在制造環(huán)境中的核心地位，使人機(jī)之間表現(xiàn)出一種平等共事、相互“理解”、相互協(xié)作關(guān)系，兩者在不同的層次上各顯其能，相輔相成。8.1.3基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)圖8.-1智能制造裝備的組成8.1.3基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)圖8.-2智能制造系統(tǒng)的組成8.1.3.1物聯(lián)網(wǎng)圖8-4物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)目前對于物聯(lián)網(wǎng)的體系構(gòu)架，國際電信聯(lián)盟給出了公認(rèn)的三個層次，從下到上依次是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖8-4所示。8.1.3.2大數(shù)據(jù)圖8-5大數(shù)據(jù)架構(gòu)圖大數(shù)據(jù)是指存儲在各種介質(zhì)中的大規(guī)模的各種形態(tài)的數(shù)據(jù)，對各種存儲介質(zhì)中的海量信息進(jìn)行獲取、存儲、管理、分析、控制而得到的數(shù)據(jù)便是大數(shù)據(jù)。IBM提出了大數(shù)據(jù)的“5V”特點，即Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多樣)、Val(低價值密度)、Veracity(真實性)。大數(shù)據(jù)的架構(gòu)在邏輯上主要分為四層，即數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲和管理層、數(shù)據(jù)分析層及數(shù)據(jù)應(yīng)用層，如圖8-5所示。8.1.3.3云計算云計算的概念被提出以來，尚未出現(xiàn)一個統(tǒng)一的定義。綜合不同文獻(xiàn)資料對云計算的定義，可以認(rèn)為云計算是一種分布式的計算系統(tǒng)，有兩個主要特點：第一，其計算資源是虛擬的資源池，將大量的計算資源池化，與之前的單個計算資源(如圖8-6a))或多個計算資源(如圖8-6b))不同，形成了大型的資源池(如圖8-6c)，并將其中的一部分以虛擬的基礎(chǔ)設(shè)施、平臺、應(yīng)用等方式提供給用戶；第二，計算能力可以有彈性地、快速地根據(jù)用戶的需求增加或減少，當(dāng)用戶對計算能力的需求有變化時，可以快速地獲得或退還計算資源，為用戶節(jié)約了成本，同時也使資源池的利用效率大大提高。除此之外，在一部分資料中，基于上述云計算平臺的云計算應(yīng)用，也被囊括進(jìn)云計算的概念中。8.1.3.4人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)人工智能是一種替代或輔助人進(jìn)行決策的技術(shù)手段，主要指基于計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，模擬出人的某些思維過程或智能行為，使計算機(jī)或受其控制的機(jī)電系統(tǒng)在數(shù)據(jù)評價與決策過程中，表現(xiàn)出人的智能。機(jī)器學(xué)習(xí)的基本實現(xiàn)方式可描述為：將具象的概念映射為數(shù)據(jù)，同目標(biāo)事物的觀測數(shù)據(jù)一起組成原始樣本集，計算機(jī)根據(jù)某種規(guī)則對初始樣本進(jìn)行特征提取，形成特征樣本集，經(jīng)由預(yù)處理過程，將特征樣本拆分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)，再調(diào)用合適的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，擬合并測試評價函數(shù)，即可用其對未來的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測或評價。。8.1.3.4人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)圖8-8機(jī)器學(xué)習(xí)的算法類別8.1.3.5智能傳感智能傳感主要是指利用壓電技術(shù)、熱式傳感技術(shù)微流控Biomems技術(shù)、磁傳感技術(shù)和柔性傳感技術(shù)等將待感知、待控制的參數(shù)進(jìn)行量化，并集成應(yīng)用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，具有信息感知、信息診斷和信息交互的能力。智能傳感融合了傳感器微處理器和執(zhí)行器，首先對輸入信號完成檢測、處理、記憶等過程，再將調(diào)理好的信號發(fā)送到執(zhí)行器或者控制系統(tǒng)，其原理如圖8-9所示。8.1.3.5智能傳感圖8-9智能傳感原理框架8.1.3.6互聯(lián)互通目前在設(shè)備信息模型建模方面存在多種方式和標(biāo)準(zhǔn)，如面向機(jī)電設(shè)備的開放式數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，面向電子設(shè)備的電子設(shè)備描述語言EDDL，統(tǒng)一建模語言UML以及OPCUA提供的建模規(guī)范等。當(dāng)前各類已定義的建模方法和語言大多針對某一類特定的裝備，如EDDL面向電子設(shè)備，，MTConnect面向數(shù)控機(jī)床，目前尚缺乏統(tǒng)一的、成熟的、能廣泛適用于不同類型裝備的信息模型建模方法。國際上和國內(nèi)均在為解決此問題提供不同的解決方案。國際上，OPC基金會與各類組織合作，將各類組織的信息模型與OPCUA的信息模型架構(gòu)建立連接和轉(zhuǎn)換關(guān)系，使得可以在OPCUA中使用各類已定義的設(shè)備信息模型，并使其符合OPCUA地址空間的結(jié)構(gòu)、引用關(guān)系和數(shù)據(jù)類型等要求，在OPCUA架構(gòu)下實現(xiàn)不同設(shè)備的信息模型。。8.1.3.6互聯(lián)互通8.1.3.7遠(yuǎn)程運維遠(yuǎn)程運維主要是指利用云計算技術(shù)、智能網(wǎng)關(guān)硬件、通信技術(shù)、VPN技術(shù)以及大數(shù)據(jù)等對工業(yè)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控，故障、警報的實時分析和通知，遠(yuǎn)程故障診斷，程序升級，設(shè)備維保管理，設(shè)備預(yù)防性維護(hù)以及工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘等功能。遠(yuǎn)程運維的核心是通信網(wǎng)絡(luò)、中央數(shù)據(jù)庫、運維流程以及監(jiān)測系統(tǒng)。圖8-12遠(yuǎn)程運維系統(tǒng)在智能制造系統(tǒng)架構(gòu)中的位置8.2智能制造系統(tǒng)8.2.1智能機(jī)床系統(tǒng)

8.2.2智能生產(chǎn)線系統(tǒng)8.2.3智能車間系統(tǒng)8.2智能制造系統(tǒng)智能制造是制造技術(shù)與數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)及新一代信息技術(shù)的融合，是面向產(chǎn)品全生命周期的具有信息感知、優(yōu)化決策、執(zhí)行控制功能的制造系統(tǒng)，旨在高效、優(yōu)質(zhì)、柔性、清潔、安全、敏捷地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶。虛擬網(wǎng)絡(luò)和實體生產(chǎn)的相互滲透是智能制造的本質(zhì)：一方面，信息網(wǎng)絡(luò)將徹底改變制造業(yè)的生產(chǎn)組織方式，大大提高制造效率；另一方面，生產(chǎn)制造將作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸和重要結(jié)點，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的范圍和效應(yīng)。以網(wǎng)絡(luò)互連為支撐，以智能工廠為載體，構(gòu)成了制造業(yè)的最新形態(tài)，即智能制造。這種模式可以有效縮短產(chǎn)品研制周期、降低運營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源能源消耗。從軟硬結(jié)合的角度看，智能制造即是一個“虛擬網(wǎng)絡(luò)+實體物理”的制造系統(tǒng)。8.2智能制造系統(tǒng)與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比，智能制造系統(tǒng)一般應(yīng)具有如下幾個方面的特征：自我感知能力。視覺感知聽覺感知觸覺感知自適應(yīng)和優(yōu)化能力自我診斷和維護(hù)能力自主規(guī)劃和決策能力8.2.1智能機(jī)床系統(tǒng)智能機(jī)床可以認(rèn)為是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的高級形態(tài)，它融合了先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)，具有自我感知和預(yù)估自身狀態(tài)的能力，其主要技術(shù)特征包括：利用歷史數(shù)據(jù)估算設(shè)備關(guān)鍵零部件的使用壽命；能夠感知自身加工狀態(tài)和環(huán)境的變化，診斷出故障并給修正指令；對所加工工件的質(zhì)量進(jìn)行智能化評估；基于各種功能模塊，實現(xiàn)多種加工工藝，提高加工效能，并降低對資源和能源的消耗，圖8-13所示。8.2.1智能機(jī)床系統(tǒng)8.2.2智能生產(chǎn)線系統(tǒng)1.智能車削生產(chǎn)線總體布局由產(chǎn)線總控系統(tǒng)、在線檢測單元、工業(yè)機(jī)器人單元、加工、毛坯倉儲單元、成品倉儲單元和RGV小車物流單元組成。2.總控系統(tǒng)和檢測單元典型總控系統(tǒng)，由室內(nèi)終端和現(xiàn)場終端兩部分組成。3.工業(yè)機(jī)器人和車削機(jī)床單元智能生產(chǎn)線系統(tǒng)上加工模塊主要由工業(yè)機(jī)器入和車機(jī)床兩部分組成。4.物流與成品倉儲單元典型物流單元，由工業(yè)機(jī)器人、末端執(zhí)行器、RGV小車、零件托運工裝和行走軌道組成，主要實現(xiàn)機(jī)床加工零件的轉(zhuǎn)移運輸工作。8.2.3智能車間系統(tǒng)智能制造融合了現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，大量傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置等智能設(shè)備在車間投入使用，通過智能感知人機(jī)交互等手段，采集了車間生產(chǎn)過程中的大量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)涉及產(chǎn)品需求設(shè)計、原材料采購、生產(chǎn)制造、倉儲物流、銷售售后等環(huán)節(jié)，包括傳感器、數(shù)控機(jī)床、MES、ERP等相關(guān)信息化應(yīng)用。限于篇幅，根據(jù)智能制造系統(tǒng)的體系框架，這里只給出智能制造車間的基本架構(gòu)圖，如圖8-15所示8.2.3智能車間系統(tǒng)8.3智能制造技術(shù)應(yīng)用8.3.1典型行業(yè)需求差異綜述

8.3.2智能制造系統(tǒng)在重型機(jī)械車間中的應(yīng)用8.3.3智能制造在汽車制造案例應(yīng)用8.3.1典型行業(yè)智能制造系統(tǒng)的需求差異綜述行業(yè)MES應(yīng)用個性化需求電子（1）強(qiáng)調(diào)上料防錯（2）強(qiáng)制制程（3）產(chǎn)成品及在制品生產(chǎn)追溯（4）過程質(zhì)檢實時性要求高食品飲料生產(chǎn)過程能滿足相關(guān)法律法規(guī)稱量管理3.嚴(yán)格實現(xiàn)生產(chǎn)過程的正反向追溯4生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控5關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控鋼鐵一體化計劃管理生產(chǎn)連續(xù)性要求下的作業(yè)調(diào)度生產(chǎn)設(shè)備實時監(jiān)控及維護(hù)能源計量石化對油品的加工移動過程進(jìn)行監(jiān)控管理安全生產(chǎn)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控配方管理汽車混流生產(chǎn)排程實時生產(chǎn)進(jìn)度掌控實時配送生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化機(jī)械排產(chǎn)優(yōu)化柔性化的任務(wù)調(diào)度物料追溯上下游系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成服裝多維度的編碼管理靈活的生產(chǎn)計劃管理面輔料管理縫紉等專業(yè)設(shè)備管理醫(yī)藥配方管理GMP管理跟蹤與追溯日期及環(huán)境管理煙草生產(chǎn)工藝與配方管理批次跟蹤全程可追溯的質(zhì)量控制設(shè)備OEE8.3.1典型行業(yè)智能制造系統(tǒng)的需求差異綜述2.機(jī)械裝備行業(yè)智能制造需求要點分析機(jī)械裝備行業(yè)生產(chǎn)管理特點，機(jī)械行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的重要支柱和主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，子行業(yè)眾多，產(chǎn)品覆蓋范圍廣泛。主要包括：金屬制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、專業(yè)設(shè)備制造業(yè)、汽車制造業(yè)、鐵路船舶航空航天和其他運輸設(shè)備制造業(yè)、電器機(jī)械及器材制造業(yè)等，圖

8-16某機(jī)械裝備制造企業(yè)典型工藝路線8.3.2智能制造系統(tǒng)在重型機(jī)械車間中的應(yīng)用1、項目簡介1)背景及需求分析制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主題，是科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場，具有產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、帶動能力強(qiáng)和技術(shù)含量高等特點，也是一個國家和地區(qū)工業(yè)化水平與經(jīng)濟(jì)科技總體實力的標(biāo)志。重型機(jī)械行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，重型裝備及制造實力集中體現(xiàn)了一個國家的綜合國力與國際地位，在推動經(jīng)濟(jì)增長和社會發(fā)展過程中占據(jù)著特殊的位置。2)存在和突破的技術(shù)難點由于重型機(jī)械行業(yè)的下料加工等工序比較粗放，采用一般的自動化技術(shù)很難保證其制造加工質(zhì)量，因此開發(fā)具備適應(yīng)現(xiàn)場實際工況的智能制造技術(shù)是該項目最大的難題。3)關(guān)鍵技術(shù)描述為了更好解決重型機(jī)械生產(chǎn)制造中的問題，需依靠智能生產(chǎn)，同時不斷積累重型金屬結(jié)構(gòu)件焊接、打磨、噴涂等工藝知識。8.3.2智能制造系統(tǒng)在重型機(jī)械車間中的應(yīng)用2.