第六章工艺规程设计

西安交通大学CIMS中心第六章工艺规程设计西安交通大学先进制造技术研究所第六章工艺规程设计第一节概述第二节机械加工工艺规程设计第三节加工余量及工序尺寸第四节工艺尺寸链第五节技术经济分析及工艺文件第六节制订工艺规程实例第七节机器装配工艺规程设计西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计汽车发动机零部件汽车发动机成品发动机装配概述装配是按照规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的过程，称为装配。装配是机器制造中的后期工作，是决定产品质量的关键环节。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计机器装配生产类型及其特点机械装配的生产类型按装配工作的生产批量大致可分为大批大量生产、成批生产及单件小批生产三种。不同的生产类型，其装配工作的特点有其内在的联系，而装配工艺方法亦各有侧重。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计生产类型大批大量生产成批生产单件小批生产基本特征产品固定，生产活动经常反复，生产周期一般较短分批交替投产或多品种同时投产，主产活动在一定时期内重复产品经常变换，不定期重复生产，生产周期一般较长组织形式多采用流水装配线：有连续移动、间隔移动及可变节奏等移动方式，还可采用自动装配机或自动装配线。采用固定流水装配，流水装配，或可变节奏流水装配。多采用固定装配或固定式流水装配，同时对批量较大的部件亦可采用流水装配装配工艺方法按互换法装配，允许有少量简单的调整，精密偶件成对供应或分组供应装配，无任何修配工作主要采用互换法，但灵活运用其它保装配精度的装配工艺方法，如调整法、修配法及合并法以节约加工费用以修配法及调整法为主，互换件比例较少各种生产类型装配工作的特点如下表所示西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计生产类型大批大量生产成批生产单件小批生产工艺过程工艺过程划分很细，力求达到高度的均衡性工艺过程的划分须适合于批量的大小，尽量使生产均衡一般不订详细工艺文件，工序可适当调度，工艺也可灵活掌握工艺装备专业化程度高，宜采用专用高效工艺装备，易于实现机械化自动化通用设备较多，但也采用一定数量的专用工、夹、量具一般通用没备及通用工、夹量具手工操作要求手工操作比重小，熟练程度容易提高，便于培养新工人手工操作比重不小，技术水平要求较高手工操作比重大，要求工人有高的技术水平和多方面的工艺知识应用实例汽车、拖拉机、内燃机、滚动轴承、手表、缝纫机、电气开关机床、机车车辆、中小型锅炉、矿山采掘机械重型机床、重型机器、汽轮机、大型内燃机、大型锅炉各种生产类型装配工作的特点如下表所示（续）西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计达到装配精度的工艺方法装配精度：是指产品装配后实际达到的精度。影响装配精度的因素：零件的加工精度是保证产品装配精度的基础，但装配精度并不完全取决于零件的加工精度；装配精度的保证应从产品结构、机械加工和装配工艺方法等几方面综合考虑；装配方法不同，解算尺寸链的方法及结果也不同；西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计保证装配精度的工艺方法：1.互换法实质是通过控制零件的加工误差来保证产品装配精度。①完全互换法条件：各有关零件的公差之和小于或等于装配公差：...n0i12ni1式中—装配公差—各有关零件的制造公差0i西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计②不完全互换法条件：有关零件公差之防止和的平方根小于或等于装配公差：式中—装配公差—各有关零件的制造公差0i22220121nini与前者相比，此法零件的公差可以放大些，使加工容易而经济，同时仍能保证装配精度。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计互换法的特点：装配过程简单，生产率高；对工人技术水平要求不高，易于扩大生产；便于组织流水作业及自动化装配；容易实现零、部件的专业协作，降低成本；备件供应方便。在满足零件经济精度要求，首先考虑采用完全互换法装配。在大量大批生产条件下，可考虑采用不完全互换法。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计2.选配法用于成批大量生产时组成环不多装配精度很高情况下。实质是将各组成环公差放大按经济精度加工，然后选择合适的零件进行装配。（1）直接选配法工人凭经验挑选合适零件试凑的装配方法。（2）分组选配法先将互配零件测量和分组，然后按对应组零件装配（3）复合选配法先将零件测量分组，然后在组内再直接选配。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计简单易行，但挑选零件花时较多，装配质量取决于工人技术水平；不宜采用在节拍要求严格的大批大量流水线装配中。分组选配法的特点：零件制造精度不高，却可获得很高的装配精度；组内零件可以互换，装配效率高；增加零件测量、分组、存贮、运输工作量，组不宜太多。分组选配法直接选配法直接选配法的特点：西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计分组选配法的注意事项：（1）配合件公差应相等，且应同向扩大，扩大倍数为分组数。活塞销孔与销配合精度要求高，按完全互换法设计，零件加工精度要求很高；若适当降低零件加工精度，经测量后分为4组，对应组进行装配，仍能够保证装配精度相同。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计（2）配合件的表面粗糙度、形位公差不能随着公差的放大降低要求。（3）保证零件分组装配中都能配套，不产生某一组零件由于过多或过少，无法配套而造成积压和浪费。对应组数量相等对应组数量不等数目不等解决：不等公差分组（保证对应组数量相等）；加工配套零件进行装配。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计（4）分组数不宜过多，否则将增加费用，对应组数量不等。（5）应严格组织对零件的精密测量、分组、识别、保管和运送等工作。分组装配法的适用于组成件少而装配精度要求很高的情况下。典型案例：大量生产滚动轴承的工厂，一般都采用自动化测量和分组等措施。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计复合选配法复合选配法是直接选配法和分组选配法的的复合。步骤：零件预先测量分组，装配时再在各对应组中凭工人经验直接选配。特点：配合件的公差可以不等；在分组的范围中直接选配，既能达到理想的装配质量，又能较快地选择合适零件，保证生产节奏。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计3.修配法过程：在零件上预留修配量，在装配过程中用手工锉、刮、研等方法修去该零件上的多余材料，使装配精度满足技术要求。适用范围：单件小批生产中，组成件较多、装配精度很高的产品，常用修配法装配。特点：获得很高的装配精度；零件的制造精度要求可以放宽；增加了修配工作；装配质量依赖于工人的技术水平。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计修配法注意事项：正确选择修配对象，应选便于装拆，非公共环；通过过计算，确定合理的修配余量；尽量利用机械加工代替手工修配。通过修配A1，A2或A3，使装配公差A0符合要求西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计4.调整法概念：用一个可调整的零件，在装配时调整它在机器中的位置或增加一个定尺寸零件(如垫片、垫圈、套筒等)以达到装配精度的。分为可动调整法、固定调整法、误差抵消调整法等。以零件的加工精度保证装配间隙以固定垫圈保证装配间隙以活动套筒保证装配间隙保证装配精度的几种方法西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计可动调整法：调节螺钉可动补偿件西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计固定调整法：通过更换不同尺寸的固定补偿件来补偿封闭环的累积误差，达到装配精度要求。固定补偿件通过调整A5，保证间隙A0西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计误差补偿调整法：适于在小批生产中应用。在装配中通过调整零部件的相对位置，使加工误差相互抵消，达到或提高装配精度的要求。例如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。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计能获得很高的装配精度，在采用可动件调整法时，可达到理想的精度，而且可以随时调整由于磨损、热变形或弹性变形等原因所引起的误差；调整法的特点：精度依赖于工人技术，工时难预定，不便流水作业。零件可按经济精度要求确定加工公差。用可动调整件时，增大机构的体积；西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计装配尺寸链概念：在装配图上把对某项精度指标有关的零件尺寸依次排列，构成一组封闭的链形尺寸。线性尺寸链：尺寸A0，A1，A2，A3构成装配尺寸链，A0为封闭环，A2，A3为增环，A1为减环。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计角度尺寸链：总装时，保证主轴回转中心线对工作台台面的垂直度。此时，封闭环与组成环的几何特征是平行度或垂直度，是角度关系。平面尺寸链：由若干直线尺寸所组成，但它们彼此不一定完全平行。车床溜板箱部件进入总装时就遇到这类装配尺寸链西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计应用装配尺寸链分析与解决装配精度问题的步骤：建立装配尺寸链解算装配尺寸链装配尺寸链的建立1.建立尺寸链的基本原理和方法确定封闭环：通常装配尺寸链封闭环就是装配的精度要求确定各组成环：对装配精度有直接影响的零件尺寸或位置关系西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计2.最短路线（最少环数）原则正确的装配尺寸链，路线最短，环数最少；一个零件上只允许一个尺寸列入装配尺寸链，即“一件一环”。根据上述原则，c图建立的尺寸链是正确的，b图不正确与封闭环没有直接关系西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计装配尺寸链的计算方法1.极大极小法的补充装配尺寸链的正面计算：已知组成环(基本尺寸及其偏差)，要求计算封闭环(基本尺寸及其偏差)。反面计算：已知封闭环，要求计算组成环，多用在产品你设计阶段；可采用等精度法、等公差法和根据具体情况确定法；中间计算法：将一些比较难以加工和不宜改变其公差的组成环的公差预先肯定下来，只将极少数或一个比较容易加工或在生产上受限制较少的组成环作为试凑对象。该环也称相依尺寸。西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计计算公式：21()()()nyiiAAA111mnjiijmAAA相依尺寸的基本尺寸：式中：——相依尺寸yA()iA()yA——分别表示组成环(除相依尺寸以外)、相依尺寸及封闭环的公差。()A若相依尺寸是增环，则：上偏差：1111()()()()mnSyxSxiiiimBABABBAA下偏差：1111()()()()mnxySxSjiijmBABABBAA西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计若相依尺寸是减环，则：上偏差：111()()()()mnSyxxSjiijmBABABBAA下偏差：111()()()()mnxySSxjiijmBABABBAA——减环；jA其中：——尺寸的下偏差；——尺寸的上偏差；SBxB——增环数；M——增环；iA——包括相依尺寸和封闭环在内的总环数；N西安交通大学先进制造技术研究所第七节机器装配工艺规程设计2.概率计算法应用场合：根据概率理论，每个组成环尺寸处在极限情况的机会是很少的，在组成环较多，而且在大批量生产条件下，这种极端情况的出现机会已小到没有考虑的必要，在这种情况下，按概率论的原理来计算尺寸链。应用情况（正反向）正态分布概率计算方法非正态分布概率计算方法西安交通大学先进制造技术研究所（b）（c）单键配合完全互换不完全互换第七节机器装配工艺规程设计正态分布概率计算方法正面应