可装配性分析

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1、可装配性分析可装配性分析 产品可装配性评价技术产生的背景产品可装配性评价技术产生的背景n n19951995年年, ,世界制造业出现了一个奇迹世界制造业出现了一个奇迹波音波音 777777飞机没有生产样机就获得了订单飞机没有生产样机就获得了订单n n由于装配环节是制约生产自动化的主要因素由于装配环节是制约生产自动化的主要因素, ,故在故在 产品设计的同时产品设计的同时, ,尽可能兼顾下游的装配环节及其尽可能兼顾下游的装配环节及其 相关因素相关因素, ,即在产品设计阶段应尽早排除下游的隐即在产品设计阶段应尽早排除下游的隐 患患, ,避免大的返工。避免大的返工。DFADFA正是在这一背景下产生的正

2、是在这一背景下产生的 。这一术语最初是由美国马萨诸塞大学的。这一术语最初是由美国马萨诸塞大学的G G BoothroydBoothroyd和和P DewhurstP Dewhurst于于19801980年正式提出的年正式提出的n n尽管人们认识到了尽管人们认识到了DFADFA的重要性的重要性, ,但直到但直到2020世纪世纪 7070年代末年代末8080年代初年代初, ,有了系统分析的工具后有了系统分析的工具后, ,这种这种 方法才得以真正实现。方法才得以真正实现。主要内容主要内容n n产品的可装配性评价产品的可装配性评价n n可装配性评价的方法可装配性评价的方法产品的可装配性评价产品的可装配

3、性评价n n产品可装配性的影响因素产品可装配性的影响因素n n产品可装配性评价的特性产品可装配性评价的特性n n产品可装配性评价的指标产品可装配性评价的指标产品可装配性的影响因素产品可装配性的影响因素n n装配活动可以分为逻辑上的两个阶段装配活动可以分为逻辑上的两个阶段: :n n一是零件的获取阶段，即零件从进料地点一是零件的获取阶段，即零件从进料地点 到达装配位置到达装配位置; ;n n二是零件的装配阶段，在这一阶段，零件二是零件的装配阶段，在这一阶段，零件 和零件进行连接。和零件进行连接。n n影响可装配性的因素可以分为三类影响可装配性的因素可以分为三类: :零件因零件因 素、系统因素和工

4、艺因素。素、系统因素和工艺因素。(1 )(1 )零件因素零件因素n n零件是装配的基本单元，其性质对产品的零件是装配的基本单元，其性质对产品的 可装配性影响较大。可装配性影响较大。n n在获取阶段，零件的影响主要表现在尺寸在获取阶段，零件的影响主要表现在尺寸 和形状两方面和形状两方面; ;n n在装配阶段，零件的影响主要表现在稳定在装配阶段，零件的影响主要表现在稳定 性方面。性方面。(2 )(2 )工艺因素工艺因素n n工艺因素依赖于所使用的装配工艺。工艺因素依赖于所使用的装配工艺。n n在获取阶段，工艺因素对可装配性的影响在获取阶段，工艺因素对可装配性的影响 有许多方面，包括所采用的输送手段

5、和输有许多方面，包括所采用的输送手段和输 送距离等。送距离等。n n在装配阶段，则表现为紧固方法和装配路在装配阶段，则表现为紧固方法和装配路 径等。径等。(3 )(3 )系统因素系统因素n n系统因素是指零件与零件之间的相互作用系统因素是指零件与零件之间的相互作用 。n n在获取阶段，系统因素表现为零件之间的在获取阶段，系统因素表现为零件之间的 嵌套或缠绕。嵌套或缠绕。n n在装配阶段，主要表现为两个零件之间的在装配阶段，主要表现为两个零件之间的 配合间隙和配合区段长度。配合间隙和配合区段长度。产品可装配性评价的特性产品可装配性评价的特性n n装配设计阶段，产品设计的好坏是通过可装配设计阶段，

6、产品设计的好坏是通过可 装配性的优劣来衡量的。装配性的优劣来衡量的。n n可装配性就是产品及其装配元件可装配性就是产品及其装配元件( (零件或子零件或子 装配体装配体) )容易装配的能力和特性，容易装配的能力和特性，n n其评价应兼顾三个方面的特性其评价应兼顾三个方面的特性: :技术特性、技术特性、 经济特性和社会特性。经济特性和社会特性。技术特性技术特性n n装配必须是合理、可行的装配必须是合理、可行的n n可装配性的技术特性主要考察装配元件的可装配性的技术特性主要考察装配元件的 便于抓取便于抓取、装配工具的易于操作装配工具的易于操作、装配位装配位 置可达置可达性、性、定位可靠定位可靠性、性

7、、检测可及性检测可及性等方等方 面的内容面的内容经济特性经济特性n n保证质量的前提下应尽可能降低装配成本保证质量的前提下应尽可能降低装配成本 从而降低总的生产成本。从而降低总的生产成本。n n主要考察装配操作的效率、装配资源的消主要考察装配操作的效率、装配资源的消 耗、装配公差的分布、零件的标准化程度耗、装配公差的分布、零件的标准化程度 和材料成本等方面的内容和材料成本等方面的内容社会特性社会特性n n装配要受社会因素地制约装配要受社会因素地制约n n考察内容主要包括装配体的可拆性考察内容主要包括装配体的可拆性( (装配或装配或 维护过程均有可能存在拆与装的反复维护过程均有可能存在拆与装的反

8、复) )、元、元 件的可重用性件的可重用性( (产品维护过程中耗损件之外产品维护过程中耗损件之外 的元件应能重复使用的元件应能重复使用) )、材料的可回收性，、材料的可回收性， 以及它们所牵涉到的环保问题以及它们所牵涉到的环保问题影响搬运操作的因素分析影响搬运操作的因素分析n n零件对称性对搬运的影响零件对称性对搬运的影响n n零件厚度对搬运的影响零件厚度对搬运的影响n n零件尺寸对搬运的影响零件尺寸对搬运的影响n n零件重量对搬运的影响零件重量对搬运的影响n n双手操作对搬运的影响双手操作对搬运的影响n n严重嵌套、缠绕需用镊子夹持操作的零件严重嵌套、缠绕需用镊子夹持操作的零件 对称度对搬运

9、的影响对称度对搬运的影响零件对称性对搬运的影响零件对称性对搬运的影响n n零件的定位通常可以分成两种不同性质的操作：零件的定位通常可以分成两种不同性质的操作：n n 绕垂直于插入轴的轴线旋转； 绕垂直于插入轴的轴线旋转； n n 绕插入轴旋转。绕插入轴旋转。n n因此可以定义两种对称类型：因此可以定义两种对称类型：n n 对称，取决于零件定位时必须绕垂直于对称，取决于零件定位时必须绕垂直于 插入轴的轴所旋转的角度；插入轴的轴所旋转的角度；n n 对称，取决于零件定位时必须绕插入轴对称，取决于零件定位时必须绕插入轴 旋转的角度。旋转的角度。通过实验，可以确定对称度和对搬通过实验，可以确定对称度和

10、对搬 运（握持、移动、定向、定位）零运（握持、移动、定向、定位）零 件所需时间的影响件所需时间的影响n n对称度和对称度和 组 0 180 360 540 720 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _3.2 3.0 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 圆柱 正四棱柱 正六棱柱搬 运 装 卸 时 间对称度（+）(度 )图3-2 零件对称性对搬运时间的影响零件厚度对搬运的影响零件厚度对搬运的影响n n关于零件厚度可以采用关于零件厚度可以采用WFWF系统的定义，即系统的定义，即 “ “圆柱形圆柱形” ”零件的厚度是指它的直径，而对非零件的厚度是指它的直径，而对非 圆柱形

11、零件厚度指零件最小尺寸沿平面伸圆柱形零件厚度指零件最小尺寸沿平面伸 长的最大高度长的最大高度n n图图3-43-4给出了给出了 零件厚度对搬运的影响，由零件厚度对搬运的影响，由 图可见，当零件厚度图可见，当零件厚度2mm2mm时，不存在抓时，不存在抓 取和搬运的问题，但是对长圆柱形零件，取和搬运的问题，但是对长圆柱形零件， 如果以直径作为厚度，那么临界值将出现如果以直径作为厚度，那么临界值将出现 在在4mm4mm以上。以上。零件尺寸对搬运的影响零件尺寸对搬运的影响n n零件的尺寸（也叫主尺寸）定义为零件外零件的尺寸（也叫主尺寸）定义为零件外 轮廓投影在平面上的最大边长轮廓投影在平面上的最大边长

12、n n非对角方向的尺寸，通常也是零件的长度非对角方向的尺寸，通常也是零件的长度 ，零件尺寸对搬运的影响见图，零件尺寸对搬运的影响见图3-53-5。 零件零件 可分成四种图示尺寸类，大型零件尺寸的可分成四种图示尺寸类，大型零件尺寸的 改变几乎对搬运时间没有影响；中型和小改变几乎对搬运时间没有影响；中型和小 型零件的尺寸对搬零件搬运时间影响很大型零件的尺寸对搬零件搬运时间影响很大 ，搬运极小零件的时间对零件尺寸的变化，搬运极小零件的时间对零件尺寸的变化 极其敏感，通常操作时采用镊子。极其敏感，通常操作时采用镊子。零件重量对搬运的影响零件重量对搬运的影响n n重量对零件的抓取和操作的影响表现在基重量

13、对零件的抓取和操作的影响表现在基 本抓取和操作时间上加上一个附加值，对本抓取和操作时间上加上一个附加值，对 移动的影响则与重量成正比移动的影响则与重量成正比n n关于重量对用一只手操作的零件搬运的影关于重量对用一只手操作的零件搬运的影 响，即总的操作时间响，即总的操作时间tpwtpw可由式可由式3131给出给出 ：n ntpw tpw0.0275m 0.0275m 0.0242Wth0.0242Wth双手操作对搬运的影响双手操作对搬运的影响n n有些情况下零件需要用双手操作，例如，有些情况下零件需要用双手操作，例如， 零件很重、零件要求操作非常精细和小心零件很重、零件要求操作非常精细和小心 、

14、零件很大或易弯曲、零件没有适合握持、零件很大或易弯曲、零件没有适合握持 的结构，给单手操作带来困难等等，在这的结构，给单手操作带来困难等等，在这 些情况下，获取的时间要长一些。为此可些情况下，获取的时间要长一些。为此可 在基本时间基础上加在基本时间基础上加1-21-2秒，实验表明这是秒，实验表明这是 符合实际的。符合实际的。严重嵌套、缠绕需用镊子夹持操严重嵌套、缠绕需用镊子夹持操 作的零件对称度对搬运的影响作的零件对称度对搬运的影响n n零件需要使用镊子的情况包括以下几种：零件需要使用镊子的情况包括以下几种：n n厚度太小，用手拿很困难；厚度太小，用手拿很困难；n n因为尺寸小使得视觉模糊，抓

15、取困难；因为尺寸小使得视觉模糊，抓取困难；n n不能触摸零件比如因为高温；不能触摸零件比如因为高温；n n手不能到达希望的位置。手不能到达希望的位置。- 3定 向 2时 间 1(秒)用镊子操作用手操作3601803601800图3-5 嵌套、缠绕或用镊子抓取的零件和对称度对零件定向的影响0 100 200 300（）图3-6表明，严重嵌套或缠绕和需要用镊子 抓取的零件的和对称度对零件定向时间 的影响情况。综合因素的影响综合因素的影响n n当各种因素并存时，不能将各个附加时间当各种因素并存时，不能将各个附加时间 作简单的相加。例如，假设一个零件需要作简单的相加。例如，假设一个零件需要 附加时间从移到，而在移动过程中它附加时间从移到，而在移动过程中它 就可以被调整，因此，把零件尺寸引起的就可以被调整，因此，把零件尺寸引起的 附加时间，定位附加时间和基本获取时间附加时间，定位附加时间和基本获取时间 相加是错误的，应该根据实验确定类似情相加是错误的，应该根据实验确定类似情 形下获取所需的平均时间。形下获取所需的平均时间。影响插入操作的因素分析影响插入操作的因素分析n n零件倒角对插入的影响零件倒角对插入的影响n n位置阻碍和视角限制对插入的影响位置