第六章 装配自动化.docx

第六章 装配自动化 机械制造自动化的最后阶段通常是装配自动化。各种零部件（包括自制的，外购的，外协的）需经过正确的装配，才能形成最终产品。但由于加工技术超前于装配技术许多年，装配工艺已成为现代化生产的薄弱环节。据有关资料统计，一些典型产品的装配时间占总生产时间的53%左右，而目前产品装配的平均自动化水平仅为10%15%，因此，装配自动化是制造工业中需要解决的关键技术。 第一节 基本概况一、装配自动化的现状与发展 装配自动化的目的主要在于：提高生产效率、降低成本，保证机械产品的装配质量和稳定性，并力求避免装配过程中受到人为因素的影响而造成质量缺陷，减轻或取代特殊条件下的人工装配劳动，降低劳动强度，保证操作安全。 装配自动化技术发展大致经历了三个发展阶段： 第一个发展阶段：由传统的机械开环控制的装配自 动化技术。 第二个发展阶段：半柔性控制的装配自动化技术。第三个发展阶段：柔性控制的装配自动化技术。今后一段时间内，装配自动化技术将主要向以下两方面发展：（1）与近代基础技术互相结合、渗透，提高自动装配装置的性能。 （2）进一步提高装配的柔性，大力发展柔性装配系统FAS。 生产纲领稳定是装配自动化的必要条件。目前，自动装配设备基本上还属于专用设备，生产纲领改变，原先设计制造的自动装配设备就不适用，即使修改后能加以使用，也将造成设备费用增加，耽误时间，在技术上和经济上都不合理。年产量大、批量大，有利于提高自动装配设备的负荷率；零部件的标准化、通用化程度高，可以缩短设计、制造周期，降低生产成本，有可能获得较高的技术经济效果。 第二节 自动装配工艺过程分析 二、自动装配工艺设计的一般要求 自动装配的工艺要求要比人工装配的工艺要求复杂得多。为使自动装配工艺设计先进可靠，经济合理，在设计中应满足以下几个要求： 1. 保证装配工作循环的节拍同步 2除正常传送外，宜避免或减少装配基础件的位置变动 3要合理选择装配基准面 4对装配件要进行分类 5关键件和复杂件的自动定向 6. 易缠绕零件要能进行定量隔离 7. 精密配合副要进行分组选配 8. 要合理确定装配的自动化程度 9. 要注意不断提高装配自动化水平 第三节 自动装配原理 一、装配的基本型式与特点 作为最后的生产阶段，装配对产品的成本和生产效率有着重要的影响。由于工艺的因素和出于成本的考虑，通常采用如下几种装配型式：1单工位装配 全部装配工作都在一个固定的工位完成，基础件和配合件都不需要传输。2固定工位顺序装配 将装配工作分为几个装配单元，将它们的位置固定并相邻布置，在每个工位上都完成全部装配工作。 这样，即使某个工位出了故障也不会影响整个装配工作。3固定工位流水装配 与固定工位顺序装配的方式类似，主要区别在于装配过程没有时间间隔。4装配车间 将装配工作集中于一个车间进行，只适用于特殊的装配方法，如焊接、压接等。5巢式装配 几个装配单元沿圆周布置，没有确定的装配顺序，装配流程的方向也可能发生变化。6移动的顺序装配 装配工位按照装配工艺流程设置，装配过程中相互之间既可以没有固定的时间联系，也可以存在一定的时间联系，但可以有时间间隔。7移动的流水装配 装配工位按装配操作的顺序设置，它们之间有确定的时间联系且没有时间间隔。此时，装配单元的传输需要适当的链式传输机构。 二、装配件的传送与定位1装配件的传送 在自动化装配系统中，通常需要通过传送设备在装配工位之间，装配工位与料仓和中转站之间传送工件托盘、基础件和其它零件。再在装配工位上，将各种装配件装配到装配基础件上去，完成一个部件或一台产品的装配。常用传送设备（机构）的结构形式及其特点见表6-3。2装配件的定位 基础件、配合件和连接件等必须要停止在精确的位置，才能顺利地完成装配工作。这就需要通过定位机构来保证准确定位。 对定位机构的要求非常高，它要能够承受很大的力量和精确地工作。生产中的定位机构常用楔形销、楔形滑块、杠杆等作为定位元件，如图6-5所示。三、装入和联接装入和螺纹联接是自动装配中常用的重要工序。1.装入自动化 装入工序自动化要求装入工件经定向和传送到装入工位后，通过装入机构在装配基础件上对准、装入。常用装入方式有重力装入、机械推入、机动夹入三种。 2.螺纹联接自动化 包括螺母、螺钉等的自动传送、对准、拧入和拧紧。此外，根据工艺需要拧松、拧出已联接的螺纹联接件也属于这个范围，但拧松时无需螺纹联接件的传送、对准，拧出时可快速，并需考虑取下和排出。四、装配中的自动检测与控制1自动检测 为使装配工作正常进行并保证装配质量，在大部分装配工位后一般均宜设置自动检测工位，将检测结果转换为信号输出，经放大或直接驱动控制装置，使必要的装配动作能够联锁保护，保证装配过程安全可靠。 自动检测项目与所装配的产品或部件的结构和主要技术要求有关，一般自动检测项目可分为十类： （1）检测装配过程的缺件； （2）装入零件的方向； （3）装入零件的位置； （4）装配过程的夹持误差； （5）零件的分选质量； （6）装配过程的异物混入； （7）装配后密封件的误差； （8）螺纹联接件的装配质量； （9）装配零件间的配合间隙； （10）装配后运动部件的灵活性和其它性能。2.自动控制 自动装配系统的控制系统的基本设计要求如下： （1）控制装配基础件的传送和准确定位； （2）控制和完成包括装配件的给料装置、上料过程的全部工 作循环在内的装配作业过程； （3）控制关键性的装配工序和自动装配装置的安全保护、联 锁和报警； （4）控制经自动检测后发出的各种信号及其相应的安全保 护、联锁和报警； （5）应能实现自动、半自动和人工调整三种状态的控制； （6）要求控制系统所选用的控制器元件惯性小，灵敏度高； （7）控制系统应保证自动装配系统的给料、传送、装配作业 相互协调、同步和联锁。 第四节 自动装配机械 一、自动装配机的基本型式及特点 自动装配机从类型上来讲，可分为单工位和多工位两大类，可根据装配产品的复杂程度和生产率的要求而定。1.单工位装配机 单工位装配机是指所有装配操作都可以在一个位置上完成，适用于两到三个零部件的装配，也容易适应零件产量的变化。单工位装配机比较适合于在基础件的上方定位并进行装配操作，即基础件布置好后，另一个零件的进料和装配也在同一台设备上完成。2.多工位装配机 对有3个以上零部件的产品通常用多工位装配机进行装配，设备上的许多装配操作必须由各个工位分别承担，这就需要设置工件传送系统，按传送系统型式要求可选用回转型、直进型或环行型布置形式。除此之外，还有很多其它型式可以满足不同装配对象的需要，具有代表性的自动装配机型式有回转工作台式、中央立柱式、立轴式（转台式）等。 水平型适宜于装配起点和终点相互靠近以及宽而不长的车间。当产品装配后还需进行试验、喷漆、烘干等其他生产过程时，采用这种布置也比较方便，但占地面积大，易影响车间其它的物料搬运。垂直型有回转式、直进式两种布置方式。垂直型常用于直线配置的装配线，装配对象沿直线轨道移动，各工位沿直线排列。 第五节 柔性装配系统 一、组成 柔性装配系统具有相应柔性，可对某一特定产品的变型产品按程序编制的随机指令进行装配，也可根据需要，增加或减少一些装配环节，在功能、功率和几何形状允许范围内，最大限度地满足一簇产品的装配。 柔性装配系统由装配机器人系统和外围设备组成。这些外围设备可以根据具体的装配任务来选择，为保证装配机器人完成装配任务，其通常包括：灵活的物料搬运系统、零件自动供料系统、工具（手指）自动更换装置及工具库、视觉系统、基础件系统、控制系统和计算机管理系统。 二、基本型式及特点柔性装配系统通常有两种型式：一是模块积木式柔性装配系统，另一是以装配机器人为主体的可编程柔性装配系统。按其结构又可分为三种： （1）柔性装配单元（Flexible Assembly CellFAC,） 这种单元借助一台或多台机器人，在一个固定工位上按照程序来完成各种装配工作； （2）多工位的柔性同步系统 这种系统