自动装配技术绪论 PPT课件

自动装配技术 张志军 沈阳理工大学SHENYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY 自动装配技术绪论 张志军 绪论第一章装配技术基础第二章自动供料系统第三章自动装配系统第四章装配机的结构形式第五章可靠性及可用性第六章装配机器人第七章柔性制造第八章机器人的发展与未来第九章数字化制造技术 自动装配与柔性装配技术是研究现代人类人工技巧和判断力进行各种复杂操作的系统工程 是应用现代科学理论实现装配过程自动化的应用科学 是实现装配自动化和工厂自动化 FA 的重要标志 装配自动化在现代制造业中的几个重要作用 1 从事装配的工人数占工人总数的50 70 2 装配时间占生产时间的53 3 全部人工装配生产率降低到40 4 装配自动化水平提高生产率可上升到85 97 绪论 第一节 自动装配与柔性装配技术的发展 一 装配自动化在现代制造业中的重要性1 自动装配技术与柔性装配技术是研究取代依赖人工技巧和判断力进行各种复杂操作的系统工程 是应用现代科学理论实现装配过程自动化的应用科学 2 自动化水平的高低 已成为衡量一个国家科技水平的重要标志之一 3 自动装配技术的重要性还在于促进产品制造系统的整体优化 生产率得以全面提高 用少量调整工人服务与一定数量的自动装配设备 在一定程度上提高均衡生产水平 4 装配工艺自动化可改善装配环境 保障生产安全 因此 从工人劳动保护方面考虑 发展自动化装配尤为重要 也是满足社会市场及技术发展过程中产品不断更新的需要 二 自动装配与柔性装配技术的发展 1 自动装配系统的发展阶段自动装配技术大致经历了三个发展阶段 第一阶段 开环控制单元第二阶段 自动装配系统第三阶段 装配伺服系统 最初是采用如图所示的传统的机械开环控制单元 操作程序由分配轴把操作时间运动行程信息都记录在凸轮上 1 操作者2 电动机3 机械顺序控制器4 机械运动控制器5 零件输送装置6 装配操作装置7 8 零件9 夹具和托盘装置10 机械装配装置11 机械控制装置12 采用机械控制的装配系统13 零件送进装置 机械方法的装配装置框图 2 3 4 5 6 7 8 1 12 10 11 13 9 自动装配系统框图 由机械方法的装配逐渐发展 控制单元采用了预调顺序控制器 或者采用可编程控制器 操作时间分配和行动行程摆脱了机械刚性的控制方法 1 13见前图 14 可编程顺序控制器 15 采用可编程序控制器的机械配装置 1 4 2 14 5 8 7 6 15 13 10 9 带可编程操作控制器的自动装配系统装置框图也可以叫装配伺服系统 装配技术发展的第三阶段 1 15见前图顺序控制器 16 可编程操作控制器 17 操作程序处理器 18 前馈控制器 19 最佳控制器 20 自适应控制器 21 伺服执行机构 22 传感器或探测器 23 反馈控制器 24 可编程操作控制器的伺服装配装置 17 18 19 20 23 6 22 22 22 8 7 21 5 21 22 1 22 22 16 24 机床自动装配单元 实例 1 零件传输装置2 装配件3 来自零件加工中心4 盒5 夹持装置6 插入和压紧装置7 拧紧装置8 装配工具库9 装配工具存储器10 自动化装配工具交换装置11 第2工位 拧紧 12 第1工位 插入和压紧 格兰仕微波炉定时器装配生产线 摩托车整车装配生产线 汽车生产线 光盘生产线 方便面生产线 电视生产线 洗衣机离合器装配线 洗衣机的检测线 洗衣机的检测线 三 实现装配自动化的途径 一 借鉴先进技术 加大开发力度1 研究自动装配产品的结构工艺性 2 研究并设计自动装配工艺过程 3 设计制造自动装配设备与FAS的国产化 二 尽快实现自动装配设备与FAS的国产化 第二节自动装配系统与FAS的组成和分类 一 自动装配系统与FAS的组成1 装配过程的物流自动化2 装配作业自动化3 装配过程的信息流自动化 一 装配过程的物流自动化装配过程中的物流自动化是指装配工艺过程的运输系统的自动化 物料通过一系列的工作区朝着一个方向高速运动 它与机械加工物流系统不同点在于物料传送期间 自动装配系统的非生产时间很短 物流系统一般包括 产品及装配零部件出入库 运输和储存 主要设备是自动化立体仓库 堆垛起重机 自动导向小车和搬运机器人等 物流系统示意图 物流系统结构图 自动化立体仓库 巷道式堆垛机 搬运机器人 搬运车 行走机器人 二 装配作业自动化注意三个方面 任何一种产品的自动装配过程 都是将相互间处于相对静止状态和可动状态下的零件按其所要求的位置进行组合或固定 零件的定向和定位精度是影响装配过程的稳定性及装配质量的主要因素 因此 应该采取措施确保其实现 在拟定自动装配工艺时 所遵循的原则是既应保证保证装配作业实现自动化 又应保证装配过程的可靠性 自动装配工序的概念是含有在确定的工位上完成装配对象的连接动作 每个工位上的动作都有独自的特点 工序之间由传送机构连接起来 自动装配工序有 1 装配工序 又可分为安装工序和固定工序 2 检测工序 包括检测 检查和测试等 3 调整工序 4 辅助工序 清洗 去毛刺 打标记 上油 分选等 5 机械加工工序 在自动装配设备上对特定零件进行机械加工 而后进入装配 也可以安装和固定后 对一个或几个零件进行加工 安装工序是指在自动装配设备的专用工位上进行装配部件 零件的预备联接 没有固定 通常 安装工序随后是固定工序 也可以把安装和固定放在一个工位上进行 零件固定工序指的是螺纹联接 压配联接 热压过盈联接 装销钉和开口销 铆接 折边联接 卷边 敛缝 压紧 弯曲 缠绕 粘接 塑料压制成型和焊接等 常见的装配作业基本形式有 轴孔类零件的过盈配合 过渡配合 间隙配合装配 螺纹联接 热压过盈联接 开口销联接 铆接 折边联接 卷边 焊接 缠绕 粘接 加润滑油脂 镶嵌零件等 此外 为完成装配作业还经常进行一些辅助作业 自动装配工艺过程也包含有检测工序 检测工序一方面保证装配质量 另一方面在装配过程中对各种故障进行处理 自动检测的内容包括 装入零件是否有缺件 装入零件方向 位置的识别 装入过程中零件的夹持误差 异物的混入 装入零件的分选误差 装入后的尺寸精度 密封质量 装配质量 装配的灵活性 性能试验 装配过程的故障诊断 预测报警以及产品装配完成以后产品的功能检查等 三 装配过程的信息流自动化装配是生产过程的最后阶段 必须在交货时间 批量大小 产品更新换代等方面最大限度地适应不断变化的市场要求 自动装配过程与自动化仓库存取的调度 零件数量 品种的协调都必须建立严格的装配生产组织和有效的技术管理措施 使装配过程中的各种信息数据的收集 处理和传送实现自动化 1 使市场预测 订货要求与生产计划间信息数据的汇集 处理和传送自动化 2 使加工好的零件 外购件的存取及自动仓库的配套发放等管理信息自动化 3 使自动装配机 线 与自动运输 装卸机器人及自动仓库工作协调的信息流自动化 4 装配过程中的检测 统计 检查和计划调度的信息流自动化 上述各种装配信息流的自动化 可以采用多级计算机 自动监测装置 建立数据库和自动的信息系统等手段来实现 也可以采用人机对话形式实现 二 自动装配系统与FAS的分类自动装配系统按主机的适用性可分为两大类 一是根据特定产品制造的专用自动装配系统或专用自动装配线 二是具有一定柔性范围的程序控制的自动装配系统 一 专用自动装配系统 二 柔性装配系统 一 专用自动装配系统自动装配系统必须具备三个功能 即零件装配 传送和供应 特别重要的是传送功能 是决定自动装配系统生产各环节的重要因素 其形式有 回转式 直进式 同步式 非同步式等 为了实现一个装配工具装配一个零件 必须使夹具或基础件从间歇性停顿位置向下一个位置传送 每一个工作位置称一个装配工位 装配工作站 通常自动装配系统由一个或多个工位组成 各工位设计以装配机整体性能为依据 结合产品的结构复杂程度 确定其内容和数量 1 多工位自动装配系统 1 固定顺序作业式自动装配系统 2 利用装配机器人进行顺序作业的自动装配系统 2 单工位制动装配系统 1 独立型自动装配系统 2 装配中心 3 具有坐标型装配机器人的自动装配系统 以上自动装配系统适应一种产品的装配 许多设施是刚性的 不适合于产品的更换 利用装配机器人进行顺序作业的自动装配系统 这种系统装配机器人在作业线上只起到与普通单一功能装配工具的相同作用 机器人实际上是可编程序的高性能装配工具 这种自动装配系统没有更换零件的供给装置 不能适应多品种的变换 单工位装配系统 在传统的单工位装配机上 可进行三个以下零件的产品装配 但利用装配机器人可在一处装配许多零件的产品 固定顺序作业式自动装配系统是适用单一品种大量生产传统式的自动装配系统 独立型自动装配系统 只配备一台装配机器人 可装配直接供给机器的许多零件 在一处完成全部装配作业 装配中心 它是一个配置多台固定式装配机器人或具有快速更换装配工具系统 采用具有料斗作用的零件托盘 成套地向机器提供大量的多种零件 在同一处装配作业所构成的自动装配系统称为装配中心 具有坐标型装配机器人的自动装配系统 它是利用具有x y坐标型机器人 进行简单对话式程序设计 关键零件靠托盘供应 是一种较灵活的系统 定位精度可达0 01mm 二 柔性装配系统当前 在自动装配技术中人们主要关心的是柔性自动装配系统 FAS 尽管柔性装配技术已为众人所知 但从术语上讲还是没有一个明确的定义 事实上柔性取决于人 可编程序性 组合性 快速更换装配工具和可选择工位等 并没有人机接口系统 柔性装配系统由下列各部分组成 1 装配机器人系统 2 灵活的物料搬运系统 3 零件自动供料系统 4 计算机管理系统 5 工具 手指 自动更换装置及工具库 6 视觉系统 7 基础件系统 8 控制系统 柔性装配系统通常有两种形式 1 模块积木式柔性装配系统 2 以装配机器人为主的可编程序柔性装配系统 柔性装配系统按其结构可分为三种 1 柔性装配单元 2 多工位的柔性同步系统 3 组合式结构的柔性装配系统 柔性装配单元 这种单元借助一台或多台机器人 在