机器装配的自动化课程讲义

1、 第六节 机器装配的自动化制作：机设1105班内容简介介1、自动化装装配概述述2、自动装配配机3、装配机器器人4、自动装配配线5、柔性制造造系统1.概述述（1）什么么是机械械装配及及装配自自动化机械装配配是按规规定的精精度和技技术要求求，将构构成机器器的零件件结合成成组件、部件和和产品的的过程。装配是是机器制制造中的的后期工工作，是是决定产产品质量量的关键键环节。装配自动动化：是是指对某某种产品品用某种种控制方方法和手手段，通过过执行机机构，使使其按预预先规定定的程序序自动地地进行装装配，而而无需人人直接干干预的过过程。减速器装装配图1.概述（2）机机械装配配自动化化的必要要性：在机械制制造工

2、业业中，20%左右的工工作量是是装配，有些产产品的装装配工作作量可达达到70%左右。但但装配又又是在机机械制造造生产过过程中采采用手工工劳动较较多的工工序。由由于装配配技术上上的复杂杂性和多多样性，所以，装配过过程不易易实现自自动化。近年来来，在大大批大量量生产中中，加工工过程自自动化获获得了较较快的发发展，大大量零件件自动化化高速生生产出来来后，如如果仍由由手工装装配，则则劳动强强度大、效率低低、质量量也不能能保证。为了保保证产品品质量及及其稳定定性，改改善劳动动条件，提高劳劳动生产产率，降降低生产产成本。机械自自动化系系统应运运而生！效率低质量不能能保证劳动强度度大例如：假假如以下下仍使用

3、用手工装装配1.概述述（3）机机械装配配自动化化的主要要内容：装配自动动化的目目的保证产品品装配质质量和稳稳定性，提高生生产率，降低生产成成本，改改善劳动动条件。自动传送送自动给料料自动装配配自动控制制1.概述 自动传送送自动传送送装置主主要有回回转工作作台、链链式传送送装置和和非同步步的夹具具式链传传送装置置等。各各种传送送装置可可供基础础件直接接定位或或用随行行夹具定定位。回转工作作台链式传送送装置返回自动给料料有料仓给给料和料料斗给料料两种基基本类型型，其结结构和特特点与机机床上下下料装置置相似。1.概述述料仓返回1.概述自动装配配：自动装配配作业包包括自动动清洗、平衡、分选、装入、联接

4、和和检测等等，有时时还包括括成品包包装和一一些辅助助的加工工工序。清洗自动动化是将将零件自自动输送送到清洗洗机内，按规定定程序自自动完成成清洗作作业，然然后输送送到下一一工序。自动平衡衡的特点点是在测测出不平平衡量的的大小与与相位后后，用自自动去重重或配重重的方法法求得平平衡。常常用的去去重方法法是通过过转削或或铣削将将不平衡衡量去除除；对于于小型的的精密零零件（如如陀螺仪仪转子等等），不不平衡量量很小，可用激激光气化化方法去去除。自自动配重重是根据据不平衡衡量的大大小自动动选取相相应重量量级别的的平衡块块，用焊焊接或胶胶接方法法固定在在被平衡衡零件的的相应位位置上。自动分选选是通过过自动测测

5、量测出出零件的的配合尺尺寸，并并按规定定的几组组公差带带将零件件自动分分组，使使各对应应组内相相互配合合的零件件实现互互换装配配。自动动分选是是采用选选配法装装配之前前的必要要工序，在自动动分选机机上进行行。自动装入入是自动动装配作作业中最最基本的的工序，有重力力装入、机械推推入和机机动夹入入3种方式,可按具体体情况选选择。采采用较多多的是机机械推入入和机动动夹入，先将零零件夹持持，保持持正确定定向，在在基础件件上对准准，再由由装入工工作头缓缓慢进给给，将其其装入基基础件内内。自动检测测常见的的检测项项目有：装配配过程中中的检测测，如检检查是否否缺件，零件方方向和位位置是否否正确和和夹持是是否

6、可靠靠等；装配后后的部件件或产品品的性能能检测，如轴的的振摆、回转运运动精度度、传动动装置的的反向间间隙、起起动和回回转扭矩矩、振动动、噪声声以及温温升等。将实测测结果与与检测的的标准相相对比，以决定定合格与与否。装装配过程程中出现现不合格格情况时时，便自自动停止止装配，并发出出信号。有关产产品性能能的实测测数据常常由自动动打印机机输出备备查。返回1.概述自动控制制自动装配配中各种种传送、给料和和装配作作业的程程序以及及相互协协调必须须依靠控控制系统统。常用用的是由由凸轮、杠杆、弹簧和和挡块等等机构组组成的固固定程序序的控制制系统，但当装装配的部部件或产产品的结结构有较较大的改改变时便便不能适

7、适应。如如采用数数字控制制系统，在装配配件改变变时容易易调整工工序。特特别是微微处理机机或电子子计算机机，具有有记忆和和逻辑运运算功能能，可存存贮各种种工作程程序，供供随时调调用。这这种控制制系统适适用于中中小批量量的多品品种自动动装配。数控机床床CK61501.概述（4）装配自动动化的基基本要求求：1.生产纲领领稳定，且年产产量大、批量大大，零部部件的标标准化、通用化化程度较较高。生产纲领领稳定是是装配自自动化的的必要条条件，而而年产量量大批量量大可提提高设备备的使用用率；标标准化、通用化化程度高高可缩短短设计、制造周周期，降降低生产产成本。1.概述2.产品具有有较好的的自动装装配工艺艺：（

8、1)尽量要做做到结构构简单，装配零零件少（2)装配基准准面和主主要配合合面形状状规则，定位精精度易保保证（3)运动副应应易于分分选，便便于达到到配合精精度（4)主要零件件形状规规则、对对称，易易于实现现自动定定向等3.实现装配配自动化化以后，经济上上合理，生产成成本降低低。1.概述（5）机械装配配自动化化的发展展历程：国外从20世纪50年代开始始发展了了装配过过程的自自动化，60年代发展展了数控控装配机机、自动动装配线线，70年代机器器人已应应用在装装配过程程中，近近年来又又研究应应用了柔柔性装配配系（FAS）等。今今后趋势势是装配配自动化化作业与与仓库自自动化系系统等连连接起来来，进一一步提

9、高高机械制制程的质质量和劳劳动生产产率。接下来我我们将依依次了解解自动装配配机、装装配机器器人、自自动装配配线、柔柔性制造造系统返回2、自动动装配机机自动装配配机配合合部分机机械化的的流水线线和辅助助设备实实现了局局部自动动化装配配和全自自动化装装配。自动装配配机因工工件输送送方式不不同可分分为回转转型、直直进型等等几类，根据工工序繁简简不同，又可分分为单工工位、多多工位结结构。铰链自动动装配机机分动式自自动装配配机2、自动动装配机机（1）.单工位装装配机：单工位装装配机是是指工位位单一，通常没没有基础础件的传传送，只只有一种种或几种种装配操操作的机机器，多多限于装装配动作作简单的的零部件件。

10、1-螺钉钉2-送送料单元元3-机架4-旋入工工作头5-夹具单工位装装配机比比较适合合于在基础础件的上上方定位位并进行装配操操作，即即基础件件布置好后，另另一个零零件的进进料和装配也在在同一台台设备上上完成。2、自动动装配机机单工位装装配机需需与随行行夹具配合使用用。图a：装配位位置。图b：出料。1-出料轨道道2-滑板3-挡块4-起出器2、自动动装配机机（2）多工位位装配机机一、回转转型自动动装配机机：是一一种装配配对象回回转输送送的装配配机，回回转台是是核心部部件，联联接和上上下料设设备采用用凸轮集集中控制制。它通通过行星星轮回转转到不同同工位，进行装装配。圆形回转转台式装装配机1-机架2-工

11、作台3-回转台4-联接工位位5-上料工位位6-操作人员员1-刚性中心心立柱2-工作单元元3-托架4-杠杆和顶顶杆5-凸轮轴6-机架7-行星轮(连续回转转)2、自动动装配机机二、直进进型自动动装配机机：这是一种种装配基基础件或或随行夹夹具在链链式或推推杆步伐伐式传送送装置上上进行直直线或环环行传送送的装配配机，装装配工位位沿直线线排列。它包括括垂直型型夹具升升降台返返回的直直进型装装配机和和水平型型夹具水水平面返返回直进进型装配配机。1-工作头安安装台面面2-工作头3-夹具安装装板4-链板2、自动动装配机机三、环行行型自动动装配机机：环行式是是装配对对象沿水水平环行行传送，各工位位环行配配列，没

12、没有大量量空夹具具返回，近似回回转式。1-工作头2-随行夹具具3-基础件4-空夹具返返回5-装配成品品返回3、装配配机器人人自动装配配机配合合部分手手工操作作和机械械辅助设设备，可可以完成成某些部部件装配配工作的的要求。但是，在仪器器仪表、汽车、手表、电动机机、电子子元件等等生产批批量大、要求装装配相当当精确的的产品装装配时，不仅要要求装配配机更加加准确和和精密，而且应应具有视视觉和某某些触觉觉传感机机构，反反应更灵灵敏，对对物体的的位置和和形状具具有一定定的识别别能力。这些功功能一般般自动装装配机很很难具备备，而装装配机器器人完全全具备这这些功能能。装配机器器人是指为完完成装配配作业而而设计

13、的的工业机机器人。装配机机器人是是柔性自自动化装装配系统统的核心心设备，由机器器人操作作机、控控制器、末端执执行器和和传感系系统组成成。与一一般工业业机器人人相比，装配机机器人具具有精度度高、柔柔顺性好好、工作作范围小小、能与与其他系系统配套套使用等等特点，主要用用于各种种电器的的制造行行业。关节装配配机器人人喷涂机器器人装配配机器人人3、装配配机器人人世界装配配机器人人的发展展状况从装配机机器人的的推广应应用角度度来看，机器人人的发展展大致经经历了技技术发展展和探索索的“起起步” 阶段段，在在技术有有所突破破之后的的“推推广”应应用阶阶段和被被产业界界接受之之后的“ 普及及”阶阶段，只只不过

14、过因为各各个国家家情况不不同，机机器人人发展过过程中这这三个阶阶段的时时间先后后和各阶阶段时间间的长短短并不一一样，下下表说明明了一些些国家的的机器人人的发展展情况。可以看看出，中中国的的机器人人技术和和机器人人应用水水平总体体上还处处于很落落后的状状态。表1-1 各国国机器人人的发展展阶段表表3、装配配机器人人一般来说说，装配配机器人人系统可可按功能能分为下下面五个个部分:a)机械械本体:包括机机身、框框架、机机械连接接等内在在的支持持结构。b)动力力部分:包括电电源、电电动机等等执行元元件及其其驱动电电路。c)检测测传感装装置:包包括传感感器及其其相应的的信号检检测电路路。d)控制制及信息

15、息处理装装置:包包括计算算机及相相应的硬硬件、软软件构成成的控制制系统。e)执行行机构:包括机机械传动动和操作作机构，一般采采用机械械、电、液等机机构。3、装配配机器人人目前，在在汽车装装配行业业中，人人工已逐逐渐被自自动化的的生产线线所取代代，在挡挡风玻璃璃的装配配中，由由于汽汽车挡风风玻璃宽宽大，人人工不不易安装装和操作作的特点点，为为适应时时代的发发展，减减少工工人的劳劳动强度度和劳动动量，节节约劳劳动成本本，改改善工作作环境， 保证证安全操操作，促促进文文明生产产。随着着机器人人技术的的不断发发展和完完善，以以及机器器人成本本的进一一步降低低，可可以预料料，今今后将开开拓更多多的机器器

16、人应用用领域， 尤其其是在制制造业以以外的领领域中， 机器器人将会会有很好好的应用用前景。汽车装配配机器人人3、装配配机器人人返回4、装配配自动线线如果产品品或部件件比较复复杂，在在一台装装配机上上不能完完成全部部装配工工作，或或需要在在几台装装配机上上完成时时，就需需要将装装配机组组合形成成装配自自动线。装配自动动线一般般由4个部分分组成。零部部件运输输装置：它可以以是输送送带，也也可以是是有轨或或无轨传传输小车车。装装配机械械手或装装配机器器人。检验装装置：用用以检验验已装配配好的部部件或整整机的质质量。控制系系统：用用以控制制整条装装配自动动线，使使其协调调工作。自动化化程度高高的装配配

17、自动线线需要采采用装配配机器人人，它是是装配自自动线的的关键环环节。4、装配配自动线线自动装配配线基本本特征：在装配工工位上，将各种种装配件件装配到到装配基基础件上上去，完完成一个个部件或或一台产产品的装装配。自动装配配线基本本形式：1、装配基础础件移动动式自动动装配线线2、装配基础础件固定定式自动动装配线线4、装配配自动线线（1）装配基基础件移移动式自自动装配配线：装配基础础件依次次移动到到各个工工位，装装配件依依次在相相应的装装配工位位上装配配到基础础件上。应用较较为广泛泛。返回4、装配配自动线线（2）装配基基础件固固定式自自动装配配线：装配基础础件固定定，各个个装配件件移动，并按照照装配

18、顺顺序，依依次移动动到装配配基础件件位置上上进行装装配，装装配工位位只有一一个。4、装配配自动线线二、常用用装配线线类型及及其特点点（1）轨道装配配线（2）带式装配配线（3）板式装配配线（4）车式装配配线（5）步伐式装装配线（6）拨杆式装装配线（7）推式悬链链装配线线（8）气垫装配配线4、装配配自动线线（1）轨道装装配线：包括自由由轨道和和动力轨轨道两类类。动力力轨道适适用于上上料时有有冲击并并能保持持一定的的传送速速度。辊辊子可双双列布置置，可设设置升降降、翻转转和转位位等机构构。返回4、装配配自动线线（2）带式装装配线：由带式传传送装置置和两侧侧工作台台组成。工件和和卸料器器分配到到两侧工

19、工作台，结构简简单，传传送平稳稳，速度度较低返回4、装配配自动线线（3）板式装装配线：可用钢板板、木板板或其他他材料，平稳宽宽敞，承承载能力力和自重重均较大大。适用用于低速速、重载载荷及有有冲击场场合。返回4、装配配自动线线（4）车式装装配线：小车与牵牵引链连连接，承承载能力力大，但但运行平平稳性和和精确性性较差。返回4、装配配自动线线（5）步伐式式装配线线：推杆推动动夹具和和工件作作步伐式式间隙传传动，能能承受较较大载荷荷，传送送平稳返回4、装配配自动线线（6）拨杆式式装配线线：装配过程程中装配配对象可可连同小小车任意意从线上上推出推推入，通通过插入入或拔出出小车拨拨杆使小小车传送送或停止止

20、。返回4、装配配自动线线（7）推式悬悬链装配配线：用于汽车车发动机机装配。返回4、装配配自动线线（8）气垫装装配线：利用压缩缩空气形形成的气气膜，把把装置连连同工件件一起托托起，漂漂浮在支支承面上上。承载载能力大大，运行行平稳。适用于于大件、重件的的装配。返回5、柔性性装配系系统（FAS）一、组成成：柔性装配配系统具具有相应应柔性，可对某某一特定定产品的的变型产产品按程程序编制制的随机机指令进进行装配配，也可可根据需需要，增增加或减减少一些些装配环环节，在在功能、功率和和几何形形状允许许范围内内，最大大限度地地满足产产品的装装配。柔性装配配系统由由装配机机器人系系统和外外围设备备组成。这些外外

21、围设备备可以根根据具体体的装配配任务来来选择，为保证证装配机机器人完完成装配配任务，其通常常包括：灵活的的物料搬搬运系统统、零件件自动供供料系统统、工具具（手指指）自动动更换装装置及工工具库、视觉系系统、基基础件系系统、控控制系统统和计算算机管理理系统。5、柔性性装配系系统（FAS）二、基本本型式及及特点：柔性装配配系统通通常有两两种型式式：一是是模块积积木式柔柔性装配配系统，另一是是以装配配机器人人为主体体的可编编程柔性性装配系系统。按按其结构构又可分分为三种种：(1）柔性装装配单元元（FlexibleAssemblyCellFAC）这这种种单元借借助一台台或多台台机器人人，在一一个固定定工

22、位上上按照程程序来完完成各种种装配工工作；(2）多工位位的柔性性同步系系统这这种系系统各自自完成一一定的装装配工作作，由传传送机构构组成固固定或专专用的装装配线，采用计计算机控控制，各各自可编编程序和和可选工工位，因因而具有有柔性。（3）组合结结构的柔柔性装配配系统这这种结构构通常要要具有三三个以上上装配功功能，是是由装配配所需的的设备、工具和和控制装装置组合合而成，可封闭闭或置于于防护装装置内5、柔性性装配系系统（FAS）三、柔性性装配系系统实例例：5、柔性性装配系系统（FAS）模块积木木式FAS以装配机机器人为为主体的的可编程程序FAS 以装配中心为基础的模块式FAS555555DDCAAABEFF312864794A工件配套位 B输入位 C检验位 D返修位 E输出位1存储传送装置 2通用装配装置 3、4、4、6工件传送装置 5、5装配中心 7 工件托盘 8工