制造系统自动化技术课教案

“制造系统自动化技术”课数案第6章装配自动化

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M第六基装配自动化6.1.1装配自动化的概念

6.1状配自动化的初念及其发展极况装配是按技术规定.将零件进行组合连接成部件、复合件或成品的过程

5.1.1装配白动化的袱念装配工艺过程是指装配的措施、路线及内容的安排。包括装配、调整、检测和

水配：技技术要家移参件达行蛆令.地接底部件、试脍等工作

复令件内戊品的过杈°装配工艺规程是指将装配工艺过枝按一定的格式以文献的形式固定下来的过夜

维配工艺过徨：紫配的方法、珞钗及内容的安

装配自动化是指对某种产品用某种控制措施和手段,通过执行机构，使其按预先

»包结线配、塌斑、检测和慎心C

维配工艺板也：将装配工艺工徨按一定格式以文件规定的程序自动地进行装配,而无需人直接干预的过程

的彩式同文下来的之徨:，装配自动化是指对某种产品用某种控制措施和手段，通过执行机构，使其按预

*配白劭化：用某价及副方法和不段.按预先坎先规定的槎序自动地进行装百已，而无需人直接干预的过程

定的机序白动地道行火吐.而无需人二按干

然妁旦仪。

机电，院植株制地&口sit乐

d第六章装配自动化________6.1.2装配自动化的发展概况

6.1.2装配白动化的发履概况伴随国际工系多极化、消费多样化、经济全球化和贸易的自由化，促使世界各

社会福水

1国愈加重视制造业的社会地位和作用，重新审阅生产方式，对制造业的发展提出

♦内际关乐,极化

♦消费产品的步程化更高的规定,加速了自动化H勺进程

♦经济仝球化伴随国际关系多极化、消贽多样化、经济全球化和贸易的自由化，促使世界

♦贸鸟自由化各国愈加空视制造业的社会地住和作用，重新审阅生产方式，对■制造业日勺发展

广晶比产的个乜化

♦提出更高H勺规定，加速了自动化的进程

♦提庙伏挨口粕白动化生产权从

♦TQCSE（R•同、质量、价格、服务、坏现）

机电竽法机I制士风以动化M

“制造系统自动化技术”课教案第6京装配自动化

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2重要技术内容

生产过程自动化的瓶颈之一

一种琏度大、复杂程度高

2主要技术内容传播、抓取、装配

♦生产过自动化的瓶颈之一感知、判断、决策施力的大小

♦一个41席大、文余也度疥确定推进时速度快慢

♦传榆、抓取、装配安装的姿态与否对的

♦双知、利断、决策加力的大小

♦确定推进的速度快慢

♦安系的主交处否正确

机电牛忸机仅1a及己©化乐

3国内外发展状况

6.1.2装配自动化的发麻概况美国克罗斯企业除从事小型产品、汽车发动机及有关部件的自动装配机

的研制外,还从事装配机滞人、集成装配系统、装配单元等方面的研究

日本的小汽车柔性装配线：

38内外发原•状况

♦*3克MLM公出：口动玳配机、玳肥机“人、・大夫瑞士成功研制n勺手表自动装配线：

机系质.比利时NewLachaussee企业研制M）具有模块化工作站的雷管自动装配

♦日本：小代，美工状配气

♦痴士：子氽.自动代呢我线：

♦比利w：Nclacluwsscc公可的指像口动系此段美国KingSburg企业研制的全自动或半自动装配系统，可用于家用冰箱

♦英0.BRSL公E电解.电子和机1尸皿妁q%"配M压缩机、汽车积极转向泵、汽车自动化变速器和减振器以及制动器等多种产品

统

♦燹㈤在电子、xn.处工行北松*所41H.依区第0H勺装配

尔凯、e皿木羊•口0强.”黑心系口动说手我国在装配自动化技术的研究方面还很少，这里面有现念的问题，也有客

现需求不够迫切的问题

矶p孚农机y理从口s牝爪我国在装配自动化技术的研允方面还很少，这里面有观念的问题，也有容

现需求不够迫切的问题

“制造系统自动化技术”课数案第6拿装配自动化

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6.2自动化妆配系统的类型及其选择

6.2白动化率■配乐玳的类aa及其选择

6.2.1自动化妆配系统的类型

6.2.1自动化装配乐统的美型

刚性自动装配装配刻象不可变换,产品规格不可调整

刚慎自3W配

系配对不不写*丈状.广品双格不WIM柔性自动装配装配时象可变换，产品规格在一定范围内可调整

4Ml.配

般配对•咏叮文解.般格在一定毡闺内

B-Ul.1t.6.2.2自幼化妆配类型的选择

6.2.2自动化装配类坦的总拎选择根据：产品的生产大纲和生产类型

逖”根加；尸丛的*尸烟较aA产臭总选择原则：大量大批生产类型选择刚性自动化妆配

冬愕尿A9;大♦■大，此支尸典制区仲则性也助化系汉单件小批生产矣型选择柔性自动化妆配

W件小批生产臭型2蜂煞OL口0化然配

机电牛夜矶秋制气及CJ幼化草

不一样装配方式下产量与成本的关系

用下图来表达

当生产批量不大时，柔性自动化妆配系统的单件成本低,于刚性自动化妆

配。但大批量生产时，刚性自动化妆品单件成本最低。而人工装配H勺单件成本

基本上不造年产量的变化而变化

当生产批量不大时，柔性自动化妆配系统的单件成本低于刚性自动化技

配。但大批量生产时，刚性自动化妆品单件成本最低。而人工装配H勺单件成本

班本上不随年产量的变化而变化

“制迨系统自动化技术”课教案弟6章装配自动化

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6.3狄配白动化系1筑立具备的条件6.3.2对装配工具的规定

根据总体布局、零件构造尺寸和几何杉状及重量、经济性等合理选择机械

6.3.2对■装配工具的*求手、机器人还是其他构造装置抓取或推进零件装配

1根ftLQR而内、参件仙”人寸EAPT的收”“，、经弄台机械手或机器人的手腕夹爪0勺夹紧力要与零件的容许变形量和零件表面赭

仪2蟀机1不、次“人构成=J2nM0痔*R做呢

26松手或帆M人的手陂火爪的大星,力兽与安付SJt#■火电，m度的规定相匹配。应尽量防止抓取零件精加工表面，假如无法防止时，不得损

*件■Bg&的鲁水和的电先抓犯舍件0知工4k坏零件表面精度，并豆夹爪要采用保护措施

nr.外部无依〃凫时■.不VMM坏令件4西”汉.^J£XM«-X

池锦少僧总在计算装配工具对零件的夹紧力时，应考虑装配力和零件的重力，其装配

3我计«•半此工几内♦忤的大木力・九汽今式编肥力•3，

力.具玳,此力H不”的睨会“69r直修於木力与零件的配合种类有直接关系

4机株个或执册人小欢》W“-5V•■¥!t・次鼻慎性力.陵瓶双机械手或机器人手腕移动时一定要平髓，注意惯性力，靠近装配住置时要

吃

5在安卅初笳般入欧.玳EHW在双帆刀的昨州Ta克-一*»的4减速

tt,.设生畀木后士川体恰于在零件初始装入时，装配工具在装配力的作用下应有一定H勺柔性，发生异

机电*?X机1制魂在CIS化冢常应发报警信于

在零件初始装入时，装配工具在装配力H勺作用下应有一定9勺柔性，发生异

常应发报警信号

6.3.3对传播机构和整体布局I向规定

6.3技配自动化系统成具备的条件传播机构以便零件的传播和定向。

零件传播到装配位比时，精确。勺定位系统及安全保护系统，不到位不能

6.3.3对传场机构和整体布局的要家发生装配指令。

L*输双杓方值♦件的改S加式商o假如采用柔性自动化妆配，应考虑传播系统设计时的柔性，以适应零件品

2.♦件改一*J*配位儿”.★<的代黄仄气及今金佛始然种规格的变换。

M.不聋Jtft不X乂儿欢花指令。

3.8科笨州40。0化双R.史。比》3双蛇双计田玲e零件的传播和自动上料机构设计时，要考虑尽量减少振动和噪声。

K.以煤庭双给的*陕。

4.+件的“喻"。。上机工种低汁”■.mtM**少”。在考虑自动化妆超浅时，应考虑装配中H勺自动检测、洁■理、不合格零件H勺

京**—

5.在牙A10I匕破工收沙.史，■小攻X中妁立。精H、6延、自动识别和别除、故障诊断和报警等。

入2格等忤妁J。机班〜刈*、破障步物”执**..总体平面布置时充足运用既有面积、计算好装配a勺节拍和设备及工住的教

€.43*HWM,»>X>24SJHB*Bei、升*”▼如"

饮♦“工位妁散■«,量。

?.对TM»小级•■广/米惊•0代攻XgGK洛.他必¥»

根2Kg攻工方或妁伙计."飙幺《外兄啦内妁客**公对于单件小批生产的柔性自动化妆配的选配法，应做好分组选品的装配•方

式的设计，分组选配即是组内的完全互换法

机电竽MMX窃继&C13化乐

对于单件小批生产।勺亲性自动化妆配的选品法，应儆好分组选配的装晶方

式的设计，分组选配即是组内的完全互换法

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6.4轴套自动化妆配系统设计

6.4植春白初化裁配乐筑骨计

6.4.1柚＜*郊注分析6.4.1轴套部件分析

该轴套由二个套类零件构成，如图6-3所示。外套材料为45号钢，内套

为锡吉铜，两套为挣配合，故采用冷压袋方式。生产率为每日10000件，假如

一班制工作，则每件理论装配时间口为□5

1.88sH勺时间是机器在8小时内不停的运转，不考虑

检修，不考虑出任何故障的状况下。但实阵状况在设计时应留有余地，因此设

备运用率按80*计算。划每件B勺装配时间ts应为

),=zrx0.80=1.55

机电竽抗桃稼制通,从白动化系

6.4轴套白动化装配系妹设计轴套自动装配系统的设计

I.系统共分口个工住.其装配工艺次序为

6.4.2轴会自动般配乐钦•的设计2.钢套由气虹从振动送料机构AH勺滑道上推入回转工作台的V型定位关具

乐嫉典力■四个工位..K太吐工艺顺序为上；

].帆A由气虹从娘动遥杆机构A的渺组上推入回由3.回转工作台回转90°;

工作台的丫圾定位火兵上：

4.铜套由气缸从振动送料机构BH勺滑道上掂入回转工作台上方附带有伸缩

2.KJ.穆工TF台0粒90：

3.1MA由气虹从挺动遥杆机构8附射地上推入口由夹紧销的V型夹具上；

工作台上方的M■羽伸缩火灰S的Y01火兵上：5.回转工作台回转90°:

4.0科工作台0粒90°;6.压力气红活塞将铜套A入钢套中：

5.压力气虹活木将1M4压入钢*中：

7.装配好的组件借助于回转工作回转的运动卷刮板使组件滑入箱中

€.木配好的m件m助于EJ枝工1午同破的必动俞利

极值组卅济入神中

―机电安庆机一刈―日0化乐

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6・I柚•自动化法配乐统设计

岫&犯晓五娩估构示/国

1"母动■机构

2抽通、缸

3本位亚

406系0域MM.

5”组，缸

6

7压力/4

8Metn-9-M

9-口衿工1T台

机电孚沈机国立，限公白动化乐

6.4.3轴套自动装配系统的重要部件设计

<1)振动供料机构方案设计

1.工位I和工位二的振动移■科案宽自动供料机构应具有三个功能：储料、自动定向和自动供料。在装配过程

(1)振动倍补机构方案议计中供料机构应保证以足够装配的料量、对的的姿态和精确的方向自动地进入装

配系统中

1«

2-电麻铁

3懦慎

4板”,

5坪或快■

6”4

凯电宇庆机柩安4人口功化纸

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（2）振动送料的工作原理

滑道2用板弹黄3支次在底座6上。电磁振动器的铁芯和线固4固定在底

座6上，衔铁5固定在滑道2时底部。滑道2与水平面呈很小的角度口，板弹

黄3与铅垂面呈口角。当以工频交流电或,经半波整流通入线图后，在电流从0

到最大的口周期内吸力逐渐增大，滑道被吸引向左运动，而当电流从最大逐渐

到零时，滑道在板弹簧的作用下向右答复。由此不停产生往复振动，处在滑道

上的工件1便产生自左向右，由低到高的移动。

滑道2用板弹黄3支承在底座6上。电磁振动器的铁芯和线阉4固定在底

座6上，衔铁5固定在滑道2的底部。滑道2与水平面呈很小的角度a,板弹

黄3与铅垂面呈0角。当以工频交流电或经半波整流通入线圈后，在电流从0

到最大的4周期内吸力逐渐增大，滑道被吸引向左运动，而当电,流从最大逐渐

仇电竽豌机・■副4人已动化纸4

到率时，滑道在板弹黄的作用下向右答复。由此不停产生往复振动，处在滑道

上的工件1便产生自左向右，由低到高的移动。

机电攀沈帆《如总从&<»化爪

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次乜字沃机Ml1M2入自动化东

5电孚沈队班加班A自3化京

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6.4柚*自动化武配乐统设计(1)当物体不腾空［见图(d)(e)］Bf,保证工件爬升而不下滑的条件为:

(2)当滑道带动工件以加速度ash向斜上方移动时

a<g(sina-〃cosa)

出物体小2空m(d)(c)jH-.睇证工计收介？T小下

，h

潸的余伟为：//sin(/?-a)-cos(/?-a)

(1)处94禾动工件以加iC/Xash/BlX上方53对

—ana-〃cos。)(3)当滑道带动工件以加速度aj向斜下方移动时

“*"〃sin(._Q,_cos(/_a)

g(sina+〃cosa)

(2)当fN布•动工件以加wa<ijax下方“"小上

g(sin以一〃cosa)//sin(/?-a)+cos(/7-a)

)♦“sui(夕-a)+cos(/-a)

凯力.孚皮机松miaa口动化现

6.4柚套自动化我配系筑设计(3)提高供料速度的途径

1)一般状况下减：/振动a勺频率f,一般采用25Hz左右。

(3)提疥供料她反的建隹2)应防止出现严更“瞄空”，即体现为冲击跳跃过大的状况，尽量增大

1)一火情说下降N娠劲的》•本/..通■*•服用251［必勺。滑道的振幅6,减小角频率3,3=2nf。

2)XUKJta5«lM*'MX",叩视6为冲ifrMJOIXt人g<*3)滑道的振动方向角①与滑道倾角a和弹簧板的安装角(M勺关系为①

况.小量，。大54的除■«J.泡小向.

折2"O=(P-a)o一般状况下但愿较大的①角，由此可见。角要大些，a角要小

3)洲工的娠劝方痢*0与清工恢*。加”，司I的安热角些。需要指出上述结论是有局限性的，是有条件的。

“的“M为0二(4-0)©一股情况下今发收大均04)摩擦系数要大些〃。

由此可见〃柏英大4.«畀*•小0,寮三界出上

如有怆是前外根馍的.是我*件的”

4)乐物美大0〃o

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2.工位21向送料及定位机构

工位1已经将钢套装入V型定位块座2中，并且被永久磁铁6吸住，以免

在回转工作台转位或有其他振动的状况下丧失原定位精度。咳V型定位块座的

高度要低于钢套的高度。以使在抵达工位4的过程中，将装配件拨出定位块并

滑入成品料道中。

工位2的铜套是靠振动上料和滑道送入推进气缸V型推杆的前端，并由短

导向板限位。气缸活塞将铜套推入V型定位块，并由两个可伸缩的夹紧销压

住，以免铜套由第2工位到第3工位时掉下，并保证其原定位精度。

工位2的铜套是靠振动上料和滑道送入推进气缸V型推杆的前端，并由短

导向板限住。气缸活塞将铜套推入V型定住块，并由两个可伸缩的夹紧销压

住，以免拥套由第2工位到第3工位时掉下，并保证其原定役精度。

3.气功回转「作台的分度机构

回转分度工作台的分度机构有两种方案均可实现

气动回转T作台的分度机构（方案1）

工住回转分度工作台采用单向离合器和十字轮回转运动机构

由齿条、带有单向离合器6勺齿轮、带有定位槽的销轮和十字轮构成，该机

构可实现由气缸的直线运动转接为间歇回转运动。气缸活塞杆行径应调整到合

适位直，即气缸活塞抵达行程终点时，应恰好使定位钢球进入销轮H勺定位位

置，并通过定位识别开关发出定位终止信号。该机构分度H勺速度在起点和终点

时慢，中间快，分度速度与时间的关系类似尚斯曲线

由出条、带有单向离合器的古轮、带有定位槽的钠格和十字枪构成，该机

构可实现由气虹的直线运动转换为间歇回转运动。气缸活塞杆行程应调整到合

仇电半忧仇柩.匕4公日劝化东

适位五，即气缸活塞抵达行程终点时，应恰好使定位钢球进入销轮的定位位

置，并通过定位识别开关发出定位终止信号。该机构分度H勺速度在起点和终点

时慢，中间快，分度速度与时间的关系类似高斯曲线

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气动回转工作台的分度机构（方案2）

该方案也是气缸推进齿条齿轮，处理气缸单向推进B勺措施不是京单向离合

器，而是表林轮

转动工作台1.俅轮2及分度拿3是由键与转轴12同轴连按。分度凸轮5

是自由地装在转轴12上；活塞杆90勺告条部分与分度凸轮5的齿轮部分相啮

台

转动工作台1、棘抡2及分度盘3是由钺与转轴12同如连接。分度凸轮5

是自由地装在转轴12上：活塞杆90勺告■条部分与分度凸轮5时齿轮部分相啮

合

6.4.4轴套自动装配过程气动控制系统设计

轴承装配过程气动控制系统原理图

帆乜手忱肌柩甘5次白动化系

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A|■|电气控制线路图

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/卜6.5向心球轴承自动化火配乐筑设计6.5向心球轴承自动化牧配系统构造设计

6.5.1轴承的结构分析6.5.1轴承的构造分析

♦佛仃例吩保及枭的方法也以a动化

•扣合保抄架的方法

♦理接保炒布的方法

机电学法机I制•口动1匕M

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为了便于自动装配（和提高装配工作的可靠性，生产中将根据装配规定，对

轴承保持架的构造进行处理。原两半保持架通过数个直径很小日勺锦钉锦接起来

的措施，在自动装配时很难将小物仃装入保持架的小孔中，难以保证百分之百

的装入率。因此在自动线上装配这种轴承时，需改善原设计采用如下两种构

造。

第一种构造将两半保持架中的二分之一做出数个爪P,装配时用压模将

爪扣合到另二分之一保持架上，如A-A剖面所示。

第二种构造在两半保持架上均有小凸台K,装配时使两半保持架凸台相

对，然后用点焊使之结合。

机电字沈凯乂■，缘a0动化条

d1^6.5向心球柚豕自动化装配乐胡徒计向心球轴承的选配

在自动装配时，是根据内、外环沟道实测的尺寸选北钢球来进行配套的

6.5.2向心球种承的也配在自动装配时.是根据内、外环沟道实测的尺寸选配钢球来进行配套的

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基于气动传感器的轴承选配原理

6.5向心林岫承自动化学配尿筑讹计

压缩空气通过过滤和稳压后通过电磁换向阀14送入气动传感器3中。测量

6.5.2向心珠轴承的选配头1和2各具有四个可伸缩的测量喷嘴，同步测成每个轴承环沟道的两个直

径。所有八个喷嘴用一条管道相连，通往传感器3内薄膜4的右室。因此，薄膜

1-23K**右边的压力是各测量气隙代数和的函数，即代表了内外环沟道直径的平均值之

3•6・仪差

J•右一at

5-M*压缩空气通过过渡和稳压后通过电磁换向阀14送入气动港感器3中。测量

6.12•喉*头1和2各具有四个可伸缩的测量喷嘴，同步测量每个轴承环沟道的两个直

7.11-MK

8•愦比径。所有八个喷嘴用一条管道相连，通往传感器3内薄膜4的右室。因此，薄

9・9天膜右边的压力是各测量气隙代数和附函数，即代表了内外环沟道直径的平均值

10•小分之差

13•嫌坏

机电学汉机X6熄2•财化胴

J}6.5向心球岫承自3化皱配乐就讹计

6.5.3装配自动机

1.轴承的自动装配过程

6.5.3裁配自动机内外环通过测量选配后，送到装配自动机装入钢球和保持架。自动装配时要通

1岫水的自初求配也松过如下几种过程：

<1)合套

<2)拨内环

(3)装入钢球

(4)将内环拨到中心位置

(5)分球

(6)装入保恃架

(d)