自動(dòng)裝配技術(shù)

1、自動(dòng)裝配技術(shù)學(xué)校：沈陽(yáng)工學(xué)院專(zhuān)業(yè)：機(jī)械制造設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：什么是自動(dòng)裝配技術(shù)自動(dòng)裝配指的是一種利用自動(dòng)機(jī)械或生產(chǎn)的貨物的方式裝配機(jī)器人和裝配貨物，至少部分是獨(dú)立于人的控制操作系統(tǒng)的方法。在大多數(shù)情況下，自動(dòng)化的機(jī)器是用來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品使用標(biāo)準(zhǔn)化部件添加一系列特定的運(yùn)動(dòng)或活動(dòng)通常被稱(chēng)為一個(gè)裝配線。在許多科技公司，醫(yī)學(xué)研究和臨床的公司和工廠，自動(dòng)裝配過(guò)程中的一個(gè)重要組成部分。在第十九世紀(jì)早期， 1908 和 1915 之間，自動(dòng)化裝配作為一個(gè)常規(guī)的制造實(shí)踐是出世在像美國(guó)福特汽車(chē)公司公司。通過(guò)規(guī)范中使用的零件的制造福特 T 汽車(chē)，除了用機(jī)械組裝，福特是更好的能夠生產(chǎn)數(shù)百本流行的車(chē)輛銷(xiāo)售給世

2、界各地的消費(fèi)者。這使得它更便宜和更快的生產(chǎn)汽車(chē)。然后引入了許多其他行業(yè)作為這一成功的結(jié)果自動(dòng)裝配。今天，許多工廠自動(dòng)化組件，用于創(chuàng)建零件，然后組裝各種消費(fèi)產(chǎn)品，從食品到電子。工人手上的過(guò)程監(jiān)督和確保裝配線的流量保持很長(zhǎng)一段時(shí)間，最大限度地在最短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出質(zhì)量產(chǎn)品數(shù)以千計(jì)的能力。多使用的機(jī)器需要仔細(xì)的校準(zhǔn)和調(diào)整，而不需要任何其他人的相互作用。醫(yī)學(xué)的研究設(shè)施食品加工植物通常使用自動(dòng)化裝配過(guò)程在人類(lèi)接觸危險(xiǎn)區(qū)域或可能造成污染的產(chǎn)品。機(jī)械手操縱或機(jī)器人裝配設(shè)備用于處理產(chǎn)品系統(tǒng)在一個(gè)密封的環(huán)境以減少這方面的風(fēng)險(xiǎn)。技術(shù)人員在玻璃的障礙，保持產(chǎn)品的安全與人類(lèi)接觸，但允許質(zhì)量管理過(guò)程。大型制造企業(yè)使用更大

3、的自動(dòng)化裝配過(guò)程包括重型機(jī)器設(shè)備放在一起的大型產(chǎn)品的使用，如汽車(chē)。在這些環(huán)境中的裝配系統(tǒng)是由一個(gè)中央控制中心只有幾個(gè)工人操作，但是在這個(gè)過(guò)程中裝配汽車(chē)的獨(dú)立。雖然這種形式的制造業(yè)似乎代替了工人，它改善了裝配和在許多行業(yè)，減少人身傷害和失敗率，使汽車(chē)的消費(fèi)者更實(shí)惠。1. 自動(dòng)裝配系統(tǒng)的典型機(jī)構(gòu)有哪些槽輪機(jī)構(gòu)板形凸輪間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能自動(dòng)找正孔中心和對(duì)正孔軸線的彈性隨動(dòng)架式手腕使軸產(chǎn)生微小位移能自動(dòng)找正孔中心和對(duì)正孔軸線的彈性隨動(dòng)架式手腕使軸產(chǎn)生微小偏移墊圈自動(dòng)裝入工作頭螺母自動(dòng)裝入工作頭槽口鉚接的操作情況舉例：近年來(lái) , 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 更多的企業(yè)都在選擇自動(dòng)化機(jī)械裝配， 如同富士康在近來(lái)三年

4、內(nèi)要增加 100 萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人來(lái)解決員工問(wèn)題。當(dāng)然根據(jù)行業(yè)的不同，自動(dòng)裝配機(jī)的應(yīng)用也自然不同。自動(dòng)裝配機(jī)根據(jù)行業(yè)的不同可分為以下幾種：1. 電子電氣類(lèi) 輕觸開(kāi)關(guān)裝配機(jī)，繼電器自動(dòng)裝配機(jī)，復(fù)位健裝自動(dòng)裝配機(jī)，變壓器自動(dòng)裝配機(jī)等。2. 五金類(lèi) 腳輪自動(dòng)裝配機(jī)，軸承自動(dòng)裝配機(jī)，玩具自動(dòng)裝配機(jī)，齒輪自動(dòng)裝配機(jī)，牙箱自動(dòng)裝配機(jī)等。自動(dòng)裝配機(jī)還應(yīng)用到家電， 汽車(chē)行業(yè)，總而言之，自動(dòng)裝配機(jī)將是工廠工業(yè)化的一種趨勢(shì)。2. 柔性裝配生產(chǎn)線的構(gòu)成，特點(diǎn)，用到的監(jiān)控設(shè)備有哪些構(gòu)成：由數(shù)字化的柔性可重構(gòu)工裝、自動(dòng)化的數(shù)控連接設(shè)備、數(shù)字化的測(cè)量檢驗(yàn)設(shè)備和信息化的集成管理平臺(tái)構(gòu)成的數(shù)字化柔性裝配生產(chǎn)線，是現(xiàn)代裝配的典型特征

5、。特點(diǎn)：一般機(jī)械制造中的裝配線是指人和機(jī)器的有效組合，通過(guò)將生產(chǎn)中的輸送系統(tǒng)、隨行夾具和在線專(zhuān)機(jī)、檢測(cè)設(shè)備等進(jìn)行有機(jī)組合，從而滿足多品種產(chǎn)品的裝配要求，充分體現(xiàn)了設(shè)備靈活性。裝配生產(chǎn)線的應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率縮短了制造周期，但自動(dòng)化生產(chǎn)線的成本較高，主要用于批量生產(chǎn)的行業(yè)，如汽車(chē)行業(yè)。產(chǎn)品型號(hào)多、批量少的特點(diǎn)使得裝配生產(chǎn)線需要在一般機(jī)械產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，具有一定的柔性功能，這樣同一生產(chǎn)線既能用于同型號(hào)同批次， 又能適用于同型號(hào)改進(jìn)改型系列的產(chǎn)品裝配，從而滿足了裝配生產(chǎn)線對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量的要求。監(jiān)控設(shè)備：邏輯控制技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等有型裝備配線的監(jiān)測(cè)及控制等，如下圖所示：傳統(tǒng)的

6、飛機(jī)裝配采用剛性工裝定位、手工制孔連接、基于模擬量傳遞的互換協(xié)調(diào)檢驗(yàn)方法和分散的手工作坊式生產(chǎn)。自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) / 制造 (CAD/CAM)技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)在現(xiàn)代飛機(jī)制造中得到了廣泛的應(yīng)用，飛機(jī)制造進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。在數(shù)字化技術(shù)的推動(dòng)下，飛機(jī)裝配技術(shù)快速發(fā)展，形成了現(xiàn)代飛機(jī)的數(shù)字化柔性裝配模式。數(shù)字化柔性裝配模式具體表現(xiàn)為：在飛機(jī)裝配中，以數(shù)字化的柔性工裝為裝配定位與夾緊平臺(tái)、以先進(jìn)的數(shù)控鉆鉚系統(tǒng)為自動(dòng)連接設(shè)備，以激光跟蹤儀等數(shù)字化測(cè)量裝置為在線檢測(cè)工具，在數(shù)字化的裝配數(shù)據(jù)及數(shù)控程序的協(xié)同驅(qū)動(dòng)下，在集成的數(shù)字化柔性

7、裝配生產(chǎn)線上完成飛機(jī)產(chǎn)品的自動(dòng)化裝配。3. 裝配機(jī)的分類(lèi)，如何實(shí)現(xiàn)裝配過(guò)程分類(lèi)：1) 按被裝配工件在機(jī)器中的流動(dòng)時(shí)間連貫性來(lái)分， 有間隙運(yùn)動(dòng)式裝配機(jī)和連續(xù)運(yùn)動(dòng)式裝配機(jī)。2）按裝配機(jī)中工作位置數(shù)量來(lái)分， 有單工位裝配機(jī)和多工位裝配機(jī)。3）按裝配機(jī)中工件的傳動(dòng)軌跡來(lái)分，有圓形工作臺(tái)式裝配機(jī)和環(huán)形工作臺(tái)式裝配機(jī)。裝配過(guò)程：通常裝配工藝由零件裝入、以各種方式連接、各級(jí)部件裝配、總裝配等等一系列工序和操作組成。經(jīng)加工合格的零件，必要時(shí)在投入裝配前需做好各種準(zhǔn)備工作。在裝配過(guò)程中和裝配之后，要通過(guò)檢測(cè)和調(diào)整以保證零部件的尺寸、形狀和位置關(guān)系。為保證這一切在裝配過(guò)程中應(yīng)分層次、分單元進(jìn)行，尤其是穩(wěn)定平臺(tái)這樣

8、的復(fù)雜產(chǎn)品。另外，不但要有嚴(yán)格的工藝技術(shù)要求，還要有工藝順序要求。工藝的技術(shù)要求和裝配順序由裝配工藝過(guò)程卡提供。1. 零部件定向排列、輸送、擒縱系統(tǒng)將雜亂無(wú)章的零部件按便于機(jī)器自動(dòng)處理的空間方位自動(dòng)定向排列，隨后順利輸送到后續(xù)的擒縱機(jī)構(gòu)，為后續(xù)的機(jī)械手的抓取做準(zhǔn)備。2. 抓取 - 移位 - 放置機(jī)構(gòu)將由擒縱機(jī)構(gòu)定點(diǎn)定位好的零（部件）抓住或用真空吸住，隨后移動(dòng)至另一位置（通常為裝配工作位置）。3. 裝配工作機(jī)構(gòu)指用來(lái)完成裝配工作主動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，如將工件壓入、夾合、螺聯(lián)、卡人、粘合、焊接、鉚合、粘合、焊接于上一零部件。4. 檢測(cè)機(jī)構(gòu)用來(lái)對(duì)上一步裝配好的部件或機(jī)器上一步工作成果進(jìn)行檢測(cè)，如缺零件檢測(cè)、

9、尺寸檢測(cè)、缺損檢測(cè)、功能檢測(cè)、清料檢測(cè)。5. 工件的取出機(jī)構(gòu)用來(lái)將裝配好的合格部件、不合格部件從機(jī)器上分類(lèi)取出的機(jī)構(gòu)。4. 用于裝配作業(yè)機(jī)器人控制器分類(lèi)情況，硬件和軟件的體系結(jié)構(gòu)，國(guó)際上研究發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)器人控制器的設(shè)計(jì)通常分為兩個(gè)階段：功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。功能設(shè)計(jì)階段主要完成控制功能和算法的定義。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段是實(shí)現(xiàn)功能在硬件和軟件上的分布。這一思想隨著機(jī)器人控制器的發(fā)展，而越來(lái)越受到重視。同時(shí)，也為機(jī)器人控制器體系結(jié)構(gòu)的研究確立了一個(gè)總體框架。因此，機(jī)器人控制器可以定義為：完成機(jī)器人控制功能的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 。機(jī)器人控制器的分類(lèi)：發(fā)展現(xiàn)狀：機(jī)器人控制器的研究已經(jīng)由硬件過(guò)渡到軟件、由具體控制器過(guò)渡到通

10、用開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)、由單獨(dú)控制過(guò)渡到多機(jī)協(xié)調(diào)控制。國(guó)外有專(zhuān)門(mén)的研究機(jī)構(gòu)和公司對(duì)機(jī)器人控制器進(jìn)行研究和制造。同時(shí)，也得到國(guó)家相關(guān)部門(mén)和企業(yè)的資助。因此，國(guó)外的機(jī)器人控制器發(fā)展很快，智能水平很高，并且正在進(jìn)行許多開(kāi)創(chuàng)性的研究。歸納起來(lái)主要在兩個(gè)方面： （ 1）機(jī)器人控制器的功能結(jié)構(gòu)，主要是智能控制、多算法融合和性能分析、控制器體系結(jié)構(gòu)；（ 2）控制器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，主要是實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、開(kāi)放結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、多控制器結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)動(dòng)控制器。當(dāng)然，兩者之間在一定范圍內(nèi)是重合進(jìn)行的。國(guó)內(nèi)機(jī)器人控制器的研究比國(guó)外落后很多、差距比較大。目前，主要集中在機(jī)器人控制算法和策略上，而對(duì)控制器體系結(jié)構(gòu)方面的研究非常少。通

11、用交互式圖形化人機(jī)界面的研制。目前，國(guó)外對(duì)機(jī)器人控制器的研究主要集中在功能方面，也即軟件方面的研究和開(kāi)發(fā)。特別是，通用交互式圖形化人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)已越來(lái)越受到重視，它是機(jī)器人技術(shù)實(shí)用化關(guān)鍵技術(shù)之一。目前的人機(jī)交互界面要么是手持操作器和帶操作的示教板，要么是鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)或鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)的固定式菜單和彈出式菜單，相對(duì)在工業(yè)中常用的組態(tài)軟件如 FIX 等圖形化操作要落后的多。 通用交互式圖形化人機(jī)界面開(kāi)發(fā)難度很大，一方面它有賴(lài)于開(kāi)放結(jié)構(gòu)規(guī)范的建立，而目前仍未形成一個(gè)統(tǒng)一的、公認(rèn)的技術(shù)規(guī)范；另一方面是機(jī)器人多樣性和復(fù)雜性決定的如機(jī)器人種類(lèi)不同功能就各異、環(huán)境模型難于統(tǒng)一、控制算法復(fù)雜多樣等等。但是，對(duì)某一類(lèi)型的機(jī)

12、器人，特別是已經(jīng)開(kāi)始實(shí)用化的機(jī)器人，還是比較有益的。通用交互式圖形化人機(jī)界面通常是基于實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，主要包括兩個(gè)部分：開(kāi)發(fā)環(huán)境和應(yīng)用環(huán)境。開(kāi)發(fā)環(huán)境為應(yīng)用環(huán)境提供一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用戶可以根據(jù)自己的要求，在開(kāi)發(fā)環(huán)境下采用交互式圖形界面，組合滿足要求的應(yīng)用程序，并可通過(guò)應(yīng)用環(huán)境編譯為可直接運(yùn)行的程序。5. 微型機(jī)器人舉例說(shuō)明， 介紹國(guó)內(nèi)外最新的研究情況， 列舉應(yīng)用的傳感器類(lèi)型，技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)對(duì)其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)記性介紹說(shuō)明。答：正所謂微型機(jī)械指的是整個(gè)尺寸約為 1mm，器件尺寸精度約為 1m的機(jī)械。尺寸約為普通機(jī)械尺寸的 1/100 ，使用光學(xué)顯微鏡才能觀察得到。利用微機(jī)械技術(shù)的機(jī)器人有如下兩

13、種， (1) 使結(jié)構(gòu)器件微小化、 精密化以提高定位精度，或可以進(jìn)行微細(xì)操作的機(jī)器人， (2) 使機(jī)器人本身微小化的所謂微型機(jī)器人。目前，微型機(jī)器人的發(fā)展到了可觀程度，在美國(guó)麻省理工學(xué)院的展覽大廳里，參觀者感覺(jué)到似乎有一個(gè)小東西走過(guò)地板，躲在椅了下面。這是一臺(tái)名叫摩西的僅有1 立方英寸大小的微型機(jī)器人?？茖W(xué)家設(shè)計(jì)得使它能對(duì)各類(lèi)刺激作出反應(yīng)。摩西身上裝有6 個(gè)圓柱形的超微型攝影鏡頭，并與一個(gè)圖像處理電腦相連。6 個(gè)攝影鏡頭將外部影像匯聚成一幅圖像畫(huà)面。比如桌椅、廊柱等物體和垂直邊緣線條將被顯示出來(lái)，微型機(jī)器人體內(nèi)的電腦， 會(huì)把這些線條圖像進(jìn)行翻譯處理，然后發(fā)出各種步行指令，使摩西在步行時(shí)，不致于碰

14、撞其他物體。人們?nèi)绻蜷_(kāi)燈并發(fā)出些輕微的響動(dòng)，摩西就會(huì)急跑到它能看到的最近的黑暗處，燈光熄滅后，它又會(huì)向著最后聽(tīng)到聲響的地方走去。日本精工埃普森公司開(kāi)發(fā)了重量不到4 克、體積為立方厘米的微型機(jī)器人，這個(gè)機(jī)器人里裝有兩組共96個(gè)微小的驅(qū)動(dòng)芯片、集成電路和水晶振子等手工制作的零件。安裝在眼睛里的光傳感器捕捉光感手電筒等的光，利用光加速行進(jìn)，是自律、自走型。機(jī)器人本身、誘導(dǎo)用的光源和充電器合起來(lái)售價(jià) 7 萬(wàn)日元。由于完全手工制造，一年只生產(chǎn) 10 套，主要是作為玩具。機(jī)器人傳感器分類(lèi)：根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。a. 內(nèi)部傳感器：用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人本身狀態(tài)（如手臂間角度）的傳感器。多

15、為檢測(cè)位置和角度的傳感器。b. 外部傳感器：用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人所處環(huán)境（如是什么物體，離物體的距離有多遠(yuǎn)等）及狀況（如抓取的物體是否滑落）的傳感器。具體有物體識(shí)別傳感器、物體探傷傳感器、接近覺(jué)傳感器、距離傳感器、力覺(jué)傳感器，聽(tīng)覺(jué)傳感器等。發(fā)展趨勢(shì)：微型智能化可以說(shuō)是機(jī)器人未來(lái)的發(fā)展方向，智能機(jī)器人是具有感知、思維和行動(dòng)功能的機(jī)器，是機(jī)構(gòu)學(xué)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、微電子學(xué)、光學(xué)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、仿生學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)的綜合成果。智能機(jī)器人可獲取、處理和識(shí)別多種信息，自主地完成較為復(fù)雜的操作任務(wù)，比一般的工業(yè)機(jī)器人具有更大的靈活性、機(jī)動(dòng)性和更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)于未來(lái)意識(shí)化微型智能機(jī)器人很可能

16、的幾大發(fā)展趨勢(shì)， 在這里概括性地分析如下： 1. 語(yǔ)言交流功能越來(lái)越完美 2. 各種動(dòng)作的完美化 3. 外形越來(lái)越酷似人類(lèi) 4. 邏輯分析能力越來(lái)越強(qiáng) 5. 具備越來(lái)越多樣化功能6.結(jié)合具體應(yīng)用事例，說(shuō)明柔性制造系統(tǒng)（ FMS）構(gòu)成及其關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)狀。答：構(gòu)成：通常包括 4 臺(tái)或更多臺(tái)全自動(dòng)數(shù)控機(jī)床 ( 加工中心與車(chē)削中心等 ) ，由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運(yùn)系統(tǒng)連接起來(lái)，可在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的加工及管理。發(fā)展現(xiàn)狀：柔性制造系統(tǒng) (FMS)系指具有自動(dòng)化程度高的制造系統(tǒng)。目前所談及的 FMS通常是指在批量切削加工中以先進(jìn)的自動(dòng)化和高水平的柔性為目標(biāo)的制造系統(tǒng)。隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品

17、多樣化、低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切， FMS發(fā)展頗為迅速，并且由于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械與控制設(shè)備的發(fā)展，也促使柔性制造技術(shù)日臻成熟，80 年代后，制造業(yè)自動(dòng)化進(jìn)入一個(gè)嶄新時(shí)代，即基于計(jì)算機(jī)的集成制造(CIMS)時(shí)代， FMS已成為各工業(yè)化國(guó)家機(jī)械制造自動(dòng)化的研制發(fā)展重點(diǎn)。80 年代中期以來(lái)， FMS獲得迅猛發(fā)展，幾乎成了生產(chǎn)自動(dòng)化之熱點(diǎn)。一方面是由于單項(xiàng)技術(shù)如 NC加工中心、工業(yè)機(jī)器人、 CAD/CAM、資源管理及高度技術(shù)等的發(fā)展，提供了可供集成一個(gè)整體系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)；另一方面，世界市場(chǎng)發(fā)生了重大變化，由過(guò)去傳統(tǒng)、相對(duì)穩(wěn)定的市場(chǎng)，發(fā)展為動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)，為了從市場(chǎng)中求

18、生存、求發(fā)展，提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求的應(yīng)變能力，人們開(kāi)始探索新的生產(chǎn)方法和經(jīng)營(yíng)模式。近年來(lái)，F(xiàn)MS作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)“哲理”和工廠自動(dòng)化的先進(jìn)模式已為國(guó)際上所公認(rèn)，可以這樣認(rèn)為： FMS是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)，將以往企業(yè)中相互獨(dú)立的工程設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)制造及經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程， 在計(jì)算機(jī)及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個(gè)覆蓋整個(gè)企業(yè)的完整而有機(jī)的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進(jìn)而贏得競(jìng)爭(zhēng)全勝的智能制造系統(tǒng)。 FMS作為當(dāng)今世界制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿科技，為未來(lái)機(jī)構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍(lán)圖，將成為 21 世紀(jì)機(jī)構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。通過(guò)何老師一學(xué)期的講解，我對(duì)自動(dòng)裝配技術(shù)這門(mén)課程更加感興趣了，我始