產(chǎn)品裝配過(guò)程自動(dòng)化

第6章產(chǎn)品裝配過(guò)程自動(dòng)化

本章包括以下內(nèi)容：6.1概述6.2自動(dòng)裝配工藝過(guò)程分析和設(shè)計(jì)6.3自動(dòng)裝配機(jī)6.4自動(dòng)裝配線6.5柔性裝配系統(tǒng)6.6實(shí)例視頻6.1概述6.1.1裝配自動(dòng)化在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性6.1.2裝配自動(dòng)化的進(jìn)展概況6.1.3實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化的途徑6.1.1裝配自動(dòng)化在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性裝配過(guò)程是機(jī)械制造過(guò)程中必不行少的環(huán)節(jié)。人工操作的裝配是一個(gè)勞動(dòng)密集型的過(guò)程。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用，一些典型產(chǎn)品的裝配時(shí)間占總生產(chǎn)時(shí)間的53%左右，是花費(fèi)最多的生產(chǎn)過(guò)程，因此提高裝配效率是制造工業(yè)中急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。6.1.1裝配自動(dòng)化在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性同人工裝配相比，裝配自動(dòng)化〔AssemblyAutomation〕具備如下優(yōu)點(diǎn)：〔1〕裝配效率高，產(chǎn)品生產(chǎn)本錢(qián)下降。尤其是在當(dāng)前機(jī)械加工自動(dòng)化程度不斷得到提高的情況下，裝配效率的提高對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)效率的提高具有更加重要的意義?！?〕自動(dòng)裝配過(guò)程一般在流水線上進(jìn)展，采用各種機(jī)械扮裝置來(lái)完成勞動(dòng)量最大和最繁重的工作，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。6.1.1裝配自動(dòng)化在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性〔3〕不會(huì)因工人疲憊、疏忽、心情、技術(shù)不嫻熟等因素的影響而造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或不穩(wěn)定?！?〕自動(dòng)扮裝配所占用的生產(chǎn)面積比手工裝配完成同樣生產(chǎn)任務(wù)的工作面積要小得多?！?〕在電子、化學(xué)、宇航、國(guó)防等行業(yè)中，很多裝配操作需要特殊環(huán)境，人類(lèi)難以進(jìn)入或非常危急，只有自動(dòng)扮裝配才能保障生產(chǎn)安全。6.1.1裝配自動(dòng)化在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展和進(jìn)步，在機(jī)械制造業(yè)，CNC，F(xiàn)MC，F(xiàn)MS的消失逐步取代了傳統(tǒng)的制造技術(shù)，它們不僅具備高度自動(dòng)化的加工力量，而且具有對(duì)加工對(duì)象的敏捷性。假設(shè)只有加工技術(shù)的現(xiàn)代化，沒(méi)有裝配技術(shù)的自動(dòng)化，F(xiàn)MS就成了自動(dòng)化孤島。裝配自動(dòng)化的意義還在于它是CIMS的重要組成局部。6.1.2裝配自動(dòng)化的進(jìn)展概況自動(dòng)裝配系統(tǒng)大致經(jīng)受了3個(gè)進(jìn)展階段。第一個(gè)階段是采用如圖6.1所示的傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)環(huán)掌握單元。例如，操作程序由安排軸把操作時(shí)間運(yùn)動(dòng)行程信息都記錄在凸輪上。6.1.2裝配自動(dòng)化的進(jìn)展概況其次個(gè)階段的自動(dòng)裝配系統(tǒng)如圖6.2所示。掌握單元承受了預(yù)調(diào)挨次掌握器，或者承受可編程序掌握器，操作時(shí)間安排和運(yùn)動(dòng)行程擺脫了機(jī)械剛性的掌握方法。由于承受微電子器件，各種信息都編制在掌握程序中，不僅調(diào)整便利，而且提高了系統(tǒng)的牢靠性。6.1.2裝配自動(dòng)化的進(jìn)展概況

6.1.2裝配自動(dòng)化的進(jìn)展概況進(jìn)展到第三階段，產(chǎn)生了所謂的裝配伺服系統(tǒng)〔AssemblyServoSystem〕。掌握單元配備了帶有智能電子計(jì)算機(jī)的可編程序掌握器，能發(fā)出轉(zhuǎn)變操作挨次的信號(hào)，依據(jù)程序給出的命令和反響信息，使操作條件或動(dòng)作維持在設(shè)計(jì)的最正確狀態(tài)。這種自動(dòng)裝配系統(tǒng)如圖6.3所示。6.1.2裝配自動(dòng)化的進(jìn)展概況

6.1.2裝配自動(dòng)化的進(jìn)展概況對(duì)于周密零件的自動(dòng)裝配，必需提高夾具的定位精度和裝配工具的柔順性。為提高定位精度，可承受帶有主動(dòng)自適應(yīng)反響的位置掌握器，通過(guò)光電傳感視覺(jué)設(shè)備、接觸壓力傳感器等對(duì)零件的定位誤差進(jìn)展測(cè)量，并承受計(jì)算機(jī)掌握的伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)展修正，這種伺服裝配工具和夾具可進(jìn)展周密裝配。目前，定位精度為0.01mm的自動(dòng)裝配機(jī)已得以應(yīng)用。6.1.2裝配自動(dòng)化的進(jìn)展概況產(chǎn)品更新周期的縮短，要求自動(dòng)裝配系統(tǒng)〔AutomaticAssemblySystem〕具有柔性響應(yīng)。20世紀(jì)80年月消失了柔性裝配系統(tǒng)〔FlexibleAssemblySystem，F(xiàn)AS〕。FAS是一種計(jì)算機(jī)掌握的自動(dòng)裝配系統(tǒng)，它的主要組成是裝配中心〔AssemblyCenter〕和裝配機(jī)器人〔AssemblyRobot〕，使裝配過(guò)程通過(guò)傳感技術(shù)和自動(dòng)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了無(wú)人操作。具有各種不同構(gòu)造力量和智能的裝配機(jī)器人是FAS的主要特征。6.1.2裝配自動(dòng)化的進(jìn)展概況柔性裝配是自動(dòng)裝配技術(shù)的進(jìn)展方向，承受柔性裝配不僅可提高生產(chǎn)率、降低本錢(qián)、保證產(chǎn)品質(zhì)量全都性，更重要的是能提高適應(yīng)多品種小批量的產(chǎn)品應(yīng)變力量。今后一段時(shí)間內(nèi)，裝配自動(dòng)化技術(shù)將主要向以下兩方面進(jìn)展?！?〕與近代根底技術(shù)相互結(jié)合、滲透，提高自動(dòng)裝配裝置的性能?！?〕進(jìn)一步提高裝配的柔性，大力進(jìn)展柔性裝配系統(tǒng)FAS。

6.1.3實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化的途徑

〔1〕產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮自動(dòng)裝配的工藝性。產(chǎn)品的構(gòu)造、數(shù)量和可操作性打算了裝配過(guò)程、傳輸方式和裝配方法。機(jī)械制造的一個(gè)明確的原則就是“部件和產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)能夠以最低的本錢(qián)進(jìn)展裝配”。因此，在不影響使用性能和制造本錢(qián)的前提下，合理改進(jìn)產(chǎn)品構(gòu)造往往可以極大地自降低動(dòng)裝配的難度和本錢(qián)。6.1.3實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化的途徑

工業(yè)興旺的國(guó)家已廣泛推行便于裝配的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則〔DesignforAssembly〕。該準(zhǔn)則主要包含兩方面的內(nèi)容：一是盡量削減產(chǎn)品中的單個(gè)零件的數(shù)量，如圖6.4所示，構(gòu)造方面的一個(gè)區(qū)分是分立方式還是集成方式，集成方式可以實(shí)現(xiàn)元件最少，修理也便利。二是改善產(chǎn)品零件的構(gòu)造工藝性，層疊式和鳥(niǎo)巢式的構(gòu)造〔如圖6.5所示〕對(duì)于自動(dòng)扮裝配是有利的。6.1.3實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化的途徑

6.1.3實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化的途徑

〔2〕爭(zhēng)論和開(kāi)發(fā)新的裝配工藝和方法。必需對(duì)自動(dòng)裝配技術(shù)和工藝進(jìn)展深入的爭(zhēng)論，留意爭(zhēng)論和開(kāi)發(fā)自動(dòng)化程度不一的各種裝配方法。如對(duì)某些產(chǎn)品，爭(zhēng)論利用機(jī)器人、剛性的自動(dòng)扮裝配設(shè)備與人工結(jié)合等方法，而不盲目追求全盤(pán)自動(dòng)化，這樣有利于得到最正確經(jīng)濟(jì)效益。此外，還應(yīng)加強(qiáng)根底爭(zhēng)論，如對(duì)合理協(xié)作間隙或過(guò)盈量確實(shí)定及掌握方法，裝配生產(chǎn)的組織與治理等，開(kāi)發(fā)新的裝配工藝和技術(shù)。6.1.3實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化的途徑

〔3〕設(shè)計(jì)制造自動(dòng)裝配設(shè)備和裝配機(jī)器人。要實(shí)現(xiàn)裝配過(guò)程的自動(dòng)化，就必需制造裝配機(jī)器人或者剛性的自動(dòng)裝配設(shè)備。裝配機(jī)器人是將來(lái)柔性自動(dòng)扮裝配的重要工具，是自動(dòng)裝配系統(tǒng)最重要的組成局部。各種形式和規(guī)格的裝配機(jī)器人正在取代人的勞動(dòng)，特殊是對(duì)人的安康有害的操作以及特殊環(huán)境〔如高輻射區(qū)或需要高清潔度的區(qū)域〕中進(jìn)展的工作。6.1.3實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化的途徑

剛性自動(dòng)裝配設(shè)備的設(shè)計(jì)，應(yīng)依據(jù)裝配產(chǎn)品的簡(jiǎn)單程度和生產(chǎn)率的要求而定。一般三個(gè)以下的零件裝配可以在單工位裝配設(shè)備上完成，超過(guò)三個(gè)以上的零件裝配則在多工位裝配設(shè)備上完成。自動(dòng)裝配設(shè)備必需具備高牢靠性，研制階段必需進(jìn)展充分的工藝試驗(yàn)，確保裝配過(guò)程自動(dòng)化形式和范圍的合理性。6.2自動(dòng)裝配工藝過(guò)程分析和設(shè)計(jì)6.2.1自動(dòng)裝配條件下的構(gòu)造工藝性6.2.2自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)的一般要求6.2.3自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)〔書(shū)中解釋〕6.2.1自動(dòng)裝配條件下的構(gòu)造工藝性構(gòu)造工藝性是指產(chǎn)品和零件在保證使用性能的前提下，力求能夠承受生產(chǎn)率高、勞動(dòng)量小、材料消耗少和生產(chǎn)本錢(qián)低的方法制造出來(lái)。自動(dòng)裝配工藝性好的產(chǎn)品零件，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定向、自動(dòng)供料、簡(jiǎn)扮裝配設(shè)備、降低生產(chǎn)本錢(qián)。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)承受便于自動(dòng)裝配的工藝性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，以提高產(chǎn)品的裝配質(zhì)量和工作效率。6.2.1自動(dòng)裝配條件下的構(gòu)造工藝性在自動(dòng)裝配條件下，零件的構(gòu)造工藝性應(yīng)符合便于自動(dòng)供料、自動(dòng)傳送和自動(dòng)裝配三項(xiàng)設(shè)計(jì)原則。1.便于自動(dòng)供料2.利于零件自動(dòng)傳送3.利于自動(dòng)裝配作業(yè)1.便于自動(dòng)供料自動(dòng)供料包括零件的上料、定向、輸送、分別等過(guò)程的自動(dòng)化。為使零件有利于自動(dòng)供料，產(chǎn)品的零件構(gòu)造應(yīng)符合以下各項(xiàng)要求?！?〕零件的幾何外形力求對(duì)稱(chēng)，便于定向處理?！?〕假設(shè)零件由于產(chǎn)品本身構(gòu)造要求不能對(duì)稱(chēng)，則應(yīng)使其不對(duì)稱(chēng)程度合理擴(kuò)大，以便于自動(dòng)定向。如質(zhì)量、外形、尺寸等的不對(duì)稱(chēng)性?！?〕零件的一端做成圓弧形，這樣易于導(dǎo)向?！?〕某些零件自動(dòng)供料時(shí)，必需防止鑲嵌在一起。如有通槽的零件，具有一樣內(nèi)外錐度外表時(shí)，應(yīng)使內(nèi)外錐度不等，防止套入“卡住”。2.利于零件自動(dòng)傳送裝配根底件和幫助裝配根底件的自動(dòng)傳送，包括給料裝置至裝配工位以及裝配工位之間的傳送。其具體要求如下所述。〔1〕為易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳送，零件除具有裝配基準(zhǔn)面以外，還需考慮裝夾基準(zhǔn)面，供傳送裝置裝夾或支承?！?〕零部件的構(gòu)造應(yīng)帶有加工的面和孔，供傳送中定位?！?〕零件外形應(yīng)簡(jiǎn)潔、規(guī)章、尺寸小、重量輕。3.利于自動(dòng)裝配作業(yè)〔1〕零件的尺寸公差及外表幾何特征應(yīng)保證按完全互換的方法進(jìn)展裝配?！?〕零件數(shù)量盡可能少〔如圖6.6所示〕，同時(shí)應(yīng)削減緊固件的數(shù)量。3.利于自動(dòng)裝配作業(yè)〔3〕盡量削減螺紋聯(lián)接，承受適應(yīng)自動(dòng)裝配條件的聯(lián)接方式，如承受粘接、過(guò)盈、焊接等。〔4〕零件上盡可能承受定位凸緣，以減少自動(dòng)裝配中的測(cè)量工作，如將壓協(xié)作的光軸用階梯軸代替等。3.利于自動(dòng)裝配作業(yè)〔5〕根底件設(shè)計(jì)應(yīng)為自動(dòng)裝配的操作留有足夠的位置。例如自動(dòng)旋入螺釘時(shí)，必需為裝配工具留有足夠的自由空間，如圖6.7所示。3.利于自動(dòng)裝配作業(yè)〔6〕零件的材料假設(shè)為易碎材料，宜用塑料代替。〔7〕為便于裝配，零件裝配外表應(yīng)增加幫助定位面，如圖6.8所示。3.利于自動(dòng)裝配作業(yè)〔8〕最大限度地承受標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，這樣不僅可以削減機(jī)械加工，而且可以加大裝配工藝的重復(fù)性?！?〕避開(kāi)承受易纏住或易套在一起的零件構(gòu)造，不得已時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)牢靠的定向隔離裝置。3.利于自動(dòng)裝配作業(yè)〔10〕產(chǎn)品的構(gòu)造應(yīng)能以最簡(jiǎn)潔的運(yùn)動(dòng)把零件安裝到基準(zhǔn)零件上去。最好是使零件沿同一個(gè)方向安裝到根底件上去，這樣在裝配時(shí)沒(méi)有必要轉(zhuǎn)變根底件的方向，以削減安裝工作量?！?1〕假設(shè)裝配時(shí)協(xié)作的外表不能成功地用作基準(zhǔn)，則在這些外表的相對(duì)位置必需給出公差，且使在此公差條件下基準(zhǔn)誤差對(duì)協(xié)作外表的位置影響最小。6.2.2自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)的一般要求自動(dòng)裝配工藝比人工裝配工藝設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單得多，通過(guò)手工裝配很簡(jiǎn)潔完成的工作，有時(shí)承受自動(dòng)裝配卻要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)與掌握系統(tǒng)。因此，為使自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)先進(jìn)牢靠，經(jīng)濟(jì)合理，在設(shè)計(jì)中應(yīng)留意如下幾個(gè)問(wèn)題?！?〕自動(dòng)裝配工藝的節(jié)拍?！?〕除正常傳送外宜避開(kāi)或削減裝配根底件的位置變動(dòng)。6.2.2自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)的一般要求〔3〕合理選擇裝配基準(zhǔn)面?！?〕對(duì)裝配零件進(jìn)展分類(lèi)?！?〕關(guān)鍵件和簡(jiǎn)單件的自動(dòng)定向?！?〕易纏繞零件的定量隔離?！?〕周密協(xié)作副要進(jìn)展分組選配?！?〕裝配自動(dòng)化程度確實(shí)定?！矔?shū)中解釋〕

〔1〕自動(dòng)裝配工藝的節(jié)拍自動(dòng)裝配設(shè)備中，多工位剛性傳送系統(tǒng)多承受同步方式，故有多個(gè)裝配工位同時(shí)進(jìn)行裝配作業(yè)。為使各工位工作協(xié)調(diào)，并提高裝配工位和生產(chǎn)場(chǎng)地的效率，必需要求各工位裝配工作節(jié)拍同步。〔2〕宜避開(kāi)或削減裝配根底件的位置變動(dòng)自動(dòng)裝配過(guò)程是將裝配件按規(guī)定挨次和方向裝到裝配根底件上。通常，裝配根底件需要在傳送裝置上自動(dòng)傳送，并要求在每個(gè)裝配工位上準(zhǔn)確定位。因此，在自動(dòng)裝配過(guò)程中，應(yīng)盡量削減裝配根底件的位置變動(dòng)，如翻身、轉(zhuǎn)位、升降等動(dòng)作，以避開(kāi)重新定位?！?〕合理選擇裝配基準(zhǔn)面裝配基準(zhǔn)面通常是精加工面或是面積大的協(xié)作面，同時(shí)應(yīng)考慮裝配夾具所必需的裝夾面和導(dǎo)向面。只有合理選擇裝配基準(zhǔn)面，才能保證裝配定位精度。〔4〕對(duì)裝配零件進(jìn)展分類(lèi)多數(shù)裝配件是一些外形比較規(guī)章、簡(jiǎn)潔分類(lèi)分組的零件。按幾何特性，零件可分為軸類(lèi)、套類(lèi)、平板類(lèi)和小雜件四類(lèi)。再依據(jù)尺寸比例，每類(lèi)又分為長(zhǎng)件、短件、均勻件三組。經(jīng)分類(lèi)分組后，可承受相應(yīng)的料斗裝置實(shí)現(xiàn)裝配件的自動(dòng)供料?！?〕關(guān)鍵件和簡(jiǎn)單件的自動(dòng)定向外形比較規(guī)章的多數(shù)裝配件可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供料和自動(dòng)定向。對(duì)于一些自動(dòng)定向特別困難的關(guān)鍵件和簡(jiǎn)單件，為不使自動(dòng)定向機(jī)構(gòu)過(guò)分簡(jiǎn)單，采用手工定向或逐個(gè)裝入的方式，在經(jīng)濟(jì)上更合理?！?〕周密協(xié)作副要進(jìn)展分組選配自動(dòng)裝配中周密協(xié)作副的裝配由選配來(lái)保證，依據(jù)協(xié)作副的協(xié)作要求〔如協(xié)作尺寸、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等〕來(lái)確定分組選配，一般可分3～20組。分組數(shù)多，協(xié)作精度越高，選配、分組、儲(chǔ)料的機(jī)構(gòu)越簡(jiǎn)單，占用車(chē)間的面積和空間尺寸也越大。因此，一般分組不宜太多。6.2.3自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)過(guò)程1.產(chǎn)品分析和裝配階段的劃分2.根底件的選擇3.對(duì)裝配零件的質(zhì)量要求4.擬定自動(dòng)裝配工藝過(guò)程5.確定自動(dòng)裝配工藝的工位數(shù)量6.確定各裝配工序時(shí)間7.自動(dòng)裝配工藝的工序集中8.自動(dòng)裝配工藝過(guò)程的檢測(cè)工序6.3自動(dòng)裝配機(jī)裝配機(jī)是一種按肯定時(shí)間節(jié)拍工作的機(jī)械化的裝配設(shè)備，有時(shí)也需要手工裝配與之協(xié)作。裝配機(jī)所完成的任務(wù)是把協(xié)作件往根底件上安裝，并把完成的部件或產(chǎn)品取下來(lái)。隨著自動(dòng)化的向前進(jìn)展，裝配工作〔包括至今為止仍舊靠手工完成的工作〕可以利用機(jī)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)生了一種自動(dòng)化的裝配機(jī)械，即實(shí)現(xiàn)了裝配自動(dòng)化。6.3自動(dòng)裝配機(jī)自動(dòng)裝配機(jī)械按類(lèi)型分，可分為單工位裝配機(jī)與多工位裝配機(jī)兩種。為了解決中小批量生產(chǎn)中的裝配問(wèn)題，人們進(jìn)一步制造了可編程的自動(dòng)扮裝配機(jī)，即裝配機(jī)器人。它的應(yīng)用不再是只能?chē)?yán)格地適應(yīng)一種產(chǎn)品的裝配，而是能夠通過(guò)調(diào)整完成相像的裝配任務(wù)。6.3.l單工位自動(dòng)裝配機(jī)6.3.2多工位自動(dòng)裝配機(jī)6.3.3工位間傳送方式6.3.4裝配機(jī)器人6.3.l單工位自動(dòng)裝配機(jī)單工位裝配機(jī)是指這樣的裝配機(jī)：它只有單一的工位，沒(méi)有傳送工具的介入，只有一種或幾種裝配操作。這種裝配機(jī)的應(yīng)用多限于只由幾個(gè)零件組成而且不要求有簡(jiǎn)單的裝配動(dòng)作的簡(jiǎn)潔部件。在這種裝配機(jī)上同時(shí)進(jìn)展幾個(gè)方向的裝配是可能的而且是常常使用的方法。這種裝配機(jī)的工作效率可到達(dá)每小時(shí)30～12023個(gè)裝配動(dòng)作。6.3.l單工位自動(dòng)裝配機(jī)單工位裝配機(jī)在一個(gè)工位上執(zhí)行一種或幾種操作，沒(méi)有根底件的傳送，比較適合于在基礎(chǔ)件的上方定位并進(jìn)展裝配操作。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)潔，可以裝配最多由6個(gè)零件組成的部件。通常適用于兩到三個(gè)零部件的裝配，裝配操作必需按挨次進(jìn)展。6.3.l單工位自動(dòng)裝配機(jī)這種裝配機(jī)的典型應(yīng)用范圍是電子工業(yè)和周密工具行業(yè)，例如接觸器的裝配。這種裝配機(jī)用于螺釘旋入、壓入聯(lián)接的例子如圖6.12所示。6.3.2多工位自動(dòng)裝配機(jī)對(duì)三個(gè)零件以上的產(chǎn)品通常用多工位裝配機(jī)進(jìn)展裝配，裝配操作由各個(gè)工位分別擔(dān)當(dāng)。多工位裝配機(jī)需要設(shè)置工件傳送系統(tǒng)，傳送系統(tǒng)一般有回轉(zhuǎn)式或直進(jìn)式兩種。如圖6.13所示為供料設(shè)備在回轉(zhuǎn)式自動(dòng)裝配機(jī)上的兩種不同布置。對(duì)進(jìn)料設(shè)備的具體布置是由零件的定位和供料方向打算的，因此有不同的空間需求。6.3.2多工位自動(dòng)裝配機(jī)

6.3.2多工位自動(dòng)裝配機(jī)如圖6.13〔a〕所示表示零件定位和進(jìn)料方向是全都的，承受這種布置時(shí)，進(jìn)料軌道可以通過(guò)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的中心。如圖6.13〔b〕所示表示零件定位和進(jìn)料方向成90°夾角，承受這種布置時(shí)，進(jìn)料軌道應(yīng)放在與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)相切的位置，以便保持零件的正確裝配位置?；剞D(zhuǎn)式布置會(huì)形成回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上假設(shè)干閑置工位，直進(jìn)式傳送設(shè)備也有類(lèi)似的狀況。6.3.2多工位自動(dòng)裝配機(jī)多工位自動(dòng)裝配機(jī)的掌握一般有行程掌握和時(shí)間掌握兩種。行程掌握常常承受標(biāo)準(zhǔn)氣動(dòng)元件，其優(yōu)點(diǎn)是大多數(shù)元件可重復(fù)使用。如圖6.14所示為一臺(tái)簡(jiǎn)潔的氣動(dòng)回轉(zhuǎn)式多工位裝配機(jī)示意圖。6.3.2多工位自動(dòng)裝配機(jī)該裝配機(jī)由氣動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，包括回轉(zhuǎn)式工作臺(tái)、兩零件進(jìn)料工位和一臺(tái)沖壓機(jī)。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的多工位裝配機(jī)，常用安排軸凸輪掌握裝配機(jī)的動(dòng)作，屬于時(shí)間掌握。很多自動(dòng)裝配機(jī)以電動(dòng)機(jī)為主結(jié)合氣動(dòng)裝置。傳送裝置通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，而處理裝置、進(jìn)料裝置是氣動(dòng)的?；剞D(zhuǎn)式裝配機(jī)中較典型的形式是槽輪或凸輪驅(qū)動(dòng)。6.3.3工位間傳送方式裝配根底件在工位間的傳送方式有連續(xù)傳送和間歇傳送兩類(lèi)。如圖6.15所示為帶往復(fù)式裝配工作頭的連續(xù)傳送方式。6.3.3工位間傳送方式裝配根底件連續(xù)傳送，工位上裝配的工作頭也隨之同步移動(dòng)。對(duì)直線型傳送裝置，工作頭需作往復(fù)移動(dòng)；對(duì)回轉(zhuǎn)式傳送裝置，工作頭需作往復(fù)回轉(zhuǎn)。裝配過(guò)程中，工件連續(xù)恒速傳送，裝配作業(yè)與傳送過(guò)程重合，故生產(chǎn)速度高，節(jié)奏性強(qiáng)，但裝配時(shí)工作頭和工件之間相對(duì)定位有肯定困難。目前除小型簡(jiǎn)潔工件承受連續(xù)傳送方式外，一般都使用間歇式傳送方式。6.3.3工位間傳送方式間歇傳送中，裝配根底件由傳送裝置按節(jié)拍時(shí)間進(jìn)展傳送，裝配對(duì)象停在裝配工位上進(jìn)行裝配，作業(yè)一完成即傳送至下一工位，便于承受固定式裝配機(jī)械，避開(kāi)裝配作業(yè)受傳送平穩(wěn)性的影響。按節(jié)拍時(shí)間特征，間歇傳送方式又可以分為同步傳送和非同步傳送兩種。6.3.3工位間傳送方式間歇傳送大多數(shù)是同步傳送，即各工位上的裝配件每隔肯定的節(jié)拍時(shí)間都同時(shí)向下一工位移動(dòng)。對(duì)小型工件來(lái)說(shuō)，由于裝配夾具比較輕小，傳送時(shí)間可以取得很短，因此有用上對(duì)小型工件和節(jié)拍小于十幾秒的大局部制品的裝配，可實(shí)行這種固定節(jié)拍的同步傳送方式。6.3.3工位間傳送方式非同步傳送方式不但允許各工位速度有所波動(dòng)，而且可以把不同節(jié)拍的工序組織在一個(gè)裝配線中，使平均裝配速度趨于提高，而且個(gè)別工位消失短時(shí)間可以修復(fù)的故障時(shí)不會(huì)影響全線工作，設(shè)備利用率也得以提高，適用于操作比較簡(jiǎn)單而又包括手工工位的裝配線。實(shí)際使用的裝配線中，各工位完全自動(dòng)化常常是沒(méi)有必要的，因技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的緣由，多數(shù)以承受一些手工工位較為合理，因而非同步傳送方式承受得越來(lái)越多。6.3.4裝配機(jī)器人一般來(lái)說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)裝配工作，可以用人工、專(zhuān)用裝配機(jī)械和機(jī)器人三種方式。假設(shè)以裝配速度來(lái)比較，人工和機(jī)器人都不及專(zhuān)用裝配機(jī)械。假設(shè)裝配作業(yè)內(nèi)容轉(zhuǎn)變頻繁，那么承受機(jī)器人的投資將要比專(zhuān)用裝配機(jī)械經(jīng)濟(jì)。此外，對(duì)于大量、高速生產(chǎn)，承受專(zhuān)用裝配機(jī)械最有利。但對(duì)于大件、多品種、小批量、人力又不能勝任的裝配工作，則承受機(jī)器人最適宜。6.3.4裝配機(jī)器人能適應(yīng)自動(dòng)裝配作業(yè)需要的機(jī)器人應(yīng)具有工作速度和牢靠性高、通用性強(qiáng)、操作和修理簡(jiǎn)潔、人工簡(jiǎn)潔介入，以及本錢(qián)及售價(jià)低、經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)。裝配機(jī)器人可分為非伺服型和伺服型兩大類(lèi)。非伺服型裝配機(jī)器人指機(jī)器人的每個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)通過(guò)可調(diào)擋塊由人工設(shè)定，因而每個(gè)程序的可能運(yùn)動(dòng)數(shù)目是坐標(biāo)數(shù)的兩倍。6.3.4裝配機(jī)器人伺服型裝配機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)完全由計(jì)算機(jī)控制，在一個(gè)程序內(nèi)，理論上可有幾千種運(yùn)動(dòng)。伺服型裝配機(jī)器人不需要調(diào)整終點(diǎn)擋塊，不管程序轉(zhuǎn)變多少，都很簡(jiǎn)潔執(zhí)行。非伺服型和伺服型裝配機(jī)器人都是微處理器掌握的。在非伺服機(jī)器人中，它掌握的只是動(dòng)作的挨次；而對(duì)伺服機(jī)器人，每一個(gè)動(dòng)作、功能和操作都是由微處理器掌握的。6.3.4裝配機(jī)器人機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，傳統(tǒng)上的做法是伺服型承受液壓的，非伺服型承受氣動(dòng)的?，F(xiàn)在的趨勢(shì)是用電氣系統(tǒng)作為主驅(qū)動(dòng)，特別是新型機(jī)器人。只有一些大功率的機(jī)器人現(xiàn)在和將來(lái)都要用液壓驅(qū)動(dòng)。氣動(dòng)系統(tǒng)裝配質(zhì)量較小、功率較小、噪聲較小、潔凈、構(gòu)造緊湊，對(duì)柔性裝配系統(tǒng)〔FAS〕來(lái)說(shuō)更為適宜。非伺服型承受可調(diào)終點(diǎn)擋塊，能獲得很高的精度，因此可應(yīng)用它進(jìn)展周密調(diào)整。6.3.4裝配機(jī)器人如圖6.16所示為SCARA型裝配機(jī)器人外形圖，這種機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)裝配領(lǐng)域。裝配機(jī)器人的掌握方式有點(diǎn)位式、軌跡式、力〔力矩〕掌握方式和智能掌握方式等。6.3.4裝配機(jī)器人裝配機(jī)器人主要的掌握方式是點(diǎn)位式和力〔力矩〕掌握方式。對(duì)于點(diǎn)位式而言，要求裝配機(jī)器人能準(zhǔn)確掌握末端執(zhí)行器的工作位置，這種方式比較簡(jiǎn)單。力〔力矩〕掌握方式要求裝配機(jī)器人在工作時(shí)，除了需要準(zhǔn)確定位外，還要求使用適度的力和力矩進(jìn)展工作，裝配機(jī)器人系統(tǒng)中必需有力〔力矩〕傳感器。6.4自動(dòng)裝配線6.4.1自動(dòng)裝配線的概念和組合方式6.4.2自動(dòng)裝配線對(duì)輸送系統(tǒng)的要求6.4.3自動(dòng)裝配線與手工裝配點(diǎn)的集成6.4.1自動(dòng)裝配線的概念和組合方式自動(dòng)裝配線是在流水線的根底上漸漸發(fā)展起來(lái)的機(jī)電一體化系統(tǒng)，是綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)等技術(shù)，將多臺(tái)裝配機(jī)組合，然后用自動(dòng)輸送系統(tǒng)將裝配機(jī)相連接而構(gòu)成的。它不僅要求各種加工裝置能自動(dòng)完成各道工序及工藝過(guò)程，而且要求在裝卸工件、定位夾緊、工件在工序間的輸送甚至包裝都能自動(dòng)進(jìn)展。6.4.1自動(dòng)裝配線的概念和組合方式自動(dòng)裝配線的組合方式有剛性的和松散的兩種形式。假設(shè)將零件或隨行夾具由一個(gè)輸送裝置直接從一臺(tái)裝配機(jī)送到另一臺(tái)裝配機(jī)，就是剛性組合，但是，應(yīng)盡可能避開(kāi)承受剛性組合方式。松散式組合需要進(jìn)展各輸送系統(tǒng)之間的相互連接，輸送系統(tǒng)要在各裝配機(jī)之間有肯定的敏捷性和適當(dāng)?shù)木彌_作用，自動(dòng)裝配線應(yīng)盡可能承受松散式組合。這樣，當(dāng)單臺(tái)機(jī)器發(fā)生故障時(shí)，可避開(kāi)整個(gè)生產(chǎn)線停工。6.4.2自動(dòng)裝配線對(duì)輸送系統(tǒng)的要求自動(dòng)裝配線對(duì)其輸送系統(tǒng)有以下兩個(gè)根本要求.〔1〕產(chǎn)品或組件在輸送中能夠保持它的排列狀態(tài)?！?〕輸送系統(tǒng)有肯定的緩沖量。假設(shè)裝配的零件和組件在輸送過(guò)程中不能保持規(guī)定的排列狀態(tài)，則必需重新排列。但對(duì)于裝配組件的重排列，在形式和準(zhǔn)確度方面，一般是很難到達(dá)的，而且重排列要增加本錢(qián)，并可能導(dǎo)致工序中消失故障，因此要盡量避開(kāi)重排列。6.4.2自動(dòng)裝配線對(duì)輸送系統(tǒng)的要求如圖6.17〔a〕所示中，部件能以一個(gè)工件排列形式被輸送，無(wú)隨行夾具，可保持它的排列狀態(tài)；在輸送中，假設(shè)需要工件保持有次序的位置，那么，就要設(shè)計(jì)隨行夾具。隨行夾具在裝配操作中沒(méi)有作用，只是簡(jiǎn)潔地固定工件或部件，使有次序的位置不會(huì)喪失。如圖6.18所示為一個(gè)簡(jiǎn)潔的隨行夾具，它適用于如圖6.17〔b〕所示的組件。使用隨行夾具時(shí)，需要輸送系統(tǒng)具有向前和返回的布置。6.4.2自動(dòng)裝配線對(duì)輸送系統(tǒng)的要求

6.4.2自動(dòng)裝配線對(duì)輸送系統(tǒng)的要求對(duì)于較大的組件，靠輸送機(jī)輸送帶的長(zhǎng)度不能到達(dá)要求的緩沖容量時(shí)，可以使用多層緩沖器。為了增大裝配線的利用率，不僅需要在輸送帶上載有緩沖零件的隨行夾具，而且也要在緩沖返回運(yùn)動(dòng)中輸送帶上載有空的隨行夾具，這樣才能保證在其次臺(tái)裝配機(jī)上發(fā)生短期故障時(shí)第一臺(tái)裝配機(jī)不因缺少空的隨行夾具而停頓工作。6.4.2自動(dòng)裝配線對(duì)輸送系統(tǒng)的要求

如圖6.19所示為一臺(tái)回轉(zhuǎn)式裝配機(jī)和一臺(tái)直進(jìn)式裝配機(jī)的聯(lián)合布置的工作方式。6.4.2自動(dòng)裝配線對(duì)輸送系統(tǒng)的要求

如圖6.19所示，裝配機(jī)Ⅰ上裝配的組件，由移位裝置將它傳送到α位置。氣缸將組件從α位置移到輸送帶上輸送走。裝配機(jī)Ⅱ的處理裝置將輸送系統(tǒng)端部b位置的組件移動(dòng)，并放入裝配機(jī)Ⅱ的隨行夾具內(nèi)。此時(shí)，氣缸將空的隨行夾具載體橫向推在輸送系統(tǒng)返回輸送帶上，通過(guò)橫向運(yùn)動(dòng)回到端部的承載工位。6.4.3自動(dòng)裝配線與手工裝配點(diǎn)的集成在自動(dòng)裝配線內(nèi)常常參加手工裝配點(diǎn)，這是由于零件的設(shè)計(jì)或定向定位的緣由，這些零件不能自動(dòng)排列、自動(dòng)供料，必需要以手動(dòng)方法來(lái)操作；或由于裝配工作有很簡(jiǎn)單的操作，承受自動(dòng)化很不經(jīng)濟(jì)，必需設(shè)置不同構(gòu)造的手工裝配點(diǎn)。1.供給零件的手工裝配點(diǎn)2.手工裝配工作點(diǎn)1.供給零件的手工裝配點(diǎn)手工排列和手動(dòng)供料，提高了裝配線的可靠性，但對(duì)循環(huán)時(shí)間短于5s的裝配機(jī)，工人很難適應(yīng)這樣的節(jié)奏。為從固定的周期中獲得有限量的敏捷性，就必需在自開(kāi)工位的前面安裝適宜的設(shè)備。如圖6.20所示為三種不同的設(shè)計(jì)方案。1.供給零件的手工裝配點(diǎn)

1.供給零件的手工裝配點(diǎn)如圖6.20〔a〕所示為在一臺(tái)回轉(zhuǎn)式裝配機(jī)前面的手開(kāi)工位處，連接一臺(tái)具有較大數(shù)量的其次分度臺(tái)，此分度臺(tái)和裝配機(jī)的分度裝置按次序進(jìn)行工作。工人將待處理件手工放在分度臺(tái)的零件夾具內(nèi)，然后裝配機(jī)的移置機(jī)構(gòu)將此零件移動(dòng)放入裝配機(jī)的夾具內(nèi)。在其次分度臺(tái)內(nèi)，排列肯定數(shù)量的隨行夾具，在手工放置零件和自動(dòng)移置零件之間就形成了肯定的緩沖效應(yīng)，工人在工作節(jié)奏上可得到肯定的自由度。1.供給零件的手工裝配點(diǎn)假設(shè)手工處理的零件能通過(guò)輸送帶由移置機(jī)構(gòu)輸送到取出點(diǎn)而不會(huì)轉(zhuǎn)變已排列的位置，那么裝配機(jī)前面安裝輸送帶即可不受節(jié)奏約束，工人即可由于緩沖效應(yīng)而得到肯定程度的自由度。如圖6.20〔b〕所示，在手工放置零件的操作點(diǎn)和裝配機(jī)的自動(dòng)移置零件之間有緩沖區(qū)。1.供給零件的手工裝配點(diǎn)如圖6.20〔c〕所示，工人將積存的零件排列在槽式料斗內(nèi)，為獲得緩沖效應(yīng)，在一臺(tái)旋轉(zhuǎn)裝置上排列兩個(gè)槽式料斗。滿(mǎn)載的料斗位置向著裝配機(jī)，其中的零件由裝配機(jī)的移置機(jī)構(gòu)從槽式料斗底部取出并放在裝配機(jī)的工件夾具內(nèi)；空料斗面對(duì)工人操作位置，工人在空料斗內(nèi)排列零件。當(dāng)面對(duì)裝配機(jī)料斗的零件被取完后，旋轉(zhuǎn)裝置啟動(dòng)，將兩個(gè)料斗換位。2.手工裝配工作點(diǎn)聯(lián)動(dòng)零件或高度彎曲零件等的裝配操作很困難，假設(shè)它們不能在自開(kāi)工位上的循環(huán)時(shí)間內(nèi)完成，那么就必需在裝配機(jī)外邊進(jìn)展手工操作。所需的手工裝配點(diǎn)，最適合于并在聯(lián)合各裝配機(jī)的輸送系統(tǒng)中。如圖6.21所示，此種工件只能借助于隨行夾具輸送，假設(shè)裝配機(jī)循環(huán)時(shí)間為3s，而手工裝配點(diǎn)的工作量為9s，那么在輸送系統(tǒng)中應(yīng)包含三個(gè)并列的手工工位。2.手工裝配工作點(diǎn)

6.5柔性裝配系統(tǒng)6.5.1柔性裝配系統(tǒng)的組成6.5.2根本形式及特點(diǎn)1.柔性裝配系統(tǒng)的根本形式2.柔性裝配系統(tǒng)的特點(diǎn)6.5.3柔性裝配系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例6.5.1柔性裝配系統(tǒng)的組成產(chǎn)品更新周期縮短、批量減小、品種增多，要求自動(dòng)裝配系統(tǒng)具有柔性響應(yīng)，進(jìn)而消失了柔性裝配系統(tǒng)〔FlexibleAssemblySystem，F(xiàn)AS〕。柔性裝配系統(tǒng)具有相應(yīng)的柔性，可對(duì)某一特定產(chǎn)品的變型產(chǎn)品按程序編制的隨機(jī)指令進(jìn)展裝配，也可依據(jù)需要增加或削減一些裝配環(huán)節(jié)，在功能、功率和幾何外形允許范圍內(nèi)，最大限度地滿(mǎn)足一簇產(chǎn)品的裝配。6.5.1柔性裝配系統(tǒng)的組成柔性裝配系統(tǒng)由裝配機(jī)器人系統(tǒng)和外圍設(shè)備構(gòu)成。外圍設(shè)備包括敏捷的物料搬運(yùn)系統(tǒng)、零件自動(dòng)供料系統(tǒng)、工具自動(dòng)更換裝置及工具庫(kù)、視覺(jué)系統(tǒng)、根底件系統(tǒng)、掌握和計(jì)算機(jī)治理系統(tǒng)等。柔性裝配系統(tǒng)能自動(dòng)裝配中小型、中等簡(jiǎn)單程度的產(chǎn)品，如電動(dòng)機(jī)、水泵、齒輪箱等，特殊適應(yīng)于中、小批量產(chǎn)品的裝配，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝卸、傳送、檢測(cè)、裝配、監(jiān)控、推斷、決策等功能。1.柔性裝配系統(tǒng)的根本形式柔性裝配系統(tǒng)通常有兩種形式：一種是模塊積木式柔性裝配系統(tǒng)；另一種是以裝配機(jī)器人為主體的可編程柔性裝配系統(tǒng)。柔性裝配系統(tǒng)按其構(gòu)造又可分為以下3種:〔1〕柔性裝配單元〔FlexibleAssembleCell，F(xiàn)AC〕。這種單元借助一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器人，在一個(gè)固定工位上依據(jù)程序來(lái)完成各種裝配工作。1.柔性裝配系統(tǒng)的根本形式〔2〕多工位的柔性同步系統(tǒng)。這種系統(tǒng)各自完成肯定的裝配工作，由傳送機(jī)構(gòu)組成固定或?qū)Ｓ玫难b配線，承受計(jì)算機(jī)掌握，各自可編程序和可選工位，因而具有柔性?！?〕組合構(gòu)造的柔性裝配系統(tǒng)。這種構(gòu)造通常要具有三個(gè)以上裝配功能，是由裝配所