产品装配过程自动化

6.1.2 装配自动化的发展概况
产品更新周期的缩短，要求自动装配系 统（Automatic Assembly System）具有柔性响 应。20世纪80年代出现了柔性装配系统 （Flexible Assembly System，FAS）。 FAS是一种计算机控制的自动装配系统， 它的主要组成是装配中心（Assembly Center） 和装配机器人（Assembly Robot），使装配过 程通过传感技术和自动监控实现了无人操作。 具有各种不同结构能力和智能的装配机器 人是FAS的主要特征。
6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性
随着科学技术的发展和进步，在机械制造
业，CNC，FMC，FMS的出现逐步取代了传统
的制造技术，它们不仅具备高度自动化的加工
能力，而且具有对加工对象的灵活性。
如果只有加工技术的现代化，没有装配技
术的自动化，FMS就成了自动化孤岛。
装配自动化的意义还在于它是CIMS的重 要组成部分。
6.1.3 实现装配自动化的途径
工业发达的国家已广泛推行便于装配的 设计准则（Design for Assembly）。 该准则主要包含两方面的内容：一是尽 量减少产品中的单个零件的数量，如图6.4所 示，结构方面的一个区别是分立方式还是集 成方式，集成方式可以实现元件最少，维修 也方便。 二是改善产品零件的结构工艺性，层叠 式和鸟巢式的结构（如图6.5所示）对于自动 化装配是有利的。
第6章 产品装配过程自动化
本章包括以下内容：
6.1 概述
6.2 自动装配工艺过程分析和设计 6.3 自动装配机 6.4 自动装配线 6.5 柔性装配系统 6.6 实例视频
6.1 概述
6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性
6.1.2 装配自动化的发展概况 6.1.3 实现装配自动化的途径
6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性
6.1.3 实现装配自动化的途径
（1）产品设计时应充分考虑自动装配的 工艺性。 产品的结构、数量和可操作性决定了装 配过程、传输方式和装配方法。 机械制造的一个明确的原则就是“部件 和 产品应该能够以最低的成本进行装配”。 因此，在不影响使用性能和制造成本的前 提下，合理改进产品结构往往可以极大地自 降低动装配的难度和成本。
控制单元配备了带有智能电子计算机的
可编程序控制器，能发出改变操作顺序的信
号，根据程序给出的命令和反馈信息，使操
作条件或动作维持在设计的最佳状态。这种
自动装配系统如图6.3所示。
6.1.2 装配自动化的发展概况
6.1.2 装配自动化的发展概况
对于精密零件的自动装配，必须提高夹具 的定位精度和装配工具的柔顺性。 为提高定位精度，可采用带有主动自适应 反馈的位置控制器，通过光电传感视觉设备、 接触压力传感器等对零件的定位误差进行测量 ，并采用计算机控制的伺服执行机构进行修正 ，这种伺服装配工具和夹具可进行精密装配。 目前，定位精度为0.01mm的自动装配机 已得以应用。
采用可编程序控制器，操作时间分配和运动
行程摆脱了机械刚性的控制方法。
由于采用微电子器件，各种信息都编制
在控制程序中，不仅调整方便，而且提高了
系统的可靠性。
6.1.2 装配自动化的发展概况
6.1.2 装配自动化的发展概况
发展到第三阶段，产生了所谓的装配伺
服系统（Assembly Servo System）。
同人工装配相比，装配自动化（Assembly Automation）具备如下优点： （1）装配效率高，产品生产成本下降。尤其 是在当前机械加工自动化程度不断得到提高的情 况下，装配效率的提高对产品生产效率的提高具 有更加重要的意义。 （2）自动装配过程一般在流水线上进行，采 用各种机械化装置来完成劳动量最大和最繁重的 工作，大大降低了工人的劳动强度。
6.1.3 实现装配自动化的途径
6.1.3 实现装配自动化的途径
（2）研究和开发新的装配工艺和方法。 必须对自动装配技术和工艺进行深入的研究 ，注意研究和开发自动化程度不一的各种装配方 法。如对某些产品，研究利用机器人、刚性的自 动化装配设备与人工结合等方法，而不盲目追求 全盘自动化，这样有利于得到最佳经济效益。 此外，还应加强基础研究，如对合理配合间 隙或过盈量的确定及控制方法，装配生产的组织 与管理等，开发新的装配工艺和技术。
6.1.3 实现装配自动化的途径
（3）设计制造自动装配设备和装配机器人。
要实现装配过程的自动化，就必须制造装配
机器人或者刚性的自动装配设备。
6.1.2 装配自动化的发展概况
柔性装配是自动装配技术的发展方向，采用 柔性装配不仅可提高生产率、降低成本、保证产品 质量一致性，更重要的是能提高适应多品种小批量 的产品应变能力。 今后一段时间内，装配自动化技术将主要向以 下两方面发展。 （1）与近代基础技术互相结合、渗透，提高自 动装配装置的性能。 （2） 进一步提高装配的柔性，大力发展柔性 装配系统FAS。
6.1.2 装配自动化的发展概况
自动装配系统大致经历了3个发展阶段。 第一个阶段是采 用如图6.1所示的传统 的机械开环控制单元。 例如，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。
6.1.2 装配自动化的发展概况
第二个阶段的自动装配系统如图6.2所
示。
控制单元采用了预调顺序控制器，或者
6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性
（3）不会因工人疲劳、疏忽、情绪、技术不 熟练等因素的影响而造成产品质量缺陷或不稳定 。 （4）自动化装配所占用的生产面积比手工装 配完成同样生产任务的工作面积要小得多。 （5）在电子、化学、宇航、国防等行业中， 许多装配操作需要特殊环境，人类难以进入或非 常危险，只有自动化装配才能保障生产安全。
装配过程是机械制造过程中必不可少的 环节。人工操作的装配是一个劳动密集型的 过程。 据有关资料统计分析，随着先Baidu Nhomakorabea制造技 术的应用，一些典型产品的装配时间占总生 产时间的53%左右，是花费最多的生产过程 ，因此提高装配效率是制造工业中急需解决 的关键问题之一。
6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性