自动装配

1.自动装配系统的典型机构有哪些，举例说明。

答：（1）移置机构移植机构的作用是将经过定向、分离、定位准确的零件，传递到预定工位或从随性夹具上卸下装配成品进行位置变换的装置。由驱动、控制、运动机构及抓取机械手等组成。移植机构通常采用气压驱动、机械驱动、电驱动和液压驱动。

例：常见的气压驱动的平移式移置机构见图1。该机构是由导向装置和标准气缸组合而成。可根据要求设计不同尺寸以得到合适的操作条件。移置机构还可以通过气动手指上部附加安装旋转气缸，实现Z轴的转动。

图1气动移置机构

（2）传送机构传送机构是在自动装配过程中，把随行夹具和装配基础件等按操作顺序从一个工位传送到另一个工位的传动装置。也就是依次完成装配件在各装配工位之间的间歇传送。传送装置按其布置形式可分为回转式和直进式两种形式。按其运动特点可分为同步式或非同步式。

回转式传送装置多用于装配零件数量少、外形尺寸小、装配节拍短而装配作业的精度要求高的情况下。按运动学驱动方式实现间歇同步传动的回转式传送装置有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、鼠牙盘机构等。

例：如图2槽轮机构。这种机构由带止动块和销的输入传动装置和行星槽轮组成。当销处于槽内时，转塔就旋转。当销离开槽二止动块接触转塔时，转塔保持在原位不动。

图2槽轮机构

1止动块 2销

如图3是连接链式自动装配机。它采用连接链式传送装置，可获得很高的定位精度。一个连接链可作为一个装配机基础件的固定板或夹具的的安装板，装配机的定位精度是通过连接链的制造精度保证的，而且这一精度可以在连接数目较大和随行夹具较重的情况下保持不变。驱动轮与分度轮机构连接实现间歇传动。

图3水平返回连接链式传送装置

1导轨2驱动链轮3夹具4转位机构5动力输动轴

（3）装配工作头装配工作头可安装各种装配工具。常见的自动装配作业中有轴、孔类零件的装配；螺钉的装入；铆、焊、粘结联接。

例：螺母自动装入工作头的结构，如图4所示。螺母5作为装配件经料槽4定向和传送。当扳手头停止在一定方向时，螺母由送料器6水平送入，并由扳手头的片簧2和销子1夹持，然后扳手回转并前进，直至螺母拧在螺柱7上，扳手头随即返回。

图4螺母自动装入工作头

1销子2片簧3扳手头4料槽5螺母6送料槽7螺柱

2.柔性装配生产线的构成，特点，用到的监控设备有哪些，举例说明。

（1）柔性装配生产线的构成

自20世纪80年代以来，随着计算机辅助设计/制造(CAD/CAM)技术、计算机信息技术、自动化技术和网络技术的发展，数字化技术在现代飞机制造中得到了广泛的应用，飞机制造进入了数字化时代。在数字化技术的推动下，飞机装配技术快速发展，形成了现代飞机的数字化柔性装配模式。

数字化柔性装配模式如图5、6所示，具体表现为：在飞机装配中，以数字化的柔性工装为装配定位与夹紧平台、以先进的数控钻铆系统为自动连接设备，以激光跟踪仪等数字化测量装置为在线检测工具，在数字化的装配数据及数控程序的协同驱动下，在集成的数字化柔性装配生产线上完成飞机产品的自动化装配。

图5波音737移动生产线图6F-35装配生产线

飞机数字化柔性装配生产线由数字化的柔性可重构工装、自动现化的数控连接设备、数字化的测量检验设备和信息化的集成管理平台构成的飞机数字化柔性装配生产线，是现代飞

机装配的典型特征。

（2）柔性装配生产线特点

一般机械制造中的装配线是指人和机器的有效组合，通过将生产中的输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备等进行有机组合，从而满足多品种产品的装配要求，充分体现了设备灵活性。装配生产线的应用，提高了生产效率缩短了制造周期，但自动化生产线的成本较高，主要用于批量生产的行业，如汽车行业。飞机产品型号多、批量少的特点使得飞机装配生产线需要在一般机械产品装配生产线的特点的基础上，具有一定的柔性功能，这样同一生产线既能用于同型号同批次，又能适用于同型号改进改型系列机型的飞机产品装配，从而满足了装配生产线对产品产量的要求。

3.装配机的分类，如何实现装配过程，举例说明。

答：（1）单工位装配机单工位装配机是指所有装配操作都可以在一个位置上完成。它适用于两个到三个零部件的装配。装配操作必须按顺序进行。

例：图7是将螺钉拧入零件中操作示例。

图7装配实例

图8是单工位装配机相应的布置，单工位装配机由通用设备组成，包括振动料斗、螺钉自动拧入装置。

图8单工位装配机相应的布置

图9随行夹具的设计和操作程序。图a表示装配位置，图b表示完成装配件的顶出。操作原理如下：有振动料斗排好的零件通过出料轨道1送到夹具的正确位置上，零件在滑板2的作用下被分离出来并移动到挡块3的装螺钉的位置，螺钉插入件中后，装配件完成操作并由推板4顶出，同时滑板2返回到起始位置，然后进料装置的闭锁打开，放入另一个基础件。

图9单工位装配机的设计布置和操作程序

a）装配位置b）出料

1出料轨道2滑板3停止4起出气

（2）多工位装配机对于3个零件以上的产品通常用多工位装配机进行装配，设备上的许多装配操作必须由各个工位分别承担。这种多工位装配机做为联接各个工位的基本结构，需要设置工作传送系统。根据对传送系统型式的要求可以选用回转式或直进式布置形式。

例：图10为一台简单的多工位装配机示意图。装配机由气动装置驱动，包括回转式工作台、两零件进料工位和一台冲压机。

图10气转回转式多工位装配机

1气动冲压机2气动回转式装置3垂直运动气缸4移置机构5水平运动气缸6夹紧气缸7控制器8气

动移置机构9振动料斗

4.用于装配作业机器人控制器分类情况，硬件和软件的体系结构，国际上研究发展现状，举例说明。

装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备，由机器人操作机、控制器、末端执行器和传感系统组成。其中操作机的结构类型有水平关节型、直角坐标型、多关节型和圆柱坐标型等；控制器一般采用多CPU或多级计算机系统，实现运动控制和运动编程；末端执行器为适应不同的装配对象而设计成各种手爪和手腕等；传感系统又来获取装配机器人与环境和装配对象之间相互作用的信息。

常用的装配机器人主要有可编程通用装配操作手(Programmable Universal Manipula-tor forAssembly)即 PUMA 机器人（最早出现于1978年，工业机器人的祖始）和平面双关节型机器人 (Selective Compliance Assembly Robot Arm)即SCARA机器人两种类型。

PUMA 机器人美国 Unimation 公司1977年研制的PUMA是一种计算机控制的多关节装配机器人。一般有 5或6个自由度,即腰、肩、肘的回转以及手腕的弯曲、旋转和扭转等功能（图11）。其控制系统由微型计算机、伺服系统、输入输出系统和外部设备组成。采用VALⅡ作为编程语言,例如语句“APPRO PART，50”表示手部运动到PART上方50mm处。PART