自动装配技术

自动装配技术作业
1.自动装配系统典型机构有哪些？举例说明
答：①槽轮机构②板形凸轮间歇传动机构③能自动找正孔中心和对正孔轴线的弹性随动架式手腕—使轴产生微小位移④能自动找正孔中心和对正孔轴线的弹性随动架式手腕—使轴产生微小偏移⑤垫圈自动装入工作头⑥螺母自动装入工作头⑦槽口铆接的操作情况
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
答：柔性装配线通常由装配站、物料输送装置和控制系统等组成
(1)装配站柔性装配线中的装配站可以是可编程的装配机器人，不可编程的自动装配装置和人工装配工位。

(2)物料输送装置柔性装配线输入的是组成产品或部件的各种零件，输出的是产品或部件。

根据装配工艺流程，物料输送装置将不同的零件和已装配成的半成品送到相应的装配站。

输送装置由传送带和换向机构等组成。

(3)控制系统
特点：产品柔性是指系统能经济而迅速地转向装配新产品的能力。

设备柔性：采用程序控制设备,这些设备通过程序控制可以具有完成多种装配活动的能力,通过这些装配设备之间的完成不同的装配活动的能力的不同的组合,使得整个装配系统具有整体完成不同装配对象的能力。

工艺柔性：是指系统能够以多种方法来完成一组装配任务的能力。

监控设备：逻辑控制技术、工业以太网技术、计算机技术等有型装备配线的监测及控制。

传统的汽车装配采用刚性工装定位、手工制孔连接、基于模拟量传递的互换协调检验方法和分散的手工作坊式生产。

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，汽车制造进入了数字化时代。

在数字化技术的推动下，汽车装配技术快速发展，形成了现代汽车的数字化柔性装配模式。

数字化柔性装配模式具体表现为：在汽车装配中，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汽车产品的自动化装配
3.装配机的分类，如何实现装配过程，举例说明
答：分类：（1）按被装配工件在机器中的流动时间连贯性来分，有间隙运动式装配机和连续运动式装配机。

（2）按装配机中工作位置数量来分，有单工位装配机和多工位装配机。

（3）按装配机中工件的传动轨迹来分，有圆形工作台式装配机和环形工作台式装配机。

装配过程：通常装配工艺由零件装入、以各种方式连接、各级部件装配、总装配等等一系列工序和操作组成。

经加工合格的零件，必要时在投入装配前需做好各种准备工作。

在装配过程中和装配之后，要通过检测和调整以保证零部件的尺寸、形状和位置关系。

为保证这一切在装配过程中应分层次、分单元进行，尤其是稳定平台这样的复杂产品。

另外，不但要有严格的工艺技术要求，还要有工艺顺序要求。

工艺的技术要求和装配顺序由装配工艺过程卡提供。

1、零部件定向排列、输送、擒纵系统将杂乱无章的零部件按便于机器自动处理的空间方位自动定向排列，随后顺利输送到后续的擒纵机构，为后续的机械手的抓取做准备。

2、抓取-移位-放置机构将由擒纵机构定点定位好的零（部件）抓住或用真空吸住，随后移动至另一位置（通常为装配工作位置）。

3、装配工作机构指用来完成装配工作主动作的机构，如将工件压入、夹合、螺联、卡人、粘合、焊接、铆合、粘合、焊接于上一零部件。

4、检测机构用来对上一步装配好的部件或机器上一步工作成果进行检测，如缺零件检测、尺寸检测、缺损检测、功能检测、清料检测。

5、工件的取出机构用来将装配好的合格部件、不合格部件从机器上分类取出的机构。

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。

答：常见的机器人控制器的分类方法主要是根据 1) 按照机器人的类型 ; 2) 按照控制算法的处理方式 ; 3) 按照控制器结构的形式; 4) 按照基本功能单元的类型等来划分.考虑到对机器人体系结构的研究,通常是按照不同类机器人来进行的,综合考虑机器人的分类和控制器的定义,采用如下的分类
开放式结构控制器体系结构的研究在开放式控制器体系结构研究方面 ,有两种基本结构: 一种是基于硬件层次划分的结构 ,该类型结构比较简单;另一种是基于功能划分的结构,它将软硬件一同考虑,仅从功能上来考虑后者是控制器体系结构的研究和发展方向.目前的研究主要是集中在基于开放式结构体系的功能划分和功能单元的信息交换规范 ,而且力图建立一种“完全说明智能系统全部组件的模型” ,
控制器评价体系和性能仿真的研究控制器的性能包括内部和外部两个方面.实际上内部指标决定系统外部的性能 .如何确定各功能单元执行的延迟时间、单元之间信息的交换时间、交换信息的频度、协调作用的强弱、突发事件处理能力以及影响系统性能的瓶颈等等,必须有一种方法来给出定量性的说明和结构的优化途径.它通常包括了控制器的性能模型、在线或离线性能分析和性能预估应用程序多算法融合的研究
机器人控制算法不同于一般的控制系统.典型的自动控制系统的设计是针对具体的系统 ,或采用经典控制理论或采用现代控制理论或离散控制理论或模糊控制理论等 ,或者几种方法的组合但不同时进行控制.机器人控制算法几乎都是几种控制方法的融合,融合意味这同时,如底层采用连续的PID控制、中间层采用逻辑控制、上层是智能控制.这种系统的稳定性怎样判断? 动态性能如何分析? 目前,国外对机器人控制器的研究主要集中在功能方面,也即软件方面的研究和开发.特别是,通用交互式图形化人机界面的开发已越来越受到重视,它是机器人技术实用化关键技术之一.目前的人机交互界面要么是手持操作器和带操作的示教板 ,要么是键盘驱动或鼠标驱动的固定式菜单和弹出式菜单,相对在工业中常
用的组态软件如IN TO U CH、F IX 等图形化操作要落后的多.通用交互式图形化人机界面开发难度很大,一方面它有赖于开放结构规范的建立,而目前仍未形成一个统一的、公认的技术规范;另一方面是机器人多样性和复杂性决定的,如机器人种类不同功能就各异、环境模型难于统一、控制算法复杂多样等等.但是,对某一类型的机器人,特别是已经开始实用化的机器人,还是比较有益的.通用交互式图形化人机界面通常是基于实时多任务操作系统 ,主要包括两个部分: 开发环境和应用环境.开发环境为应用环境提供一个开发平台,用户可以根据自己的要求
5.微型机器人举例说明，介绍国内外最新研究情况，列举应用的传感器类型，技术发展趋势，重点对其应用的关键技术进行介绍
答：按照机器人的运动形式将其分为平面运动型、管道内运动型、人体内运动型和游泳型四大类.
智能材料和能量场驱动技术在微机器人领域应用较多，能量场驱动技术中的磁场驱动受到了更多关注，究其原因是磁场控制便捷、输出力大、无方向性、产生相对容易;相比而言，光波、微波、超声波的方向性很强，在应用方面受到了一定限制，而且，当应用于人体体内医疗检查时，对人体有一定的副作用．应用于不同场合的微型机器人，需要根据其具体的工作环境来选择驱动形式．气动形式需要控制阀、空气压缩机和很长的气体管道，可以应用于工业领域; 在医疗领域方面，较长的气体管道一方面会给患者带来不适和痛苦，另一方面会影响其在人体复杂内腔中运动的灵活性，增加前进的困难．热驱动形式如果解决了材料的生物兼容性、能量消耗及如何应对粗糙表面的问题，就可广泛应用于医疗领域．微电机驱动一般适用于工业领域，结构和制造工艺问题使其输出力矩和尺寸受到一定限制，在医疗领域的进一步发展也受到一定程度的限制．智能材料(尤其是 SMA 和 IPMC)因集传感、控制和执行功能于一体，在人体体内医疗领域有着非常广阔的应用前景．
6.结合具体应用事例，说明柔性制造系统构成及其技术关键，发展现状。

答：虽然 FMS 的规模差别较大, 功能不一,但都包含3个基本部分,加工系统、运储及管理系统和计算机控制系统。

在此基础上,可以根据具体需求选择不同的辅助工具,如监控工作站、测量工作站等。

FMS 的组成见下表
应用柔性制造系统可以获得明显的制造优势:
(1) 设备利用率高由于采用计算机对生产进行调度, 一旦有机床空闲 , 计算机便分配给该机床加工任务。

在典型情况下, 采用柔性制造系统中的一组机床所获得的生产量是单机作业环境下同等数量机床生产量的 3 倍。

(2) 减少生产周期由于零件集中在加工中心上加工, 减少了机床数和零件的装卡次数。

采用计算机进行有效的调度也减少了周转的时间。

(3) 具有维持生产的能力当柔性制造系统中的一台或多台机床出现故障时, 计算机可以绕过出现故障的机床, 使生产得以继续。

(4) 生产具有柔性可以响应生产变化的需求, 当市场需求或设计发生变化时, 在 FM S 的设计能力内 ,不需要系统硬件结构的变化, 系统具有制造不同产品的柔性。

并且,对于临时需要的备用零件可以随时混合生产, 而不影响FM S 的正常生产。

(5) 产品质量高 FMS 减少了卡具和机床的数量, 并且卡具与机床匹配得当, 从而保证了零件的一致性和产品的质量。

同时自动检测设备和自动补偿装置可以及时发现质量问题, 并采取相应的有效措施, 保证了产品的质量。

(6) 加工成本低 FMS 的生产批量在相当大的范围内变化, 其生产成本是最低的。

它除了一次性投资费用较高外FMS 初期只是用于非回转体类零件的箱体类零件机械加工,通常用来完成钻、镗、铣及攻丝等工序。

后来随着 FM S 技术的发展, FMS不仅能完成其他非回转体类零件的加工,还可完成回转体零件的车削、磨削、齿轮加工,甚至于拉削等工序。

从机械制造行业来看, 现在 FMS 不仅能完成机械加工, 而且还能完成钣金加工、锻造、焊接、装配、铸造和激光、电火花等特种加工以及喷漆、热处理、注塑和橡胶模制等工作。

从整个制造业所生产的产品看, 现在 F M S 已不再局限于汽车、车床、飞机、坦克、火炮、舰船,还可用于计算机、半导体、木制产品、服装、食品以及医药品和化工等产品生产。

从生产批量来看.FMS 已从中小批量应用向单件和大批量生产方向发展。

有关研究表明,可采用数控和计算机控制的工序均可由F M S 完成。

随着计算机集成制造技术和系统(CIMS)日渐成为制造业的热点,很多专家学者纷纷预言 CIMS 是制造业发展的必然趋势。

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