12-13机械制造及动画技术-装配过程自动化

①装配基础件的传送②装配夹具的传送③ 形状规则且数量多的零件的供料与 定向④检测、清洗等工作。
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自动装配工艺设计过程
1. 产品分析和装配阶段的划分
2. 基础件的选择 3. 对装配零件的质量要求 4. 拟定自动装配工艺工位数量与装配过程 5. 确定各装配工序时间
6. 自动装配工艺的工序集中与分散
强制移动装配（装配过程没有时间间隔） 1. 由传送带或传送链连续或间歇地由一个 工作地点移向下一个工作地点（节拍是固 定）。 2. 连续移动式装配，是工人在装配对象移 动过程中进行装配（工人动），装配时间和 运输时间重合。
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装配件的传送与定位
1．装配件的传送 ▲传送途径 --装配工位与料仓和中转站之间 --装配工位之间 ▲传送对象
组织形式可以具体化为：①空间排列②物 流之间的时间关系③工作分工的范围和 种类④在装配过程中装配对象的运动状态
自由移动式装配（工人不动） 无形象的流水线
工人或运输装置（小车）运送到各个工作地 点，完成有关的装配工作。在一个工作地点 完成某一工序后，再送到下一个工作地点进 行其他工序的装配。装配节拍是自由调节的。
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课堂作业 选择题： 1.在自动装配条件下，零件的结构工艺性应符合（）。 A、便于自动给料、自动装配作业和自动检测的原则 B、便于自动给料、零件自动传送和自动装配作业的原则 C、便于自动给料、自动传送和自动检测的原则 D、便于零件自动传送、自动装配作业和自动检测的原则 2.在自动装配系统中，为顺利地完成装配工作，必须保证基础件、配合件 和联接件等停止在精确的位置，可以通过（）。 A、定位机构来实现 B、送料结构来实现 C、调整机构来实现 D、辅助机构来实现
定位机构的要求非常高，要能承受很大的力并精确地工作。 ▲常用定位机构
常用楔形销、楔形滑块、
杠杆、弹簧定位销 等作为定位元件。
图7-2 定位销的定位过程
a) 圆柱销开始伸出作预定位 b) 锥销伸出 c)定位结 束，两销在相反方向与定位套贴紧 1-工作台 2-定位套 3-支架 4- 预定位销 5-联结板 6弹簧 7-锥销
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自动装配工艺设计的一般要求
（1）各个装配工位的节拍应同步 刚性传送系统；对于装配工作时间较长的工序，可同时占用相邻 的几个装配工位。 （2）应减少装配基础件的位置变动（除正常运送外） 以免影响装配过程中的定位精度。
（3）合理选择装配基准面，以保证定位精度 装配基准面通常是精加工的面或面积较大的配合面；同时考虑装 配家具所必需的装夹面和导向面。 （4）对装配件进行分类自动给料 针对形状比较规则的简单零件
（1）零件数量应可能少。（装配体整体工艺结构上来看），应可能选 通用件。 （3）尽量减少螺纹连接，以适应自动装配，如用过盈连接、焊接等。
（2）零件尺寸公差及表面几何特征应能保证按照完全互换法进行装配。
改进前
改进后
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（4）零件上尽量采用定位凸缘，以减少自动装配中的测量工作。 （5）多个同样的零件安装到基础件上，应使零件按同一个方向安装。
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3．装入和螺纹连接自动化
▲装入自动化
装入动作（路线）简单
工件经定向和传送到达装配工位后，由装入机构在装配基础件上
对准、装入。
（1）重力装入 无需施加外力的机构，但需定位装置：机械挡块，适用于钢球、 弹簧等零件的装入。 （2）机械推入
用曲柄连杆、凸轮和气缸/液压缸直接连接的往复运动机构控制
装入，适用于小型电机上端盖、轴承等零件的装入。 （3）机动夹入
零件的结构工艺性应满足的三个条件：
——便于自动给料
、避免什么结构
包括零件的上料、定向、隔料、传送和卸料的自动化。 ——有利于零件自动传送 包括装配零件由给料口传送至装配工位，以及装配工位与装配工位 之间的自动传送（也要考虑定向）。 ——有利于自动装配作业 包括自动清洗、自动平衡、自动装入、自动螺纹联接、自动检测和 9 控制、自动试验等。
1.全部装配工作在一个固定工位完成。
（如果是大型复杂产品的装配，工人分组按 工艺装配顺序一组一组上去装配）
2.装配所需的零件也集中放在工作地点附 近（固定工位装配的特点），基础件与配合
件不需要传输。 3.装配时间长，多适用于单件小批生产。
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三、自动装配原理
装配的基本形式与特点
（1）单工位装配 （2）固定工位顺序装配 （3）固定工位流水装配 （4）装配车间 （5）巢式装配 （6）移动的顺序装配 （7）移动的流水装配 固定式装配：产品不动工人 动；装配所需零件集中放在 工作地点附近。
用机械手夹持零件装入，适用于小型零件、轴类、盘类零件。
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3．装入和螺纹连接自动化
▲螺纹连接自动化 螺纹连接自动化包括螺母、螺钉/螺栓等的自动传送、对准、拧
紧。其中劳动强度大的是拧紧工作，也是实现自动化首要考虑的问题。
另一方面，实现自动对准和拧入的难度较大，在某些场合，安排 手工操作是合理的，在自动化设计时应少用螺纹连接。（联想自动装 配条件下的结构工艺性）
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一、基本概况
▲ 发展趋势
——与近代基础技术（控制技术、物联网技术、通信技术、人 工智能等）互相结合，提高自动装配装置的性能。
——进一步提高装配的柔性，大力发展柔性装配系统。
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装配自动化的基本要求
现实应用中需考虑的因素
▲生产纲领稳定，且年产量大、批量大，零部件的标准化、 通用化程度较高。
目前，自动装配设备基本上还属于专用设备，生产纲领改 变，自动装配设备就不适用，即使调整后加以使用，在技术 和经济上不合理。
1.装配过程分成若干个独立的装配工序， 分别由几组工人负责。
2.各组工人按工序顺序依次到各工位工作。
3.工人专业化程度高，产品质量稳定，装 配周期短，适用于笨重产品的成批生产。
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三、自动装配原理
装配的基本形式与特点
（1）单工位装配 （2）固定工位顺序装配 （3）固定工位流水装配 （4）装配车间 （5）巢式装配 （6）移动的顺序装配 （7）移动的流水装配 移动式装配：产品动，工人 呢？
（5）关键件和复杂件的自动定向 概率法 极化法 测定法
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自动装配工艺设计的一般要求
（6）易缠绕零件要能进行定量隔离 采用弹射器将绕簧机和装配线衔接 改进弹簧结构 （7）精密配合副要进行分组选配 （8）合理确定装配的自动化程度 螺纹连接 单轴工作头，手工装配； 装配质量检测 ，不合格装配件的调整、剔除等工作自动化程 度低； 尚不成熟的装配工艺，和使用自动化装配但经济效益不显著 的工序，可用手工装配； 零件结构简单 易自动定向，自动装配程度高； 品种单一自动化程度高； 装配自动线的自动化程度优先级
--工件托盘
--基础件 --其他零件
▲常用传送设备（机构）类型及其特点（表7-3）
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▲常用传送设备（机构）类型及其特点
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▲常用传送设备（机构）类型及其特点
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▲常用传送设备（机构）类型及其特点
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2．装配件的定位
证后续装配工作顺利进行。
靠定位机构来保证
基础件、配合件、联接件经传送后必须停在精确的位置，才能保
但我国装配自动化技术起步晚，虽自主研发了一些半自动、自动装配线， 但自动化程度不高，装配效率低。
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一、基本概况
▲ 三个发展阶段
——采用传统的机械开环控制单元的装配自动化技术
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。
——利用半柔性控制方法构建自动装配系统的装配自动化技术 控制单元采用了预调顺序控制器，或者采用可编程序控制器，各 种信息都编制在控制程序中，操作时间分配和运动行程方便修改。 ——具有柔性控制能力的装配自动化技术 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。
▲ 便于自动给料（便于零件的上料、定向、隔料、传送和卸料的自 动化） （1）零件的几何形状力求对称，便于定向处理
改进前 改进后
（2）若零件本身结构要求而不能对称，则应使不对称程度合理扩 大，以便在自动定向时利用其不对称性。 （3）将零件的一端做成圆弧形，这样易于导向。
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▲ 便于自动给料（便于零件的上料、定向、隔料、传送和卸料的自 动化） （4）为防止零件互相缠绕，有通槽的零件宜将槽的位置错开；具有 相同锥度的内外表面，应使内外锥度不等，防止“卡死”。
装配机器人是未来柔性自动化装配的重要工具，应大力发展， 并尽快实现国产化。
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二、自动装配工艺过程分析 自动装配条件下的结构工艺性
结构工艺性是指产品和零件在保证使用性能的前提下，力求能够采
用生产率高、劳动量小、材料消耗少和生产成本低的方法制造出来。
自动装配工艺性好的产品结构能使自动装配过程简化，有利于实现 装配自动化的三个方面内容。 零件的结构具有什么样的特点
组织形式可以具体化为：①空间排列②物 流之间的时间关系③工作分工的范围和 种类④在装配过程中装配对象的运动状态
分散/多组固定式装配（强调平行工作）
1.把产品的全部装配过程分别在多个工作 地点进行。
2.装配周期短，生产场地的使用率和生产 效率较高。 产品固定式流水装配（产品不动工人动，装 配过程没有时间间隔） 是固定装配的高级形式
▲产品具有较好的自动装配工艺性
装配零件数量少；主要零件形状规则、对称、易实现自动定 向；装配基准面和主要配合面形状规则，易保证定位精度。
▲实现装配自动化以后，经济上合理，生产成本降低
零件的自动给料、运输及自动装配（装配自动化的内容）是 否能达到要求。
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实现装配自动化的途径
▲借助先进技术，改进产品设计
装配过程自动化
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▲ 装配自动化的目的——提高生产效率、降低成本，保证 产品的装配质量和稳定性，降低劳动强度，保证操作安全。 机械产品的装配是机械制造系统的重要组成环节（联想机 械制造系统的过程特性）。据统计，一些典型产品的装配时间 占总生产时间的40%~60%，而目前自动化水平仅为10%~15%。
改进前 改进后
（6）若两零件装配时需要调整位置才能装配上，4
（7）为便于装配，零件装配表面应增加辅助定位面。 （8）避免采用易缠住或易套在一起的零件结构，不得已时，应设计 可靠的定向隔离装置。
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（7）为便于装配，零件装配表面应增加辅助定位面。 （8）避免采用易缠住或易套在一起的零件结构，不得已时，应设计 可靠的定向隔离装置。
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三、自动装配原理
装配的基本形式与特点
（1）单工位装配 （2）固定工位顺序装配 （3）固定工位流水装配 （4）装配车间 （5）巢式装配 （6）移动的顺序装配 （7）移动的流水装配
组织形式可以具体化为：①空间排列②物 流之间的时间关系③工作分工的范围和 种类④在装配过程中装配对象的运动状态
集中固定式装配
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四、自动装配机械
自动装配机械的基本形式和特点
装配机是一种按一定时间节拍工作的机械化的装配设备，有时
也需要手工装配与之配合。装配机所完成的任务是把配合件往基础件上 安装，并把完成的部件或产品取下来。
自动装配机械按类型分，可分为单工位装配机与多工位装 配机（涉及工件传送系统）。
制定便于装配的设计准则，一方面尽可能地减少零件的数量， 另一方面改进零件的结构工艺性，使之便于自动给料、自动 传送或自动装配。（P161 表7-2）
▲研发新的装配工艺与方法
应根据我国国情研发自动化程度不一的各种装配方法，而并 非盲目地追求全盘自动化，以实现最佳的经济效益。
▲尽快实现自动装配设备与FAS的国产化
改进前 改进后
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▲ 便于自动传送（零件由给料口传送至装配工位，以及装配工位与 装配工位之间的自动传送） （1）考虑零件应具有装夹基准面，共传送装置装夹和支撑。
改进前 改进后
（2）零件结构应带有加工好的面和孔，供传送中定位。
改进前 改进后
（3）零件外形尽可能地简单、规则、尺寸小。
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▲ 便于自动装配作业（便于自动清洗、自动平衡、自动装入、自动过 盈联接、自动螺纹联接、自动粘结和焊接、自动检测和控制、自动 试验）
7. 自动装配工艺过程的检测工序
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三、自动装配原理
装配的基本形式与特点
（1）单工位装配 （2）固定工位顺序装配 （3）固定工位流水装配 （4）装配车间 （5）巢式装配 （6）移动的顺序装配 （7）移动的流水装配
组织形式可以具体化为：①空间排列②物 流之间的时间关系③工作分工的范围和 种类④在装配过程中装配对象的运动状态