OA自动化-制造系统自动化技术课教案 精品

“制造系统自动化技术”课教案第6章装配自动化

内容提要，多媒体演示板书设计及重点提示

6.1.1 装配自动化的概念

装配是按技术要求，将零件进行组合连接成部件、复合件或成品的过程

装配工艺过程是指装配的方法、路线及内容的安排。包括装配、调整、检测和

试验等工作

装配工艺规程是指将装配工艺过程按一定的格式以文件的形式固定下来的过

程

装配自动化是指对某种产品用某种控制方法和手段，通过执行机构，使其按预

先规定的程序自动地进行装配，而无需人直接干预的过程

6.1.2 装配自动化的发展概况

1 社会需求

随着国际关系多极化、消费多样化、经济全球化和贸易的自由化，促使世界

各国更加重视制造业的社会地位和作用，重新审视生产方式，对制造业的发展

提出更高的要求，加速了自动化的进程

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2 主要技术内容

生产过程自动化的瓶颈之一

一个难度大、复杂程度高

传输、抓取、装配

感知、判断、决策施力的大小

确定推进的速度快慢

安装的姿态是否正确

3 国内外发展状况

美国克罗斯公司除从事小型产品、汽车发动机及有关部件的自动装配机的研制外，还从事装配机器人、集成装配系统、装配单元等方面的研究日本的小汽车柔性装配线；

瑞士成功研制的手表自动装配线；

比利时New Lachaussee公司研制的具有模块化工作站的雷管自动装配线；

美国King Sburg公司研制的全自动或半自动装配系统，可用于家用冰箱压缩机、汽车主动转向泵、汽车自动化变速器和减振器以及制动器等多种产品的装配

我国在装配自动化技术的研究方面还很少，这里面有观念的问题，也有客观需求不够迫切的问题

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6.2 自动化装配系统的类型及其选择

6.2.1 自动化装配系统的类型

刚性自动装配装配对象不可变换，产品规格不可调整

柔性自动装配装配对象可变换，产品规格在一定范围内可调整

6.2.2 自动化装配类型的选择

选择根据：产品的生产纲领和生产类型

选择原则：大量大批生产类型选择刚性自动化装配

单件小批生产类型选择柔性自动化装配

不同装配方式下产量与成本的关系

用下图来表示

当生产批量不大时，柔性自动化装配系统的单件成本低于刚性自动化装配。

但大批量生产时，刚性自动化装配单件成本最低。而人工装配的单件成本基本

上不随年产量的变化而变化

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6.3 装配自动化系统应具备的条件

装配系统的装配功能主要包括零件的传输、抓取和装配

6.3.1对零部件的结构工艺性的要求

零件几何形状尽量规则，结构要便于自动传输、自动上料和定向识别

零件结构要便于夹持，刚度要满足夹持力的要求，受力后的变形应在弹性

范围内，而且变形量不应给装配带来困难。

零件结构设计时应考虑避免采用在自动上料时相互镶嵌等不易顺利分开的

结构

设计者应考虑零件装配的初始连接时易于导入，如设计倒角、锥面等。

应尽量采用便于装配的联接方式，而且尽可能的减少零件数量

零件设计尽量做到标准化、通用化和系列化，这样可以减少装配工装的种

类

设计时应尽量考虑统一的装配方向，减少翻转装配次数

如图6-2所示。设计时将（a）图中紧固螺钉去掉，根据紧固程度的不同，

改为过渡配合或者过盈配合，如图（b）所示

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6.3.2对装配工具的要求

根据总体布局、零件结构尺寸和几何形状及重量、经济性等合理选择机械

手、机器人还是其它结构装置抓取或推进零件装配

机械手或机器人的手腕夹爪的夹紧力要与零件的允许变形量和零件表面精

度的要求相匹配。应尽量避免抓取零件精加工表面，如果无法避免时，不得损

坏零件表面精度，并且夹爪要采取保护措施

在计算装配工具对零件的夹紧力时，应考虑装配力和零件的重力，其装配

力与零件的配合种类有直接关系

机械手或机器人手腕移动时一定要平稳，注意惯性力，接近装配位置时要

减速

在零件初始装入时，装配工具在装配力的作用下应有一定的柔性，发生异

常应发报警信号

6.3.3 对传输机构和整体布局的要求

传输机构方便零件的传输和定向。

零件传输到装配位置时，准确的定位系统及安全保护系统，不到位不能发

生装配指令。

如果采用柔性自动化装配，应考虑传输系统设计时的柔性，以适应零件品种

规格的变换。

零件的传输和自动上料机构设计时，要考虑尽量减少振动和噪声。

在考虑自动化装配线时，应考虑装配中的自动检测、清理、不合格零件的自

动识别和剔除、故障诊断和报警等。

总体平面布置时充分利用现有面积、计算好装配的节拍和设备及工位的数

量。

对于单件小批生产的柔性自动化装配的选配法，应做好分组选配的装配方式

的设计，分组选配即是组内的完全互换法

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6.4 轴套自动化装配系统设计

6.4.1 轴套部件分析

该轴套由二个套类零件组成，如图6-3所示。外套材料为45号钢，内套为

锡青铜，两套为静配合，故采用冷压装方式。生产率为每日10000件，如果一

班制工作，则每件理论装配时间c t '为 86060 1.8810000

c t ⨯⨯'==s 1.88s 的时间是机器在8小时内不停的运转，不考虑检修，不考虑出任何故

障的情况下。但实际情况在设计时应留有余地，所以设备利用率按80%计算。则

每件的装配时间t s 应为

0.80 1.5s t t s '=⨯=

6.4.2 轴套自动装配系统的设计

系统共分四个工位，其装配工艺顺序为

1. 钢套由气缸从振动送料机构A 的滑道上推入回转工作台的V 型定位夹具

上；

2. 回转工作台回转90°；

3. 铜套由气缸从振动送料机构B 的滑道上推入回转工作台上方的带有伸缩

夹紧销的V 型夹具上；

4. 回转工作台回转90°；

5. 压力气缸活塞将铜套压入钢套中；

6. 装配好的组件借助于回转工作回转的运动靠刮板使组件滑入箱中

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