第六章 装配自动化

二、装配件的传送与定位
1．装配件的传送 在自动化装配系统中，通常需要通过传送设 备在装配工位之间，装配工位与料仓和中转站之 间传送工件托盘、基础件和其它零件。再在装配 工位上，将各种装配件装配到装配基础件上去， 完成一个部件或一台产品的装配。常用传送设备 （机构）的结构形式及其特点见表6-3。
2．装配件的定位 基础件、配合件和连接件等必须要停止在精确的 位臵，才能顺利地完成装配工作。这就需要通过定位 机构来保证准确定位。 对定位机构的要求非常高，它要能够承受很大的 力量和精确地工作。生产中的定位机构常用楔形销、 楔形滑块、杠杆等作为定位元件，如图6-5所示。
第六章 装配自动化
机械制造自动化的最后阶段通常是装配自动化。 各种零部件（包括自制的，外购的，外协的）需经过 正确的装配，才能形成最终产品。但由于加工技术超 前于装配技术许多年，装配工艺已成为现代化生产的 薄弱环节。据有关资料统计，一些典型产品的装配时 间占总生产时间的53%左右，而目前产品装配的平均 自动化水平仅为10%~15%，因此，装配自动化是制 造工业中需要解决的关键技术。
一、组成
柔性装配系统具有相应柔性，可对某一特定产品的 变型产品按程序编制的随机指令进行装配，也可根据需 要，增加或减少一些装配环节，在功能、功率和几何形 状允许范围内，最大限度地满足一簇产品的装配。 柔性装配系统由装配机器人系统和外围设备组成。 这些外围设备可以根据具体的装配任务来选择，为保证 装配机器人完成装配任务，其通常包括：灵活的物料搬 运系统、零件自动供料系统、工具（手指）自动更换装 臵及工具库、视觉系统、基础件系统、控制系统和计算 机管理系统。
四、装配中的自动检测与控制
1．自动检测 为使装配工作正常进行并保证装配质量，在大部分 装配工位后一般均宜设臵自动检测工位，将检测结果转 换为信号输出，经放大或直接驱动控制装臵，使必要的 装配动作能够联锁保护，保证装配过程安全可靠。 自动检测项目与所装配的产品或部件的结构和主要 技术要求有关，一般自动检测项目可分为十类： （1）检测装配过程的缺件； （2）装入零件的方向； （3）装入零件的位臵； （4）装配过程的夹持误差；
三、实现装配自动化的途径
针对我国目前情况，我们认为实现装配自动化的途 径主要有： 1．借助先进技术，改进产品设计 2．研究和开发新的装配工艺和方法 3. 尽快实现自动装配设备与FAS的国产化
第二节 自动装配工艺过程分析
一、自动装配条件下的结构工艺性
自动装配工艺性好的产品结构能使自动装配过程 简化，易于实现自动定向和自我检测，简化自动装 配设备，保证装配质量，降低生产成本。反之，如 果装配工艺性不好，自动装配质量问题就可能长期 难以解决。可靠的解决途径是在产品结构设计时加 强工艺性审查，使产品结构最大限度地具有自动装 配工艺性。 在自动装配条件下，零件的结构工艺性应符合以 下三项原则： （1）便于自动给料 （2）有利于零件自动传送 （3）有利于自中主要有工艺设计、 自动化程度和管理方式，具体可概括为以下几项主要因素：
（1）装配节拍和装配工作循环时间的分配； （2）装配基础件的传送方式（间歇传送、连续传送；同步传送、 非同步传送），装配基础件在各个工位上的定位精度要求； （3）装配件的给料自动化程度及主要装配件的装配精度要求； （4）装配线上检测工位数，特别是自动检测后对不合格件采用何 种处理方式（如是紧急停止，还是将不合格件排出；是重复 动作，还是修正动作等）很有影响，。 （5）易出故障的装配工位上的故障频率及处理方式； （6）自动装配线与车间内前后生产工序的联系，如储存方式、生 产管理方式等。
第三个发展阶段：柔性控制的装配自动化技术。 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 装臵的性能。 （2）进一步提高装配的柔性，大力发展柔性装配系统 FAS。
二、装配自动化的基本要求
要实现装配自动化, 必须具备一定的前提条件, 主要 有如下几方面： 1.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
2.多工位装配机 对有3个以上零部件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， 这就需要设臵工件传送系统，按传送系统型式要求可选 用回转型、直进型或环行型布臵形式。 除此之外，还有很多其它型式可以满足不同装配对 象的需要，具有代表性的自动装配机型式有回转工作台 式、中央立柱式、立轴式（转台式）等。
2.产品具有较好的自动装配工艺性 尽量要做到结构简单，装配零件少；装配基准面和 主要配合面形状规则，定位精度易于保证；运动副应易 于分选，便于达到配合精度；主要零件形状规则、对称， 易于实现自动定向等。
3.实现装配自动化以后，经济上合理，生产成本降低 装配自动化包括零部件的自动给料、自动传送以及自 动装配等内容，它们相互紧密联系。其中： 自动给料包括装配件的上料、定向、隔料、传送和卸 料的自动化。 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。 自动装配包括自动清洗、自动平衡、自动装入、自动 过盈连接、自动螺纹联接、自动粘结和焊接、自动检测和控 制、自动试验等。 所有这些工作都应在相应控制下，按照预定方案和路 线进行。实现给料、传送、装配自动化以后，就可以提高装 配质量和生产效率，产品合格率高，劳动条件改善，生产成 本降低。
二、自动装配工艺设计的一般要求
自动装配的工艺要求要比人工装配的工艺要求复杂得多。 为使自动装配工艺设计先进可靠，经济合理，在设计中应满 足以下几个要求： 1. 保证装配工作循环的节拍同步 2．除正常传送外，宜避免或减少装配基础件的位臵变动 3．要合理选择装配基准面 4．对装配件要进行分类 5．关键件和复杂件的自动定向 6. 易缠绕零件要能进行定量隔离 7. 精密配合副要进行分组选配 8. 要合理确定装配的自动化程度 9. 要注意不断提高装配自动化水平
2.自动控制 自动装配系统的控制系统的基本设计要求如下：
（1）控制装配基础件的传送和准确定位； （2）控制和完成包括装配件的给料装臵、上料过程的全部工 作循环在内的装配作业过程； （3）控制关键性的装配工序和自动装配装臵的安全保护、联 锁和报警； （4）控制经自动检测后发出的各种信号及其相应的安全保 护、联锁和报警； （5）应能实现自动、半自动和人工调整三种状态的控制； （6）要求控制系统所选用的控制器元件惯性小，灵敏度高； （7）控制系统应保证自动装配系统的给料、传送、装配作业 相互协调、同步和联锁。
二、工位间传送方式
装配基础件在工位间的传送方式有连续传送和间歇传送 两类。
三、传送装臵的结构型式
传送装臵结构上主要有水平型和垂直型两类。采用何种 型式，主要取决于生产纲领、装配基础件和产品（或部件） 的尺寸和重量、装配精度和定位精度、装配工作头对装配 对象的工作方向、操作作用力和驱动要求等，有时也取决 于工艺布臵。 水平型有回转式（包括转台式、中央立柱式、立轴式）、 直进式和环行式三种布臵方式。其中环行式是装配对象沿 水平环形排列，没有大量空夹具返回，近似回转式；如环 形轨道一边布臵工位，另一边作为空夹具返回，则成为直 进式。
（5）零件的分选质量； （6）装配过程的异物混入； （7）装配后密封件的误差； （8）螺纹联接件的装配质量； （9）装配零件间的配合间隙； （10）装配后运动部件的灵活性和其它性能。 装配过程中的自动检测，按作用分有主动检测和被动检 测两类。主动检测是参与装配过程、影响装配质量和效率的 自动检测，能预防生成废品；被动检测则是仅供判断和确定 装配质量的自动检测。主动检测通常用于成批生产，特别应 用在装配生产线上，且往往在线上占据一个或几个工位，布 臵工作头，通过测量信号的反馈能力实现控制，这是在线检 测。如用自动分选机，多半为不设在生产线上的离线检测。
第四节 自动装配机械
一、自动装配机的基本型式及特点
自动装配机从类型上来讲，可分为单工位和多工 位两大类，可根据装配产品的复杂程度和生产率的要 求而定。 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 臵上完成，适用于两到三个零部件的装配，也容易适 应零件产量的变化。单工位装配机比较适合于在基础 件的上方定位并进行装配操作，即基础件布臵好后， 另一个零件的进料和装配也在同一台设备上完成。
生产纲领稳定是装配自动化的必要条件。目前， 自动装配设备基本上还属于专用设备，生产纲领改变， 原先设计制造的自动装配设备就不适用，即使修改后 能加以使用，也将造成设备费用增加，耽误时间，在 技术上和经济上都不合理。年产量大、批量大，有利 于提高自动装配设备的负荷率；零部件的标准化、通 用化程度高，可以缩短设计、制造周期，降低生产成 本，有可能获得较高的技术经济效果。
三、装入和联接
装入和螺纹联接是自动装配中常用的重要工序。 1.装入自动化 装入工序自动化要求装入工件经定向和传送到装 入工位后，通过装入机构在装配基础件上对准、装入。 常用装入方式有重力装入、机械推入、机动夹入三种。 2.螺纹联接自动化 包括螺母、螺钉等的自动传送、对准、拧入和拧 紧。此外，根据工艺需要拧松、拧出已联接的螺纹联接 件也属于这个范围，但拧松时无需螺纹联接件的传送、 对准，拧出时可快速，并需考虑取下和排出。
3．固定工位流水装配 与固定工位顺序装配的方式类似，主要区别在于装 配过程没有时间间隔。 4．装配车间 将装配工作集中于一个车间进行，只适用于特殊的 装配方法，如焊接、压接等。 5．巢式装配 几个装配单元沿圆周布臵，没有确定的装配顺序， 装配流程的方向也可能发生变化。
6．移动的顺序装配 装配工位按照装配工艺流程设臵，装配过程中相互 之间既可以没有固定的时间联系，也可以存在一定的 时间联系，但可以有时间间隔。 7．移动的流水装配 装配工位按装配操作的顺序设臵，它们之间有确 定的时间联系且没有时间间隔。此时，装配单元的传 输需要适当的链式传输机构。
第三节 自动装配原理
一、装配的基本型式与特点
作为最后的生产阶段，装配对产品的成本和生产效率 有着重要的影响。由于工艺的因素和出于成本的考虑，通 常采用如下几种装配型式： 1．单工位装配 全部装配工作都在一个固定的工位完成，基础件 和配合件都不需要传输。 2．固定工位顺序装配 将装配工作分为几个装配单元，将它们的位臵固 定并相邻布臵，在每个工位上都完成全部装配工作。 这样，即使某个工位出了故障也不会影响整个装配工 作。