自動裝配技術

張志軍

自動裝配技術第三章緒論第一章裝配技術基礎第二章自動供料系統第三章自動裝配系統第四章裝配機的結構形式第五章可靠性及可用性第六章裝配機器人第七章柔性制造第八章機器人的發展與未來第九章數字化制造技術第一節概念上的劃分第二節裝配工位第三節裝配間第四節裝配中心第五節自動裝配系統第三章裝配設備第一節概念上的劃分裝配設備就是用來裝配一種產品或不同的產品以及產品變種的設備。如果要裝配的是復雜的產品就需要若干臺裝配設備協同工作。被裝配的對象可能是噴油嘴、錄象機；也可能是包括馬達、傳動箱、離合器等的機動車輛的成套設備。產品的變種對裝配設備提出了柔性化的要求?，F代化的裝配設備都要具有一定的柔性，因為產品的變更越來越頻繁。企業希望裝配設備不經過大的改裝就能適應新產品的裝配。裝配設備可以大體分為以下幾類：1）裝配工位（手工裝配、自動裝配、柔性裝配）；2）裝配間；3）裝配中心；4）裝配系統。下圖所示的裝配系統包括裝配工位、裝配間、零件儲倉，配料場和傳送系統。第二節裝配工位裝配工位是裝配設備的最小單位。它一般是為了完成一個裝配操作而設計的。自動化的裝配工位一般用來作為一個大的系列裝配的一個環節。程序是事先設定的。它的產生率很高，但是當產品變化時它的柔性較小。柔性裝配工位以裝配機器人為主體，根據裝配過程的需要，有些還設有抓鉗的或裝配工具的更換系統以及外部設備。可自由編程的機器人的控制系統可以同時控制外設中的夾具。一個裝配工位1-工具庫2-行走單元3-可翻轉式工件托盤4-圓形回轉工作臺5-裝配機器人

6-圓形識別攝像機7-聯接工具8-編碼標記旁路系統模式1-傳送區段2-顯示及操作盤3-外罩4-分散控制5-工件托盤6-裝配單元的安裝位置7-存在監測傳感器柔性行走裝配機械人單自由度裝配機械人三自由度裝配機械人第三節裝配間裝配間是一個獨立的柔性自動化裝配工位。它帶有自己的搬送系統、零件準備系統和監控系統作為它的物流環節和控制單元。裝配間適\中批量生產的裝配工件。一般來說，一個裝配間的中心是一臺裝配機器人。此外還要有夾具，夾具的位置一般是固定的，以保證整個部件（或一個單元）在一個固定的位置完成全部裝配。在這個裝配空間里準備好了所有需要裝配的零件，機器人使用一只機械手或可更換的機械手以及可更換的裝配工具順序地抓取和安裝所有的零件。也有幾臺機器人共同工作的裝配間。在這種情況下幾臺機器人的工作空間有可能相交，因而發生干擾或碰撞。一個較好的辦法是使用裝有若干個抓鉗的機械手為各個工位配給零件。

機器人抓鉗中的工件序列

a）用轉塔式機械手順序抓取b）同時抓取一組零件

c）一只機械手與料倉配合順序抓取裝配機器人在裝配間中排列的幾種可能性1-固定位置裝配安裝的機器人2-可以讓機器人直線運動的門式框架3-機器人的工作空間4-機器人運動的軌跡5-NC工作臺6-可以讓機器人平面運動的框架7-零件準備設備裝配間1-裝配機器人2-配合件的備料工段3-配合件托盤的返回工段4-工件托盤（上有基礎件的輸送段)5-轉塔機械手6-轉塔的回轉機構在一座圓形回轉工作臺基礎上構成的柔性裝配間

1-SCARA機器人2-壓入單元3-輸出單元4-圓形回轉工作臺5-備料單元（按產品的要求備料，可以容易地更換）6-開關控制的料倉7-振動供料器第四節裝配中心裝配間和外部的備料庫（按產品搭配好的零件，放在托盤上）、輔助設備以及裝配工具結合在一起統稱為裝配中心。儲倉往往位于裝配機器人的作用范圍之外（后圖），作為一個獨立的、自動化的高架倉庫。儲倉的物流和信息流的管理由一臺計算機承擔。也可以若干個裝配間與一座自動化儲倉相聯接，組成一套柔性裝配系統。裝配中心1-CNC壓力（入）單元2-圓形回轉工作臺3-NC回轉臺4-裝配機器人5-振動供料器6-傳送帶7-倉儲單元8-儲倉第五節裝配系統裝配系統是各種裝配設備聯接在一起的總稱（后圖）。一套裝配系統包括物流和信息流，有裝配機器人的介入，除自動裝配工位外，還有手工裝配工位，裝配系統中的設備的排列經常是線形的。特別是當產品的結構很復雜的時候還不能沒有手工裝配工位。這種手工與自動混合的系統稱為混合裝配系統。在這種系統中應該注意，在手工工位和自動化工位之間應該有較大的中間緩沖儲備倉。裝配系統的組成部分幾種自動裝配生產線（一）板材精密自動輥壓生產線（二）報警器自動裝配生產線（三）軸承自動裝配生產線板材精密自動輥壓生產線報警器裝配生產線軸承自動裝配生產線

柔性裝配系統的設計方案是和豐富的生產經驗以及專業化的機械制造技術相結合的。首先必須選擇一系列裝配要求相似的產品，以便裝配系統經過調整或簡單的改進就能適應新產品的裝配工作。如果一套裝配系統不能完成一系列的全部裝配工作，則應該找出它們相似的共同部分裝配技術方面的相似性表現在以下幾個方面：1）裝配過程的種類和順序；2）聯接的數量和位置；3）零件的倉儲要求和供料要求；4）大小和質量。盡管有一定的柔性，裝配系統的技術方案還必須與產量相適應。當然裝配工藝性好的設計是一個根本的前提條件。裝配系統的所有工位被聯接成若干個裝配工段，而且每個部分都應該能適應產品變種的要求。工藝方案的設計可以通過以下兩種途徑來實現：

1）不同的產品變種都通過所有的裝配工位。所有的裝配工位都具有適應各種產品變種的柔性。

2）某些裝配工位是專為特定的產品而設定的。另外一個重要的問題是：一套大的自動化裝配系統如何起動。下面是兩種起動方式：

1）全系統起動

半自動起動，例如復雜的裝配工位的試起動。

全自動起動，例如整個圓形回轉臺式裝配設備各部分同時起動。

2）部分設備起動一個工段接著一個工段起動，最后一條裝配線全線起動?；剞D式裝配機自動裝配系統的典型機構自動裝配過程中，由于不同產品的結構性能和裝配工藝特征需要采用不同的技術措施。許多裝配也有共同的操作方法，或使用通用性的工藝裝置。因此有必要提高自動裝配系統典型機構的通用性，實用性，可靠性。（一）槽輪機構（二）板形凸輪間歇傳動機構（三）能自動找正孔中心和對正孔軸線的彈性隨動架式手