机械制造及动画技术装配过程自动化ppt课件.pptx

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1、装配过程自动化,11,2,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%。,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。,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。,一、基本概况,3,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

2、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。,三个发展阶段,一、基本概况,4,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。,5,装配自动化的基本要求 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。,现实应用中需考虑的因素

3、,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。,6,7,实现装配自动化的途径 借助先进技术，改进产品设计 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F

4、AS的国产化 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。,8,9,二、自动装配工艺过程分析,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。,零件的结构工艺性应满足的三个条件：便于自动给料包括零件的上料、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、自动检测和控制、自动试验等。,零件的结构具有什么样的特点、避免什么结构,结构工艺性是指产品和零件在保证使用性能的前提下，力

5、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。,自动装配条件下的结构工艺性,10,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,（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。,改进前,改进后,（3）将零件的一端做成圆弧形，这样易于导向。,11,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”。,改进前,改进后,12,便于自动传送（零件由给料口传

6、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。,13,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）（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。（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。（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。,改进前,改进后,14,（4）零件上尽量

7、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。（6）若两零件装配时需要调整位置才能装配上，则结构上应考虑能相对移动。,改进前,改进后,改进前,改进后,15,（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。,16,（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。,17,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

8、 的几个装配工位。,针对形状比较规则的简单零件,概率法极化法测定法,（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（5）关键件和复杂件的自动定向,18,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,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

9、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装配基础件的传送装配夹具的传送 形状规则且数量多的零件的供料与定向检测、清洗等工作。,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,19,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 7.自动装配工艺过程的检测工序,三、自动装配原理,20,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）

10、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：空间排列物流之间的时间关系工作分工的范围和种类在装配过程中装配对象的运动状态,三、自动装配原理,21,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,集中固定式装配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。,组织形式可以

11、具体化为：空间排列物流之间的时间关系工作分工的范围和种类在装配过程中装配对象的运动状态,三、自动装配原理,22,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,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。,组织形式可以具体化为：空间排列物流之间的时间关系工作分工的范围和种类在装配过程中装配对象的运动状态,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）1.装配过程分成若干个独立的装配工序，分别由

12、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。,是固定装配的高级形式,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。,三、自动装配原理,23,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,自由移动式装配（工人不动）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。,组织形式可以具体化为：空间

13、排列物流之间的时间关系工作分工的范围和种类在装配过程中装配对象的运动状态,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。,移动式装配：产品动，工人呢？,无形象的流水线,24,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-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）,25,常用传送设备（机构）类型及其特点,26,常用传送设备（机构）类型及其特点,27,常用传送设备

14、（机构）类型及其特点,28,2装配件的定位,基础件、配合件、联接件经传送后必须停在精确的位置，才能保证后续装配工作顺利进行。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。,靠定位机构来保证,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,29,3装入和螺纹连接自动化,装入自动化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

15、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）机动夹入用机械手夹持零件装入，适用于小型零件、轴类、盘类零件。,装入动作（路线）简单,30,3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）,31,课堂作业选择题：1.在自动装配条件下，

16、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,四、自动装配机械,32,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

17、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）。,33,单工位装配机,单工位装配机它只有单一的工位，没有传送工具（基础件无需传送）的介入，只有一种或几种简单的装配操作（通常基础件无需翻面），故应用多限于只由23个零件组成的简单装配体。,在这种装配机上同时进行几个方向的装配是可能的而且是经常使用的方法。这种装配机的工作效率可达到每小时3012000个装配动作（效率高）。,34,单工位装配机案例自动拧螺钉机,图7-4 单工位装配机的设计布置和操作顺序a)装配位置 b)出料1-出料轨道 2-滑板 3-挡块 4-起出器,工位单一，基础件布置好后，配合件的进料和

18、装配也在同一台设备上完成,35,多工位装配机,多工位装配机它有多个工位，各工位分别承担不同的装配工作，需设置传送系统的介入，应用于由3个以上零部件的产品装配。,传送系统的形式：回转型自动装配机、直进型自动装配机、环形自动装配机。,工位间传送方式：连续传送、间歇传送,传送装置的结构形式：水平型、垂直型,36,多工位装配轴承装配,37,回转工作台为核心部件，适用于轻、小型零件的装配；工件一次定位装夹。,结构紧凑，供料和装配机构的布置受空间限制，会有不工作的工位。,回转型自动装配机,38,一种装配基础件或随行夹具在链式或推杆步伐式传送装置上进行直线或环行传送的装配机，装配工位沿直线排列，装配对象沿直

19、线传送，返回时带着空夹具（较多）返回。,图7-5 夹具升降台返回的直进型装配机1-工作头 2-返回空夹具 3-夹具返回起始位置 4-装配基础件,图7-6 夹具水平返回的直进型装配机1-工作头安装台面 2-工作头 3-夹具安装板 4-链板,装配工位沿直线排列,直进型自动装配机,39,装配工位沿环形排列，装配对象沿环形传送，返回空夹具较少。,图7-7 矩形平面轨道环行型自动装配机1工作头 2随行夹具 3基础件 4空夹具返回 5装配成品,装配工位沿环形排列,环形自动装配机,40,装配过程中，工件连续恒速传送，装配作业与传送过程重合。,连续传送,特点：生产效率高；装配头与工件之间的相对定位困难，不能采

20、用固定式装配机械。,应用：小型简单装配中可能采用此传送，一般都使用间歇式传送,图7-8 带往复式装配工作头的连续传送装配方式,41,装配过程中，工件按一定节拍传送，并停在工位上进行装配，可分为同步传送和非同步传送。,间歇传送,同步传送：各工位上的装配件每隔一定节拍时间都同时向下一个工位移动。工序较短的工位存在等工浪费；某工位出现故障，全线受影响。用于小型工件和节拍较小（十几秒）的产品装配时的传送。,非同步传送：有缓冲储存装置，不同节拍的工序组织在一条装配线中，且个别工位出现短时间可修复故障时不会影响全线。适用于操作比较复杂而又包括手工工位的装配线。（柔性式）,图7-9 非同步传送装置1-机械手

21、 2-料斗 3-缓冲贮存 4-随行夹具 5-操作者,电钻手工装配,42,单工位装配机,连续传送,多工位装配机,4个特点,4个特点,传送系统的3种布置形式,传送系统的2种结构形式,传送系统的2种工位间的传送方式,五、柔性装配系统,43,产品更新周期缩短、批量减小、品种增多，要求自动装配系统具有柔性响应，进而出现了柔性装配系统（Flexible Assembly System，FAS）,FAS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，最大限度地满足一族产品的装配。,FAS的组成,FAS可柔性装配系统由装配机器人系统

22、和外围设备构成。外围设备包括灵活的物料搬运系统、零件自动供料系统、工具（手指）自动更换装置及工具库、视觉系统、基础件系统、控制和计算机管理系统等。,装配对象一定范围内可变,装配顺序可变,捆绑记忆：FAS装配机器人,44,装配机器人与其它装配方式的比较（扩展内容）,一般来说，要实现装配工作，可以用人工、专用装配机械和机器人三种方式。如果以装配速度来比较，人工和机器人都不及专用装配机械。如果从柔性角度比较，人工优于机器人，优于专用装配机械。装配作业内容改变频繁，那么采用机器人的投资将要比专用装配机械经济。此外，对于大量、高速生产，采用专用装配机械最有利；但对于大件、多品种、小批量、人力又不能胜任的

23、装配工作，则采用机器人最合适。,45,柔性装配系统的基本形式及特点,基本形式：模块积木式柔性装配系统，以装配机器人为主体的可编程柔性装配系统。,结构分类：（1）柔性装配单元（FAC），该单元借助一台或多台机器人，一个固定工位完成装配。（2）多工位的柔性同步系统，由传送机构组成固定或专用的装配线，采用计算机控制，各自可编程序和可选工位，因而具有柔性。（3）组合结构的柔性装配系统，要具有三个以上装配功能，是由装配所需的设备、工具和控制装置组合而成，可封闭或置于防护装置内。,46,柔性装配系统的基本形式及特点,特点：（1）自动化程度高，自动运送、定向、定位、检测、装配；既适用于中、小批量的产品装配，也适用于大批量生产中的装配。,（2）更换产品和变更工艺方便。,（3）装配机器人能够方便地变换手指和更换工具、但柔性是有限度的。,（4）装配的各工序之间，可不受工作节拍和同步的限制,（5）大规模的FAS采用分级分布式计算机进行管理和控制,47,图7-12 模块化的柔性自动化装配系统1-储藏站 2-装配工作站 3-料仓站,柔性：模块化，可重构,48,柔性：机器人模块化,图7-11 印制电路板的柔性装配系统,49,轻松一刻自动装配机可以这么造,50,轻松一刻弹簧是如何自动加工的？,51,轻松一刻石油工业动画,52,作业P176 7-3 7-11,