1、 第六節第六節 機器裝配的自動化機器裝配的自動化制作：機設1105班 內容簡介內容簡介1、自動化裝配概述自動化裝配概述2、自動裝配機、自動裝配機3、裝配機器人、裝配機器人4、自動裝配線、自動裝配線5、柔性制造系統、柔性制造系統1.概述概述v（1）什么是機械裝配及裝配自動化 機械裝配是按規定的精機械裝配是按規定的精度和技術要求，將構成機器度和技術要求，將構成機器的零件結合成組件、部件和的零件結合成組件、部件和產品的過程。裝配是機器制產品的過程。裝配是機器制造中的后期工作，是決定產造中的后期工作，是決定產品質量的關鍵環節。品質量的關鍵環節。 裝配自動化：是指對某裝配自動化：是指對某種產品用某種控制

2、方法和手種產品用某種控制方法和手段，通過執行機構，使其按段，通過執行機構，使其按預先規定的程序自動地進行預先規定的程序自動地進行裝配，而無需人直接干預的裝配，而無需人直接干預的過程。過程。 減速器裝配圖1.概述概述 （2 2）機械裝配自動化的必要性：）機械裝配自動化的必要性： 在機械制造工業中，在機械制造工業中，20%20%左右的工左右的工作量是裝配，有些產品的裝配工作作量是裝配，有些產品的裝配工作量可達到量可達到70%70%左右。但裝配又是在左右。但裝配又是在機械制造生產過程中采用手工勞動機械制造生產過程中采用手工勞動較多的工序。由于裝配技術上的復較多的工序。由于裝配技術上的復雜性和多樣性，

3、所以，裝配過程不雜性和多樣性，所以，裝配過程不易實現自動化。近年來，在大批大易實現自動化。近年來，在大批大量生產中，加工過程自動化獲得了量生產中，加工過程自動化獲得了較快的發展，大量零件自動化高速較快的發展，大量零件自動化高速生產出來后，如果仍由手工裝配，生產出來后，如果仍由手工裝配，則勞動強度大、效率低、質量也不則勞動強度大、效率低、質量也不能保證。為了保證產品質量及其穩能保證。為了保證產品質量及其穩定性，改善勞動條件，提高勞動生定性，改善勞動條件，提高勞動生產率，降低生產成本。機械自動化產率，降低生產成本。機械自動化系統應運而生！系統應運而生！效率低效率低質量不能保證質量不能保證勞動強度勞

4、動強度大大例如：假如以下仍使用手工裝配1.概述概述 （3 3）機械裝配自動化的主要內容：）機械裝配自動化的主要內容： 裝配自動化的目的裝配自動化的目的 保證產品裝配質量和穩定性，提高生產率，降低生產成本，改善勞動條件。自動傳送自動傳送自動給料自動給料自動裝配自動裝配自動控制自動控制1.概述概述 自動傳送自動傳送 自動傳送裝置主要自動傳送裝置主要有回轉工作臺、鏈式傳送有回轉工作臺、鏈式傳送裝置和非同步的夾具式鏈裝置和非同步的夾具式鏈傳送裝置等。各種傳送裝傳送裝置等。各種傳送裝置可供基礎件直接定位或置可供基礎件直接定位或用隨行夾具定位。用隨行夾具定位。回轉工作臺鏈式傳送裝置返回自動給料自動給料 有

5、料倉給有料倉給料和料斗給料料和料斗給料兩種基本類型，兩種基本類型，其結構和特點其結構和特點與機床上下料與機床上下料裝置相似。裝置相似。1.概述概述料倉返回1.概述概述自動裝配：自動裝配： 自動裝配作業包括自動清洗、平衡、分選、裝入、聯自動裝配作業包括自動清洗、平衡、分選、裝入、聯接和檢測等，有時還包括成品包裝和一些輔助的加工工序。接和檢測等，有時還包括成品包裝和一些輔助的加工工序。 清洗自動化是將零件自動輸送到清洗機內，按規定程序自動完成清洗作業，然后輸送到下一工序。 自動平衡的特點是在測出不平衡量的大小與相位后，用自動去重或配重的方法求得平衡。常用的去重方法是通過轉削或銑削將不平衡量去除；對

6、于小型的精密零件（如陀螺儀轉子等），不平衡量很小，可用激光氣化方法去除。自動配重是根據不平衡量的大小自動選取相應重量級別的平衡塊，用焊接或膠接方法固定在被平衡零件的相應位置上。 自動分選是通過自動測量測出零件的配合尺寸，并按規定的幾組公差帶將零件自動分組，使各對應組內相互配合的零件實現互換裝配。自動分選是采用選配法裝配之前的必要工序，在自動分選機上進行。 自動裝入是自動裝配作業中最基本的工序，有重力裝入、機械推入和機動夾入3種方式,可按具體情況選擇。采用較多的是機械推入和機動夾入，先將零件夾持，保持正確定向，在基礎件上對準，再由裝入工作頭緩慢進給，將其裝入基礎件內。 自動檢測常見的檢測項目有：

7、裝配過程中的檢測，如檢查是否缺件，零件方向和位置是否正確和夾持是否可靠等；裝配后的部件或產品的性能檢測，如軸的振擺、回轉運動精度、傳動裝置的反向間隙、起動和回轉扭矩、振動、噪聲以及溫升等。將實測結果與檢測的標準相對比，以決定合格與否。裝配過程中出現不合格情況時，便自動停止裝配，并發出信號。有關產品性能的實測數據常由自動打印機輸出備查。返回1.概述概述自動控制自動控制 自動裝配中各種傳送、給料和自動裝配中各種傳送、給料和裝配作業的程序以及相互協調必須依靠裝配作業的程序以及相互協調必須依靠控制系統。常用的是由凸輪、杠桿、彈控制系統。常用的是由凸輪、杠桿、彈簧和擋塊等機構組成的固定程序的控制簧和擋塊

8、等機構組成的固定程序的控制系統，但當裝配的部件或產品的結構有系統，但當裝配的部件或產品的結構有較大的改變時便不能適應。如采用數字較大的改變時便不能適應。如采用數字控制系統，在裝配件改變時容易調整工控制系統，在裝配件改變時容易調整工序。特別是微處理機或電子計算機，具序。特別是微處理機或電子計算機，具有記憶和邏輯運算功能，可存貯各種工有記憶和邏輯運算功能，可存貯各種工作程序，供隨時調用。這種控制系統適作程序，供隨時調用。這種控制系統適用于中小批量的多品種自動裝配。用于中小批量的多品種自動裝配。 數控機床CK61501.概述概述 （4）裝配自動化的基本要求：裝配自動化的基本要求： 1.生產綱領穩定，

9、且年產量大、批量大，零部件的標準化、通用化程度較高。 生產綱領穩定是裝配自動化的必要條件，而年產量大批量大可提高設備的使用率；標準化、通用化程度高可縮短設計、制造周期，降低生產成本。1.概述概述2. 2.產品具有較好的自動裝配工藝：產品具有較好的自動裝配工藝： （1) 1)盡量要做到結構簡單，裝配零件少盡量要做到結構簡單，裝配零件少 （2) 2)裝配基準面和主要配合面形狀規則，定位精度易保證裝配基準面和主要配合面形狀規則，定位精度易保證 （3) 3)運動副應易于分選，便于達到配合精度運動副應易于分選，便于達到配合精度 （4) 4)主要零件形狀規則、對稱，易于實現自動定向等主要零件形狀規則、對稱

10、，易于實現自動定向等3. 3.實現裝配自動化以后，經濟上合理，生產成本降低。實現裝配自動化以后，經濟上合理，生產成本降低。1.概述概述 （5）機械裝配自動化的發展歷程：機械裝配自動化的發展歷程： 國外從國外從2020世紀世紀5050年代開始發展了裝配過年代開始發展了裝配過程的自動化，程的自動化，6060年代發展了數控裝配機、自年代發展了數控裝配機、自動裝配線，動裝配線，7070年代機器人已應用在裝配過程年代機器人已應用在裝配過程中，近年來又研究應用了柔性裝配系（中，近年來又研究應用了柔性裝配系（FASFAS）等。今后趨勢是裝配自動化作業與倉庫自動等。今后趨勢是裝配自動化作業與倉庫自動化系統等連

11、接起來，進一步提高機械制程的化系統等連接起來，進一步提高機械制程的質量和勞動生產率。質量和勞動生產率。 接下來我們將依次了解接下來我們將依次了解自動裝配機、裝自動裝配機、裝配機器人、自動裝配線、柔性制造系統配機器人、自動裝配線、柔性制造系統 返回2 2、自動裝配機、自動裝配機 自動裝配機配合部分機自動裝配機配合部分機械化的流水線和輔助設備實械化的流水線和輔助設備實現了局部自動化裝配和全自現了局部自動化裝配和全自動化裝配。動化裝配。 自動裝配機因工件輸送自動裝配機因工件輸送方式不同可分為回轉型、直方式不同可分為回轉型、直進型等幾類，根據工序繁簡進型等幾類，根據工序繁簡不同，又可分為單工位、多不同

12、，又可分為單工位、多工位結構。工位結構。鉸鏈自動裝配機分動式自動裝配機 2 2、自動裝配機、自動裝配機（1）.單工位裝配機： 單工位裝配機是指工位單一，通常沒有基礎件的傳送，只有一種或幾種裝配操作的機器，多限于裝配動作簡單的零部件。1-螺釘 2-送料單元 3-機架4-旋入工作頭 5-夾具 單工位裝配機比較適合于在基礎件的上方定位并進行裝配操作，即基礎件布置好后，另一個零件的進料和裝配也在同一臺設備上完成。2 2、自動裝配機、自動裝配機單工位裝配機需與隨行夾具配合使用。圖a：裝配位置。圖b：出料。 1-出料軌道 2-滑板 3-擋塊 4-起出器2 2、自動裝配機、自動裝配機（2）多工位裝配機一、回

13、轉型自動裝配機：是一種裝配對象回轉輸送的裝配機，回轉臺是核心部件，聯接和上下料設備采用凸輪集中控制。它通過行星輪回轉到不同工位，進行裝配。圓形回轉臺式裝配機1-機架2-工作臺3-回轉臺4-聯接工位5-上料工位6-操作人員1-剛性中心立柱2-工作單元3-托架4-杠桿和頂桿5-凸輪軸6-機架7-行星輪(連續回轉)2 2、自動裝配機、自動裝配機二、直進型自動裝配機： 這是一種裝配基礎件或隨行夾具在鏈式或推桿步伐式傳送裝置上進行直線或環行傳送的裝配機，裝配工位沿直線排列。它包括垂直型夾具升降臺返回的直進型裝配機和水平型夾具水平面返回直進型裝配機。1-工作頭安裝臺面2-工作頭3-夾具安裝板4-鏈板2 2

14、、自動裝配機、自動裝配機三、環行型自動裝配機： 環行式是裝配對象沿水平環行傳送，各工位環行配列，沒有大量空夾具返回，近似回轉式。1-工作頭2-隨行夾具3-基礎件4-空夾具返回5-裝配成品返回3 3、裝配機器人、裝配機器人v 自動裝配機配合部分手工操作和機械輔助自動裝配機配合部分手工操作和機械輔助設備，可以完成某些部件裝配工作的要求。但設備，可以完成某些部件裝配工作的要求。但是，在儀器儀表、汽車、手表、電動機、電子是，在儀器儀表、汽車、手表、電動機、電子元件等生產批量大、要求裝配相當精確的產品元件等生產批量大、要求裝配相當精確的產品裝配時，不僅要求裝配機更加準確和精密，而裝配時，不僅要求裝配機更

15、加準確和精密，而且應具有視覺和某些觸覺傳感機構，反應更靈且應具有視覺和某些觸覺傳感機構，反應更靈敏，對物體的位置和形狀具有一定的識別能力敏，對物體的位置和形狀具有一定的識別能力。這些功能一般自動裝配機很難具備，而裝配。這些功能一般自動裝配機很難具備，而裝配機器人完全具備這些功能。機器人完全具備這些功能。 裝配機器人裝配機器人是指為完成裝配作業而設計的工業機器人。裝配機器人是柔性自動化裝配系統的核心設備，由機器人操作機、控制器、末端執行器和傳感系統組成。與一般工業機器人相比，裝配機器人具有精度高、柔順性好、工作范圍小、能與其他系統配套使用等特點，主要用于各種電器的制造行業。關節裝配機器人噴涂機器

16、人裝配機器人3 3、裝配機器人、裝配機器人世界裝配機器人的發展狀況 從裝配機器人的推廣應用角度來看，機器人的發展大致經歷了技術發展和探索的“ 起步” 階段， 在技術有所突破之后的“ 推廣” 應用階段和被產業界接受之后的“ 普及” 階段， 只不過因為各個國家情況不同， 機器人發展過程中這三個階段的時間先后和各階段時間的長短并不一樣，下表說明了一些國家的機器人的發展情況。可以看出， 中國的機器人技術和機器人應用水平總體上還處于很落后的狀態。表1-1 各國機器人的發展階段表3 3、裝配機器人、裝配機器人一般來說，裝配機器人系統可按功能分為下面五個部分: a)機械本體:包括機身、框架、機械連接等內在的

17、支持結構。b)動力部分:包括電源、電動機等執行元件及其驅動電路。c)檢測傳感裝置:包括傳感器及其相應的信號檢測電路。d)控制及信息處理裝置:包括計算機及相應的硬件、軟件構成的控制系統。e)執行機構:包括機械傳動和操作機構，一般采用機械、電、液等機構。3 3、裝配機器人、裝配機器人 目前，在汽車裝配行業中，人工已逐漸被自動化的生產線所取代，在擋風玻璃的裝配中， 由于汽車擋風玻璃寬大， 人工不易安裝和操作的特點， 為適應時代的發展， 減少工人的勞動強度和勞動量， 節約勞動成本， 改善工作環境， 保證安全操作， 促進文明生產。隨著機器人技術的不斷發展和完善，以及機器人成本的進一步降低， 可以預料，

18、今后將開拓更多的機器人應用領域， 尤其是在制造業以外的領域中， 機器人將會有很好的應用前景。 汽車裝配機器人3 3、裝配機器人、裝配機器人返回4 4、裝配自動線、裝配自動線 如果產品或部件比較復雜，在一臺裝配機上不能完成全部裝配工作，或需要在幾臺裝配機上完成時，就需要將裝配機組合形成裝配自動線。v 裝配自動線一般由 4個部分組成。零部件運輸裝置：它可以是輸送帶，也可以是有軌或無軌傳輸小車。裝配機械手或裝配機器人。檢驗裝置：用以檢驗已裝配好的部件或整機的質量。控制系統：用以控制整條裝配自動線，使其協調工作。自動化程度高的裝配自動線需要采用裝配機器人，它是裝配自動線的關鍵環節。4 4、裝配自動線、

19、裝配自動線自動裝配線基本特征： 在裝配工位上，將各種裝配件裝配到裝配基礎件上去，完成一個部件或一臺產品的裝配。自動裝配線基本形式： 1、裝配基礎件移動式自動裝配線 2、裝配基礎件固定式自動裝配線4 4、裝配自動線、裝配自動線（1）裝配基礎件移動式自動裝配線： 裝配基礎件依次移動到各個工位，裝配件依次在相應的裝配工位上裝配到基礎件上。應用較為廣泛。返回4 4、裝配自動線、裝配自動線（2）裝配基礎件固定式自動裝配線： 裝配基礎件固定，各個裝配件移動，并按照裝配順序，依次移動到裝配基礎件位置上進行裝配，裝配工位只有一個。4 4、裝配自動線、裝配自動線二、常用裝配線類型及其特點（1）軌道裝配線（2）帶

20、式裝配線（3）板式裝配線（4）車式裝配線（5）步伐式裝配線（6）撥桿式裝配線（7）推式懸鏈裝配線（8）氣墊裝配線4 4、裝配自動線、裝配自動線（1）軌道裝配線： 包括自由軌道和動力軌道兩類。動力軌道適用于上料時有沖擊并能保持一定的傳送速度。輥子可雙列布置，可設置升降、翻轉和轉位等機構。返回4 4、裝配自動線、裝配自動線（2）帶式裝配線： 由帶式傳送裝置和兩側工作臺組成。工件和卸料器分配到兩側工作臺，結構簡單，傳送平穩，速度較低返回4 4、裝配自動線、裝配自動線（3）板式裝配線： 可用鋼板、木板或其他材料，平穩寬敞，承載能力和自重均較大。適用于低速、重載荷及有沖擊場合。返回4 4、裝配自動線、裝

21、配自動線（4）車式裝配線： 小車與牽引鏈連接，承載能力大，但運行平穩性和精確性較差。返回4 4、裝配自動線、裝配自動線（5）步伐式裝配線： 推桿推動夾具和工件作步伐式間隙傳動，能承受較大載荷，傳送平穩返回4 4、裝配自動線、裝配自動線（6）撥桿式裝配線： 裝配過程中裝配對象可連同小車任意從線上推出推入，通過插入或拔出小車撥桿使小車傳送或停止。返回4 4、裝配自動線、裝配自動線（7）推式懸鏈裝配線： 用于汽車發動機裝配。返回4 4、裝配自動線、裝配自動線（8）氣墊裝配線： 利用壓縮空氣形成的氣膜，把裝置連同工件一起托起，漂浮在支承面上。承載能力大，運行平穩。適用于大件、重件的裝配。返回5 5、柔

22、性裝配系統（、柔性裝配系統（FASFAS）一、組成一、組成： 柔性裝配系統具有相應柔性，可對某一特定產品的變型產品按程序編制的隨機指令進行裝配，也可根據需要，增加或減少一些裝配環節，在功能、功率和幾何形狀允許范圍內，最大限度地滿足產品的裝配。 柔性裝配系統由裝配機器人系統和外圍設備組成。這些外圍設備可以根據具體的裝配任務來選擇，為保證裝配機器人完成裝配任務，其通常包括：靈活的物料搬運系統、零件自動供料系統、工具（手指）自動更換裝置及工具庫、視覺系統、基礎件系統、控制系統和計算機管理系統。5 5、柔性裝配系統（、柔性裝配系統（FASFAS）二、基本型式及特點：二、基本型式及特點： 柔性裝配系統通

23、常有兩種型式：一是模塊積木式柔性裝配系統，另一是以裝配機器人為主體的可編程柔性裝配系統。按其結構又可分為三種： (1）柔性裝配單元（Flexible Assembly CellFAC） 這種單元借助一臺或多臺機器人，在一個固定工位上按照程序來完成各種裝配工作； (2）多工位的柔性同步系統 這種系統各自完成一定的裝配工作，由傳送機構組成固定或專用的裝配線，采用計算機控制，各自可編程序和可選工位，因而具有柔性。 （3）組合結構的柔性裝配系統 這種結構通常要具有三個以上裝配功能，是由裝配所需的設備、工具和控制裝置組合而成，可封閉或置于防護裝置內5 5、柔性裝配系統（、柔性裝配系統（FASFAS）三、柔性裝配系統實例：三、柔性裝配系統實例：5 5、柔性裝配系統（、柔性裝配系統（FASFAS）模塊積木式 FAS以裝配機器人為主體的可編程序FAS 以裝配中心為基礎的模塊式FAS