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1、第第6章章 产品装配过程自动化产品装配过程自动化 本章包括以下内容：本章包括以下内容：6.1 概述概述6.2 自动装配工艺过程分析和设计自动装配工艺过程分析和设计6.3 自动装配机自动装配机6.4 自动装配线自动装配线6.5 柔性装配系统柔性装配系统6.6 实例视频实例视频6.1 概述概述6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性装配自动化在现代制造业中的重要性6.1.2 装配自动化的发展概况装配自动化的发展概况 6.1.3 实现装配自动化的途径实现装配自动化的途径6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性装配自动化在现代制造业中的重要性 装配过程是机械制造过程中必不行少的环节。人工操作的
2、装配是一个劳动密集型的过程。据有关资料统计分析，随着先进制造技术的应用，一些典型产品的装配时间占总生产时间的53%左右，是花费最多的生产过程，因此提高装配效率是制造工业中急需解决的关键问题之一。6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性装配自动化在现代制造业中的重要性 同人工装配相比，装配自动化（Assembly Automation）具备如下优点：（1）装配效率高，产品生产成本下降。尤其是在当前机械加工自动化程度不断得到提高的情况下，装配效率的提高对产品生产效率的提高具有更加重要的意义。（2）自动装配过程一般在流水线上进行，采用各种机械扮装置来完成劳动量最大和最繁重的工作，大大降低了工人的
3、劳动强度。6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性装配自动化在现代制造业中的重要性 （3）不会因工人乏累、疏忽、心情、技术不娴熟等因素的影响而造成产品质量缺陷或不稳定。（4）自动扮装配所占用的生产面积比手工装配完成同样生产任务的工作面积要小得多。（5）在电子、化学、宇航、国防等行业中，很多装配操作须要特殊环境，人类难以进入或非常紧急，只有自动扮装配才能保障生产平安。6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性装配自动化在现代制造业中的重要性 随着科学技术的发展和进步，在机械制造业，CNC，FMC，FMS的出现逐步取代了传统的制造技术，它们不仅具备高度自动化的加工实力，而且具有对加工对象的灵
4、敏性。假如只有加工技术的现代化，没有装配技术的自动化，FMS就成了自动化孤岛。装配自动化的意义还在于它是CIMS的重要组成部分。6.1.2 装配自动化的发展概况装配自动化的发展概况 自动装配系统大致阅历了3个发展阶段。第一个阶段是采用如图6.1所示的传统的机械开环限制单元。例如，操作程序由支配轴把操作时间运动行程信息都记录在凸轮上。6.1.2 装配自动化的发展概况装配自动化的发展概况 其次个阶段的自动装配系统如图6.2所示。限制单元接受了预调依次限制器，或者接受可编程序限制器，操作时间支配和运动行程摆脱了机械刚性的限制方法。由于接受微电子器件，各种信息都编制在限制程序中，不仅调整便利，而且提高
5、了系统的牢靠性。6.1.2 装配自动化的发展概况装配自动化的发展概况 6.1.2 装配自动化的发展概况装配自动化的发展概况 发展到第三阶段，产生了所谓的装配伺服系统（Assembly Servo System）。限制单元配备了带有智能电子计算机的可编程序限制器，能发出变更操作依次的信号，依据程序给出的叮嘱和反馈信息，使操作条件或动作维持在设计的最佳状态。这种自动装配系统如图6.3所示。6.1.2 装配自动化的发展概况装配自动化的发展概况 6.1.2 装配自动化的发展概况装配自动化的发展概况 对于精密零件的自动装配，必需提高夹具的定位精度和装配工具的柔顺性。为提高定位精度，可接受带有主动自适应反
6、馈的位置限制器，通过光电传感视觉设备、接触压力传感器等对零件的定位误差进行测量，并接受计算机限制的伺服执行机构进行修正，这种伺服装配工具和夹具可进行精密装配。目前，定位精度为0.01mm的自动装配机已得以应用。6.1.2 装配自动化的发展概况装配自动化的发展概况 产品更新周期的缩短，要求自动装配系统（Automatic Assembly System）具有柔性响应。20世纪80年头出现了柔性装配系统（Flexible Assembly System，FAS）。FAS是一种计算机限制的自动装配系统，它的主要组成是装配中心（Assembly Center）和装配机器人（Assembly Robot
7、），使装配过程通过传感技术和自动监控实现了无人操作。具有各种不同结构实力和智能的装配机器人是FAS的主要特征。6.1.2 装配自动化的发展概况装配自动化的发展概况 柔性装配是自动装配技术的发展方向，接受柔性装配不仅可提高生产率、降低成本、保证产品质量一样性，更重要的是能提高适应多品种小批量的产品应变实力。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）与近代基础技术相互结合、渗透，提高自动装配装置的性能。（2）进一步提高装配的柔性，大力发展柔性装配系统FAS。6.1.3 实现装配自动化的途径实现装配自动化的途径 （1）产品设计时应充分考虑自动装配的工艺性。产品的结构、数量和可操作性
8、确定了装配过程、传输方式和装配方法。机械制造的一个明确的原则就是“部件和产品应当能够以最低的成本进行装配”。因此，在不影响运用性能和制造成本的前提下，合理改进产品结构往往可以极大地自降低动装配的难度和成本。6.1.3 实现装配自动化的途径实现装配自动化的途径 工业发达的国家已广泛推行便于装配的设计准则（Design for Assembly）。该准则主要包含两方面的内容：一是尽量削减产品中的单个零件的数量，如图6.4所示，结构方面的一个区分是分立方式还是集成方式，集成方式可以实现元件最少，修理也便利。二是改善产品零件的结构工艺性，层叠式和鸟巢式的结构（如图6.5所示）对于自动扮装配是有利的。6
9、.1.3 实现装配自动化的途径实现装配自动化的途径 6.1.3 实现装配自动化的途径实现装配自动化的途径 （2）探讨和开发新的装配工艺和方法。必需对自动装配技术和工艺进行深化的探讨，留意探讨和开发自动化程度不一的各种装配方法。如对某些产品，探讨利用机器人、刚性的自动扮装配设备与人工结合等方法，而不盲目追求全盘自动化，这样有利于得到最佳经济效益。此外，还应加强基础探讨，如对合理协作间隙或过盈量的确定及限制方法，装配生产的组织与管理等，开发新的装配工艺和技术。6.1.3 实现装配自动化的途径实现装配自动化的途径 （3）设计制造自动装配设备和装配机器人。要实现装配过程的自动化，就必需制造装配机器人或
10、者刚性的自动装配设备。装配机器人是将来柔性自动扮装配的重要工具，是自动装配系统最重要的组成部分。各种形式和规格的装配机器人正在取代人的劳动，特殊是对人的健康有害的操作以及特殊环境（如高辐射区或须要高清洁度的区域）中进行的工作。6.1.3 实现装配自动化的途径实现装配自动化的途径 刚性自动装配设备的设计，应依据装配产品的困难程度和生产率的要求而定。一般三个以下的零件装配可以在单工位装配设备上完成，超过三个以上的零件装配则在多工位装配设备上完成。自动装配设备必需具备高牢靠性，研制阶段必需进行充分的工艺试验，确保装配过程自动化形式和范围的合理性。6.2 自动装配工艺过程分析和设计自动装配工艺过程分析
11、和设计6.2.1 自动装配条件下的结构工艺性自动装配条件下的结构工艺性6.2.2 自动装配工艺设计的一般要求自动装配工艺设计的一般要求6.2.3 自动装配工艺设计（书中说明）自动装配工艺设计（书中说明）6.2.1 自动装配条件下的结构工艺性自动装配条件下的结构工艺性 结构工艺性是指产品和零件在保证运用性能的前提下，力求能够接受生产率高、劳动量小、材料消耗少和生产成本低的方法制造出来。自动装配工艺性好的产品零件，便于实现自动定向、自动供料、简扮装配设备、降低生产成本。因此，在产品设计过程中，应接受便于自动装配的工艺性设计准则，以提高产品的装配质量和工作效率。6.2.1 自动装配条件下的结构工艺性
12、自动装配条件下的结构工艺性 在自动装配条件下，零件的结构工艺性应符合便于自动供料、自动传送和自动装配三项设计原则。1.便于自动供料便于自动供料 2.利于零件自动传送利于零件自动传送 3.利于自动装配作业利于自动装配作业1.便于自动供料便于自动供料 自动供料包括零件的上料、定向、输送、分别等过程的自动化。为使零件有利于自动供料，产品的零件结构应符合以下各项要求。（1）零件的几何形态力求对称，便于定向处理。（2）假如零件由于产品本身结构要求不能对称，则应使其不对称程度合理扩大，以便于自动定向。如质量、外形、尺寸等的不对称性。（3）零件的一端做成圆弧形，这样易于导向。（4）某些零件自动供料时，必需防
13、止镶嵌在一起。如有通槽的零件，具有相同内外锥度表面时，应使内外锥度不等，防止套入“卡住”。2.利于零件自动传送利于零件自动传送 装配基础件和帮助装配基础件的自动传送，包括给料装置至装配工位以及装配工位之间的传送。其具体要求如下所述。（1）为易于实现自动传送，零件除具有装配基准面以外，还需考虑装夹基准面，供传送装置装夹或支承。（2）零部件的结构应带有加工的面和孔，供传送中定位。（3）零件外形应简洁、规则、尺寸小、重量轻。3.利于自动装配作业利于自动装配作业 （1）零件的尺寸公差及表面几何特征应保证按完全互换的方法进行装配。（2）零件数量尽可能少（如图6.6所示），同时应削减紧固件的数量。3.利于
14、自动装配作业利于自动装配作业 （3）尽量削减螺纹联接，接受适应自动装配条件的联接方式，如接受粘接、过盈、焊接等。（4）零件上尽可能接受定位凸缘，以减少自动装配中的测量工作，如将压协作的光轴用阶梯轴代替等。3.利于自动装配作业利于自动装配作业 （5）基础件设计应为自动装配的操作留有足够的位置。例如自动旋入螺钉时，必需为装配工具留有足够的自由空间，如图6.7所示。3.利于自动装配作业利于自动装配作业 （6）零件的材料若为易碎材料，宜用塑）零件的材料若为易碎材料，宜用塑料代替。料代替。（7）为便于装配，）为便于装配，零件装配表面应增加零件装配表面应增加帮助定位面，如图帮助定位面，如图6.8所示。所示
15、。3.利于自动装配作业利于自动装配作业 （8）最大限度地接受标准件和通用件，这样不仅可以削减机械加工，而且可以加大装配工艺的重复性。（9）避开接受易缠住或易套在一起的零件结构，不得已时，应设计牢靠的定向隔离装置。3.利于自动装配作业利于自动装配作业 （10）产品的结构应能以最简洁的运动把零件安装到基准零件上去。最好是使零件沿同一个方向安装到基础件上去，这样在装配时没有必要变更基础件的方向，以削减安装工作量。（11）假如装配时协作的表面不能成功地用作基准，则在这些表面的相对位置必需给出公差，且使在此公差条件下基准误差对协作表面的位置影响最小。6.2.2 自动装配工艺设计的一般要求自动装配工艺设计
16、的一般要求 自动装配工艺比人工装配工艺设计要困难得多，通过手工装配很简洁完成的工作，有时接受自动装配却要设计困难的机构与限制系统。因此，为使自动装配工艺设计先进牢靠，经济合理，在设计中应留意如下几个问题。（1）自动装配工艺的节拍。（2）除正常传送外宜避开或削减装配基础件的位置变动。6.2.2 自动装配工艺设计的一般要求自动装配工艺设计的一般要求 （3 3）合理选择装配基准面。）合理选择装配基准面。）合理选择装配基准面。）合理选择装配基准面。（4 4）对装配零件进行分类。）对装配零件进行分类。）对装配零件进行分类。）对装配零件进行分类。（5 5）关键件和困难件的自动定向。）关键件和困难件的自动定
17、向。）关键件和困难件的自动定向。）关键件和困难件的自动定向。（6 6）易缠绕零件的定量隔离。）易缠绕零件的定量隔离。）易缠绕零件的定量隔离。）易缠绕零件的定量隔离。（7 7）精密协作副要进行分组选配。）精密协作副要进行分组选配。）精密协作副要进行分组选配。）精密协作副要进行分组选配。（8 8）装配自动化程度的确定。（书中说明）装配自动化程度的确定。（书中说明）装配自动化程度的确定。（书中说明）装配自动化程度的确定。（书中说明）（1）自动装配工艺的节拍）自动装配工艺的节拍 自动装配设备中，多工位刚性传送系统多接受同步方式，故有多个装配工位同时进行装配作业。为使各工位工作协调，并提高装配工位和生产
18、场地的效率，必须要求各工位装配工作节拍同步。（2）宜避开或削减装配基础件的位置变动）宜避开或削减装配基础件的位置变动 自动装配过程是将装配件按规定依次和方向装到装配基础件上。通常，装配基础件须要在传送装置上自动传送，并要求在每个装配工位上精确定位。因此，在自动装配过程中，应尽量削减装配基础件的位置变动，如翻身、转位、升降等动作，以避开重新定位。（3）合理选择装配基准面）合理选择装配基准面 装配基准面通常是精加工面或是面积大的协作面，同时应考虑装配夹具所必需的装夹面和导向面。只有合理选择装配基准面，才能保证装配定位精度。（4）对装配零件进行分类）对装配零件进行分类 多数装配件是一些形态比较规则、
19、简洁分类分组的零件。按几何特性，零件可分为轴类、套类、平板类和小杂件四类。再依据尺寸比例，每类又分为长件、短件、匀整件三组。经分类分组后，可接受相应的料斗装置实现装配件的自动供料。（5）关键件和困难件的自动定向）关键件和困难件的自动定向 形态比较规则的多数装配件可以实现自动供料和自动定向。对于一些自动定向特殊困难的关键件和困难件，为不使自动定向机构过分困难，采用手工定向或逐个装入的方式，在经济上更合理。（7）精密协作副要进行分组选配）精密协作副要进行分组选配 自动装配中精密协作副的装配由选配来保证，依据协作副的协作要求（如协作尺寸、质量、转动惯量等）来确定分组选配，一般可分320组。分组数多，
20、协作精度越高，选配、分组、储料的机构越困难，占用车间的面积和空间尺寸也越大。因此，一般分组不宜太多。6.2.3 自动装配工艺设计过程自动装配工艺设计过程 1.产品分析和装配阶段的划分产品分析和装配阶段的划分 2.基础件的选择基础件的选择 3.对装配零件的质量要求对装配零件的质量要求 4.拟定自动装配工艺过程拟定自动装配工艺过程 5.确定自动装配工艺的工位数量确定自动装配工艺的工位数量 6.确定各装配工序时间确定各装配工序时间 7.自动装配工艺的工序集中自动装配工艺的工序集中 8.自动装配工艺过程的检测工序自动装配工艺过程的检测工序6.3 自动装配机自动装配机 装配机是一种按确定时间节拍工作的机
21、械化的装配设备，有时也须要手工装配与之协作。装配机所完成的任务是把协作件往基础件上安装，并把完成的部件或产品取下来。随着自动化的向前发展，装配工作（包括至今为止照旧靠手工完成的工作）可以利用机器来实现，产生了一种自动化的装配机械，即实现了装配自动化。6.3 自动装配机自动装配机 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两种。为了解决中小批量生产中的装配问题，人们进一步独创了可编程的自动扮装配机，即装配机器人。它的应用不再是只能严格地适应一种产品的装配，而是能够通过调整完成相像的装配任务。6.3.l 单工位自动装配机 6.3.2 多工位自动装配机 6.3.3 工位间传送方式 6.3
22、.4 装配机器人6.3.l 单工位自动装配机单工位自动装配机 单工位装配机是指这样的装配机：它只有单一的工位，没有传送工具的介入，只有一种或几种装配操作。这种装配机的应用多限于只由几个零件组成而且不要求有困难的装配动作的简洁部件。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常常运用的方法。这种装配机的工作效率可达到每小时3012000个装配动作。6.3.l 单工位自动装配机单工位自动装配机 单工位装配机在一个工位上执行一种或几种操作，没有基础件的传送，比较适合于在基础件的上方定位并进行装配操作。其优点是结构简洁，可以装配最多由6个零件组成的部件。通常适用于两到三个零部件的装配，装配操作必
23、需按依次进行。6.3.l 单工位自动装配机单工位自动装配机 这种装配机的典型应用范围是电子工业和精密工具行业，例如接触器的装配。这种装配机用于螺钉旋入、压入联接的例子如图如图6.12所示。6.3.2 多工位自动装配机多工位自动装配机 对三个零件以上的产品通常用多工位装配机进行装配，装配操作由各个工位分别担当。多工位装配机须要设置工件传送系统，传送系统一般有回转式或直进式两种。如图6.13所示为供料设备在回转式自动装配机上的两种不同布置。对进料设备的具体布置是由零件的定位和供料方向确定的，因此有不同的空间需求。6.3.2 多工位自动装配机多工位自动装配机 6.3.2 多工位自动装配机多工位自动装
24、配机 如图6.13（a）所示表示零件定位和进料方向是一样的，接受这种布置时，进料轨道可以通过回转工作台的中心。如图6.13（b）所示表示零件定位和进料方向成90夹角，接受这种布置时，进料轨道应放在与回转工作台相切的位置，以便保持零件的正确装配位置。回转式布置会形成回转工作台上若干闲置工位，直进式传送设备也有类似的状况。6.3.2 多工位自动装配机多工位自动装配机 多工位自动装配机的限制一般有行程限制和时间限制两种。行程限制常常接受标准气动元件，其优点是大多数元件可重复运用。如图6.14所示为一台简洁的气动回转式多工位装配机示意图。6.3.2 多工位自动装配机多工位自动装配机 该装配机由气动装置
25、驱动，包括回转式工作台、两零件进料工位和一台冲压机。由电动机驱动的多工位装配机，常用支配轴凸轮限制装配机的动作，属于时间限制。很多自动装配机以电动机为主结合气动装置。传送装置通常由电动机驱动，而处理装置、进料装置是气动的。回转式装配机中较典型的形式是槽轮或凸轮驱动。6.3.3 工位间传送方式工位间传送方式 装配基础件在工位间的传送方式有连续连续传送传送和间歇传送间歇传送两类。如图如图6.15所示为带往复式装配工作头的连续传送方式。6.3.3 工位间传送方式工位间传送方式 装配基础件连续传送，工位上装配的工作头也随之同步移动。对直线型传送装置，工作头需作往复移动；对回转式传送装置，工作头需作往复
26、回转。装配过程中，工件连续恒速传送，装配作业与传送过程重合，故生产速度高，节奏性强，但装配时工作头和工件之间相对定位有确定困难。目前除小型简洁工件接受连续传送方式外，一般都运用间歇式传送方式。6.3.3 工位间传送方式工位间传送方式 间歇传送中，装配基础件由传送装置按节拍时间进行传送，装配对象停在装配工位上进行装配，作业一完成即传送至下一工位，便于接受固定式装配机械，避开装配作业受传送平稳性的影响。按节拍时间特征，间歇传送方式又可以分为同步传送和非同步传送两种。6.3.3 工位间传送方式工位间传送方式 间歇传送大多数是同步传送，即各工位上的装配件每隔确定的节拍时间都同时向下一工位移动。对小型工
27、件来说，由于装配夹具比较轻小，传送时间可以取得很短，因此好用上对小型工件和节拍小于十几秒的大部分制品的装配，可实行这种固定节拍的同步传送方式。6.3.3 工位间传送方式工位间传送方式 非同步传送方式不但允许各工位速度有所波动，而且可以把不同节拍的工序组织在一个装配线中，使平均装配速度趋于提高，而且个别工位出现短时间可以修复的故障时不会影响全线工作，设备利用率也得以提高，适用于操作比较困难而又包括手工工位的装配线。实际运用的装配线中，各工位完全自动化常常是没有必要的，因技术上和经济上的缘由，多数以接受一些手工工位较为合理，因而非同步传送方式接受得越来越多。6.3.4 装配机器人装配机器人 一般来
28、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。假如以装配速度来比较，人工和机器人都不及专用装配机械。假如装配作业内容变更频繁，那么接受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，接受专用装配机械最有利。但对于大件、多品种、小批量、人力又不能胜任的装配工作，则接受机器人最合适。6.3.4 装配机器人装配机器人 能适应自动装配作业须要的机器人应具有工作速度和牢靠性高、通用性强、操作和修理简洁、人工简洁介入，以及成本及售价低、经济合理等特点。装配机器人可分为非伺服型和伺服型两大类。非伺服型装配机器人指机器人的每个坐标的运动通过可调挡块由人工设定，因而每个程序的可能运
29、动数目是坐标数的两倍。6.3.4 装配机器人装配机器人 伺服型装配机器人的运动完全由计算机控制，在一个程序内，理论上可有几千种运动。伺服型装配机器人不须要调整终点挡块，不管程序变更多少，都很简洁执行。非伺服型和伺服型装配机器人都是微处理器限制的。在非伺服机器人中，它限制的只是动作的依次；而对伺服机器人，每一个动作、功能和操作都是由微处理器限制的。6.3.4 装配机器人装配机器人 机器人的驱动系统，传统上的做法是伺服型接受液压的，非伺服型接受气动的。现在的趋势是用电气系统作为主驱动，特别是新型机器人。只有一些大功率的机器人现在和将来都要用液压驱动。气动系统装配质量较小、功率较小、噪声较小、整齐、
30、结构紧凑，对柔性装配系统（FAS）来说更为合适。非伺服型接受可调终点挡块，能获得很高的精度，因此可应用它进行精密调整。6.3.4 装配机器人装配机器人 如图6.16所示为SCARA型装配机器人外形图，这种机器人已广泛应用于自动装配领域。装配机器人的限制方式有点位式、轨迹式、力（力矩）限制方式和智能限制方式等。6.3.4 装配机器人装配机器人 装配机器人主要的限制方式是点位式和力（力矩）限制方式。对于点位式而言，要求装配机器人能精确限制末端执行器的工作位置，这种方式比较简单。力（力矩）限制方式要求装配机器人在工作时，除了须要精确定位外，还要求运用适度的力和力矩进行工作，装配机器人系统中必需有力（
31、力矩）传感器。6.4 自动装配线自动装配线6.4.1 自动装配线的概念和组合方式自动装配线的概念和组合方式6.4.2 自动装配线对输送系统的要求自动装配线对输送系统的要求6.4.3 自动装配线与手工装配点的集成自动装配线与手工装配点的集成6.4.1 自动装配线的概念和组合方式自动装配线的概念和组合方式 自动装配线是在流水线的基础上渐渐发展起来的机电一体化系统，是综合应用了机械技术、计算机技术、传感技术、驱动技术等技术，将多台装配机组合，然后用自动输送系统将装配机相连接而构成的。它不仅要求各种加工装置能自动完成各道工序及工艺过程，而且要求在装卸工件、定位夹紧、工件在工序间的输送甚至包装都能自动进
32、行。6.4.1 自动装配线的概念和组合方式自动装配线的概念和组合方式 自动装配线的组合方式有刚性的和松散的两种形式。假如将零件或随行夹具由一个输送装置干脆从一台装配机送到另一台装配机，就是刚性组合，但是，应尽可能避开接受刚性组合方式。松散式组合须要进行各输送系统之间的相互连接，输送系统要在各装配机之间有确定的灵敏性和适当的缓冲作用，自动装配线应尽可能接受松散式组合。这样，当单台机器发生故障时，可避开整个生产线停工。6.4.2 自动装配线对输送系统的要求自动装配线对输送系统的要求 自动装配线对其输送系统有以下两个基本要求.（1）产品或组件在输送中能够保持它的排列状态。（2）输送系统有确定的缓冲量
33、。假如装配的零件和组件在输送过程中不能保持规定的排列状态，则必需重新排列。但对于装配组件的重排列，在形式和准确度方面，一般是很难达到的，而且重排列要增加成本，并可能导致工序中出现故障，因此要尽量避开重排列。6.4.2 自动装配线对输送系统的要求自动装配线对输送系统的要求 如图6.17（a）所示中，部件能以一个工件排列形式被输送，无随行夹具，可保持它的排列状态；在输送中，假如须要工件保持有次序的位置，那么，就要设计随行夹具。随行夹具在装配操作中没有作用，只是简洁地固定工件或部件，使有次序的位置不会丢失。如图6.18所示为一个简洁的随行夹具，它适用于如图6.17（b）所示的组件。运用随行夹具时，须
34、要输送系统具有向前和返回的布置。6.4.2 自动装配线对输送系统的要求自动装配线对输送系统的要求 6.4.2 自动装配线对输送系统的要求自动装配线对输送系统的要求 对于较大的组件，靠输送机输送带的长度不能达到要求的缓冲容量时，可以运用多层缓冲器。为了增大装配线的利用率，不仅须要在输送带上载有缓冲零件的随行夹具，而且也要在缓冲返回运动中输送带上载有空的随行夹具，这样才能保证在其次台装配机上发生短期故障时第一台装配机不因缺少空的随行夹具而停止工作。6.4.2 自动装配线对输送系统的要求自动装配线对输送系统的要求 如图如图6.19所示为一台回转式装配机和一台直进式装配机的联合布置的工作方式。6.4.
35、2 自动装配线对输送系统的要求自动装配线对输送系统的要求 如图如图6.19所示，装配机上装配的组件，由移位装置将它传送到位置。气缸将组件从位置移到输送带上输送走。装配机的处理装置将输送系统端部b位置的组件移动，并放入装配机的随行夹具内。此时，气缸将空的随行夹具载体横向推在输送系统返回输送带上，通过横向运动回到端部的承载工位。6.4.3 自动装配线与手工装配点的集成自动装配线与手工装配点的集成 在自动装配线内常常加入手工装配点，这是由于零件的设计或定向定位的缘由，这些零件不能自动排列、自动供料，必须要以手动方法来操作；或由于装配工作有很困难的操作，接受自动化很不经济，必需设置不同结构的手工装配点
36、。1.供应零件的手工装配点 2.手工装配工作点1.供应零件的手工装配点供应零件的手工装配点 手工排列和手动供料，提高了装配线的可靠性，但对循环时间短于5s的装配机，工人很难适应这样的节奏。为从固定的周期中获得有限量的灵敏性，就必需在自动工位的前面安装合适的设备。如图6.20所示为三种不同的设计方案。1.供应零件的手工装配点供应零件的手工装配点 1.供应零件的手工装配点供应零件的手工装配点 如图6.20（a）所示为在一台回转式装配机前面的手动工位处，连接一台具有较大数量的其次分度台，此分度台和装配机的分度装置按次序进行工作。工人将待处理件手工放在分度台的零件夹具内，然后装配机的移置机构将此零件移
37、动放入装配机的夹具内。在其次分度台内，排列确定数量的随行夹具，在手工放置零件和自动移置零件之间就形成了确定的缓冲效应，工人在工作节奏上可得到确定的自由度。1.供应零件的手工装配点供应零件的手工装配点 假如手工处理的零件能通过输送带由移置机构输送到取出点而不会变更已排列的位置，那么装配机前面安装输送带即可不受节奏约束，工人即可由于缓冲效应而得到确定程度的自由度。如图6.20（b）所示，在手工放置零件的操作点和装配机的自动移置零件之间有缓冲区。1.供应零件的手工装配点供应零件的手工装配点 如图6.20（c）所示，工人将积累的零件排列在槽式料斗内，为获得缓冲效应，在一台旋转装置上排列两个槽式料斗。满
38、载的料斗位置向着装配机，其中的零件由装配机的移置机构从槽式料斗底部取出并放在装配机的工件夹具内；空料斗面对工人操作位置，工人在空料斗内排列零件。当面对装配机料斗的零件被取完后，旋转装置启动，将两个料斗换位。2.手工装配工作点手工装配工作点 联动零件或高度弯曲零件等的装配操作很困难，假如它们不能在自动工位上的循环时间内完成，那么就必需在装配机外边进行手工操作。所需的手工装配点，最适合于并在联合各装配机的输送系统中。如图6.21所示，此种工件只能借助于随行夹具输送，假如装配机循环时间为3s，而手工装配点的工作量为9s，那么在输送系统中应包含三个并列的手工工位。2.手工装配工作点手工装配工作点 6.
39、5 柔性装配系统柔性装配系统6.5.1 柔性装配系统的组成柔性装配系统的组成6.5.2 基本形式及特点基本形式及特点 1.柔性装配系统的基本形式柔性装配系统的基本形式 2.柔性装配系统的特点柔性装配系统的特点6.5.3 柔性装配系统应用实例柔性装配系统应用实例6.5.1 柔性装配系统的组成柔性装配系统的组成 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）。柔性装配系统具有相应的柔性，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，也可依据须要增加或削减一些装配环节，在功能、功率和几何
40、形态允许范围内，最大限度地满足一簇产品的装配。6.5.1 柔性装配系统的组成柔性装配系统的组成 柔性装配系统由装配机器人系统和外围设备构成。外围设备包括灵敏的物料搬运系统、零件自动供料系统、工具自动更换装置及工具库、视觉系统、基础件系统、限制和计算机管理系统等。柔性装配系统能自动装配中小型、中等困难程度的产品，如电动机、水泵、齿轮箱等，特殊适应于中、小批量产品的装配，可实现自动装卸、传送、检测、装配、监控、推断、决策等功能。1.柔性装配系统的基本形式柔性装配系统的基本形式 柔性装配系统通常有两种形式：一种是模块积木式柔性装配系统；另一种是以装配机器人为主体的可编程柔性装配系统。柔性装配系统按其
41、结构又可分为以下3种:（1）柔性装配单元（Flexible Assemble Cell，FAC）。这种单元借助一台或多台机器人，在一个固定工位上依据程序来完成各种装配工作。1.柔性装配系统的基本形式柔性装配系统的基本形式 （2）多工位的柔性同步系统。这种系统各自完成确定的装配工作，由传送机构组成固定或专用的装配线，接受计算机限制，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。这种结构通常要具有三个以上装配功能，是由装配所需的设备、工具和限制装置组合而成，可封闭或置于防护装置内。例如，安装螺钉的组合机构是由装在箱体里的机器人送料装置、导轨和控制装置组成，可以与传送装置联接。
42、2.柔性装配系统的特点柔性装配系统的特点 总体来说，柔性装配系统有以下特点。（1）系统能够完成零件的自动运输、自动检测、自动定向、自动定位、自动装配等作业，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）装配机器人的动作和装配的工艺程序，能够按产品的装配须要，快速编制成软件，存储在数据库中，所以更换产品和变更工艺便利快速。2.柔性装配系统的特点柔性装配系统的特点 （3）装配机器人能够便利地变换手指和更换工具，完成各种装配操作。（4）装配的各个工序之间，可不受工作节拍和同步的限制。（5）柔性装配系统的每个装配工段，都应当能够适应产品变种的要求。（6）大规模的FAS接受分级分布式计
43、算机进行管理和限制。2.柔性装配系统的特点柔性装配系统的特点 严格说来，只有手工装配才是柔性的，而机器人模拟人的手工技巧和感观智能进行自动装配都只能达到确定的限度，人的手臂能实现大约50个自由度，而装配机器人在实际应用中只有46个自由度，所以FAS的柔性还是有限度的。装配是一项困难的工作，有些状况下还需要人的参与，人作为生产元素，主要体现在管理、检查和设计环节中。6.5.3 柔性装配系统应用实例柔性装配系统应用实例 装配机器人是柔性装配系统中的主动部分，选择不同结构的机器人可以组成适应不同装配任务的柔性装配系统。如图如图6.23所示为用于电子元件等小部件装配的柔性装配系统。工件托盘是圆柱形的塑
44、料块，塑料块中有一块永久磁铁。借助磁铁的吸力，工件托盘可以被传送钢带带着走，如发生堵塞，工件托盘则在钢带上打滑，利用这一点就形成了一个小的缓冲仓。6.5.3 柔性装配系统应用实例柔性装配系统应用实例 6.5.3 柔性装配系统应用实例柔性装配系统应用实例 如图如图6.23所示，在装配工位上，工件托盘所示，在装配工位上，工件托盘可以用一个销子精确地定位，其可以由一鼓可以用一个销子精确地定位，其可以由一鼓形的储备仓供应。形的储备仓供应。钢带可以在两个方向运动（即托盘的运钢带可以在两个方向运动（即托盘的运动）。动）。协作件可以由外部设备（例如振动送料协作件可以由外部设备（例如振动送料器）供应。器）供应
45、。在这样的装配系统上，依据装配工艺的在这样的装配系统上，依据装配工艺的须要，也可以配置多台机器人。须要，也可以配置多台机器人。6.5.3 柔性装配系统应用实例柔性装配系统应用实例 为了实现印制电路板的自动扮装配，开发了很多种装配机（有些运用机器人，有些没有运用机器人）。有些是高度专用化的，可以达到很高的工作效率；另外一些考虑到适应不同装配任务的须要而具有较高的可调性。如图6.24所示是一种变种结构，这种结构方式的特点是机器都作直角坐标运动，在一个装配间里可以平行安置若干台机器人协同工作，机器人可以作为一个功能模块来更换。6.5.3 柔性装配系统应用实例柔性装配系统应用实例 宝马生产线（宝马生产
46、线（22.24）定时器自动装配线（定时器自动装配线（5.46）发动机自动装配及工作原理（发动机自动装配及工作原理（5.43）卡簧自动装配机（卡簧自动装配机（0.59）璃瓶自动生产线（璃瓶自动生产线（2.35）码垛机（码垛机（6.11）码垛机码垛机 缠绕机（缠绕机（2.46）汽车车身自动焊接线（汽车车身自动焊接线（3.27）汽车外覆件自动冲压线（汽车外覆件自动冲压线（1.48）全自动双层袋生产线全自动双层袋生产线(4.07)柔性自动扮装配线柔性自动扮装配线(7.02)奇异的戴尔麦克工业机械手奇异的戴尔麦克工业机械手(6.04)数控全自动钢筋桁架模板焊接生产线数控全自动钢筋桁架模板焊接生产线(1.51)