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1、2019/9/3,武汉理工大学机电学院,1,一、概述,二、自动装配工艺过程分析,三、自动装配机与自动装配线,四、自动装配实例,第六章 装配过程自动化,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,2,一、概述,1、装配过程自动化的目的及意义,2、装配过程自动化的现状,3、装配过程自动化的条件,4、装配过程自动化的内容,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,3,装配过程是机械制造过程中必不可少的环节，在大批大量生产中，常需完成大量而且复杂的装配操作。其作业特点是： 装配工人往往在长时间内重复单纯、强度比较大的工作， 与切削加工过程相比，劳动生产率要相对低得多。,保证产品装配质量 提高生产率 降低生产
2、成本，改善劳动条件,目的及意义,1、装配过程自动化的目的及意义,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,4,国外到现在为止，也只有不到30%的机电产品实现了装配自动化。 即使在美国和日本，自动装配机与金属切削机床相比，也仅为1:100， 装配的费用占54%。,机械产品的装配工作量,技术上的复杂性,占整个产品制造工作量的2070%,主要原因,机械结构方面因素,机械产品的装配过程包含了很多复杂的装配动作，这些动作用手工完成时，除耗费体力外，一般并不难实现。 但当采用自动化装置来代替人工操作时，就需要相当复杂的要求工作准确稳定的机构和可靠的控制系统，才能实现。,许多机械产品，在装配结构和零件结构方面
3、，还不适应自动装配的要求。,2、装配过程自动化的现状,为什么装配自动化技术发展缓慢？,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,5,国内外自动装配情况,自动装配机（线）拥有最多的国家。 已经形成的自动装配线、生产的自动装配机已有一定的通用程度。 最多的行业电机电器、汽车、运输机械、仪器仪表、金属制品 占美国自动装配线的70%以上。,美国,应用自动装配技术比较晚。 上世纪50年代开始在轴承行业设计和建立球轴承自动装配线 在电机电器、通讯器材行业应用最多。,中国,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,6,自动给料 自动传送 自动装配作业,装配自动化的三个主要组成部分：,装配作业自动化程度,清洗、分
4、选、螺纹拧紧最高； 装入、压入过盈连接其次； 螺纹件的对准和拧入较差。,装配线结构形式,以直进式同步传送为多 间歇传送型远多于连续传送型 非同步式传送尚未见成功例子,应用对象,轴承、电机电器、汽车、发动机、自行车、手表、通讯器材 装配对象小型部件和产品,自动检测方面,只起分选作用不合格件排出或发出信号 对重复动作的修正，有待开发,应用特点,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,7,生产纲领稳定，年产量大，批量大、零部件标准化通用化程度高； 实现自动化后，经济上合理、生产成本低提高市场竞争力； 产品具有良好的装配工艺性保证装配质量； 结构简单，装配件少，装配基准面与主要配合面形状规则，装配定位
5、精度容易保证，容易达到配合精度，对运动副容易分选，容易自动定向； 对装配过程中，重复动作多、劳动强度大或影响操作者身体健康的作业，为了改善劳动条件，应实现自动化。,3、实现装配自动化的基本条件,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,8,零件自动定向和供料 零件向基件上装入 零件之间或零件与组件之间的自动联接和紧固 装配组件在工序间自动输送 自动检验 其他辅助工作分选、清洗、涂油、包装,4、装配自动化的基本内容,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,9,螺纹联接件的自动装配,图6-22 自动拧紧螺钉装置 1料管口 2隔料器 3导管 4直导管,a） b） c） 图6-23 螺钉拧入的过程,20
6、19/9/3,武汉理工大学机电学院,10,大批大量生产可采用最高的自动化水平 对其中经济效果不显著或技术尚未成熟的工序半自动化，人工监视或手工操作。 对不甚成熟的工序，除机动外，同时还要考虑手动的可能。 形状规则、对称且数量多的装配零件，容易实现自动定向，给料的自动化程度可高一些。 在螺纹联接工序中，由于多轴工作头对螺纹位置偏差的限制较严，往往还需要检测和控制拧紧力矩，使自动装配机构复杂。 单轴工作头应用较多。 装配零件送入贮料器的动作以及装配完成后卸下产品和部件的动作常按比较低的自动化程度考虑。 装配质量的检验 部件的位置偏差 运动件的灵活性 不合格件的调整和剔除的自动化程度可低一些，有些可
7、手工完成，使自动检验机构不致过于复杂。,装配作业自动化程度的确定,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,11,前行加工过程的可靠性 是保证自动装配可靠性的前提。 要有合格的装配主体件，在装配之前应检测 保证装配零件质量的可靠性 占装配零件比例很大的标准件外购件，并不是百分之百的合格。 外购来的标准件中，可能混有料头、不同规格件、缺螺纹或缺孔件等，对这些零件如不采取周密措施进行检验，往往是产生各种故障的根源。 ex 在摇杆轴上套装摇杆、环、垫圈、卡环等零件 在一个工位上装配零件20个，节拍6秒， 一分钟给送零件200个 若废品率为 1%，一分钟内就有两次事故的概率就没法工作。 对装配零件，特别
8、是标准件，必须进行检验和分选。 通过附加的检验装置提高可靠性,装配过程的可靠性问题,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,12,二、自动装配工艺过程分析,1、自动装配条件下的零件结构工艺性,2、自动装配工艺设计的一般要求,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,13/45,1、自动装配条件下的零件结构工艺性,(1)便于自动给料 零件的几何形状力求对称，便于定向处理； 使零件不对称程度合理扩大，以便自动定向时能利用其不对称性，如重量、外形、尺寸等的不对称性； 使零件的一端做成圆弧形，这样易于导向； 某些零件自动给料时，必须防止缠在一起。如有通槽的零件，宜将槽的位置错开；具有相同内外锥度表面时，
9、应使内外锥度不等，以防套入“卡死”。,DFA,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,14/45,改进坯件自动上料的结构工艺性,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,15/45,(2)有利于零件自动传送,零件除具有装配基准面外，还需考虑装夹基准面，供传送装置装夹和支承； 零部件的结构应带有加工的面和孔，供传送中定位； 零件应外形简单、规则、尺寸小、重量轻。,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,16/45,零件送进装置组成示例,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,17/45,零件自动送进系统擒纵机构与分配装置示例,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,18/45,零件传输实例,201
10、9/9/3,武汉理工大学机电学院,19/45,(3)有利于自动装配作业,零件数量应尽可能少； 零件的尺寸公差及几何特征应能保证按完全互换法进行装配； 尽量减少螺纹联接，用粘结、过盈联接、焊接等方式代替； 零件上尽可能采用定位凸缘，以减少自动装配中的测量工作； 零件的材料若为易碎材料，宜用塑料代替； 最好是能使零件按同一方向安装，减少基础件的翻转次数。 装配时必须调整位置的配合副，在结构上尽可能考虑有相对移动的条件，如轴在套筒中按滑动键直接移动，则可采用开槽的方式使轴和套筒相联接； 应最大限度地采用标准件和通用件。,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,20/45,改善自动装配零件结构工艺性,
11、2019/9/3,武汉理工大学机电学院,21/45,（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置变动； （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）精密配合副实行分组选配 （8）合理确定装配的自动化程度,2、自动装配工艺设计的一般要求,t1 = t2 = tn-1 = tn,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,22/45,保证装配工作循环的节拍同步，装配工序应力求可分,使各个装配工位上装配工序的延续时间大体相等接近生产节拍时间。 除正常传送外，应避免装配基件位置移动
12、。 装配过程的大部或全部工作在装配基件上进行，而装配基件在每一工位上的定位，则依靠传送装置的定位精度保证，故在装配过程中应尽量减少或避免装配基面的翻身、转位、升降等位置变动，以免影响装配过程中的定位精度，同时也可以简化传送装置的结构。,2、装配自动化的工艺原则,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,23/45,要合理选择装配基准面 装配基准面通常应是精加工面或是面积大的配合面，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。 对装配件要进行分类。 为提高装配自动化程度，必须对装配件进行分类。大多数装配件是一些形状比较规则、容易分类分组的零件，按几何特性
13、可分为四类：轴类、套类、平板类和小杂件四类，每类按尺寸比例又可分为长件、短件、匀称件三组，每组零件又可分为四种稳定状态。经分类分组后，采用相应料斗装置，即可实现多数装配件的自动给料。,2、装配自动化的工艺原则（续）,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,24/45,合理确定关键件和复杂件的自动定向 外形复杂的零件有时需要二次定向或多次定向，定向机构复杂，有时可用手工定向代替自动定向。 从定向角度考虑，应以单个零件顺次向基件上安装，避免若干组件分别装成后再将组件与组件进行安装，组件的自动定向比单个零件复杂得多，往往只能用手工完成。 易缠绕零件要能进行定量隔离 装配件中的螺旋弹簧、纸箔垫片等都是
14、易缠绕粘连的。在装配过程中，要能实现对它们的定量隔离，,2、装配自动化的工艺原则（续）,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,25/45,精密配合副实行分组选配 自动装配中精密配合副的装配由选配来保证。根据配合副的配合要求，如配合尺寸、重量、转动惯量来确定分组选配，一般可分组320组。分组越多，配合精度越高，但选配、分组、储料的机构越复杂，占用车间的面积和空间尺寸也越大。因此，除机械式手表因部件多，装配分组也较多外（1520组），一般不宜分组过多 。 合理确定装配的自动化程度 装配自动化程度的确定是一项十分重要的设计原则，需要根据工艺的成熟程度和实际经济效益确定，,2、装配自动化的工艺原则（
15、续）,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,26/45,三、自动装配机,1、自动装配机的基本型式及特点,2、装入和联接,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,27/45,1、自动装配机的基本型式及特点,单工位装配机,夹具升降台返回的直进型自动装配机,夹具水平面返回直进型自动装配机,矩形平面的环行型自动装配机,回转型自动装配机,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,28/45,机器装配的基本作业形式,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,29/45,2、装入和联接,(1) 重力装入 一般不需要控制装入位置的机构，不需外加动力，常用机械挡块、定位杆调节支架等进行定位，适用于钢球、套圈、弹簧
16、等的装入。 (2) 机械推入 用曲柄连杆、凸轮和气缸、液压缸直接联接的往复运动机构等控制装入位置，需外加动力，适用于小型电动机装配线上的端盖、轴承以及套件、垫圈、柱销等的装入。 (3) 机动夹入 用机械式、真空式、电磁式等夹持机构的机械手将零件装入，适用于手表齿轮、盘状零件、轴类零件、轻型零件、薄壁零件等。,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,30/45,轴孔配合自寻中心装入机构,1电磁铁 2支架 3压杆 4弹簧 5推杆 6套 7装配零件(轴) 8料道 9擒纵器 10装配基件 11夹紧机构 12挡铁 13夹具 14、15X、Y坐标滑板 16衔铁,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,31/45,连杆螺母自动拧紧工作原理,1推料杆； 2输料槽； 3卡簧； 4钢球； 5主轴； 6连杆盖； 7连杆体； 8连杆螺栓； 9、10螺母,2019/9/3,武汉理工大学机电学院,32/45,用导向套进行
