自動裝配技術

1、自動裝配技術 自 動 裝 配 技 術 學校： 沈陽工學院專業(yè)：機械制造設計及其自動化班級： 學號： 姓名： 什么是自動裝配技術？ 自動裝配指的是一種利用自動機械或生產(chǎn)的貨物的方式裝配機器人和裝配貨物，至少部分是獨立于人的控制操作系統(tǒng)的方法。在大多數(shù)情況下，自動化的機器是用來生產(chǎn)產(chǎn)品使用標準化部件添加一系列特定的運動或活動通常被稱為一個裝配線。在許多科技公司，醫(yī)學研究和臨床的公司和工廠，自動裝配過程中的一個重要組成部分。在第十九世紀早期，1908和1915之間，自動化裝配作為一個常規(guī)的制造實踐是出世在像美國福特汽車公司公司。通過規(guī)范中使用的零件的制造福特T汽車，除了用機械組裝，福特是更好的能夠生

2、產(chǎn)數(shù)百本流行的車輛銷售給世界各地的消費者。這使得它更便宜和更快的生產(chǎn)汽車。然后引入了許多其他行業(yè)作為這一成功的結(jié)果自動裝配。今天，許多工廠自動化組件，用于創(chuàng)建零件，然后組裝各種消費產(chǎn)品，從食品到電子。工人手上的過程監(jiān)督和確保裝配線的流量保持很長一段時間，最大限度地在最短的時間內(nèi)生產(chǎn)出質(zhì)量產(chǎn)品數(shù)以千計的能力。多使用的機器需要仔細的校準和調(diào)整，而不需要任何其他人的相互作用。醫(yī)學的研究設施食品加工植物通常使用自動化裝配過程在人類接觸危險區(qū)域或可能造成污染的產(chǎn)品。機械手操縱或機器人裝配設備用于處理產(chǎn)品系統(tǒng)在一個密封的環(huán)境以減少這方面的風險。技術人員在玻璃的障礙，保持產(chǎn)品的安全與人類接觸，但允許質(zhì)量管理

3、過程。大型制造企業(yè)使用更大的自動化裝配過程包括重型機器設備放在一起的大型產(chǎn)品的使用，如汽車。在這些環(huán)境中的裝配系統(tǒng)是由一個中央控制中心只有幾個工人操作，但是在這個過程中裝配汽車的獨立。雖然這種形式的制造業(yè)似乎代替了工人，它改善了裝配和在許多行業(yè)，減少人身傷害和失敗率，使汽車的消費者更實惠。1. 自動裝配系統(tǒng)的典型機構(gòu)有哪些 槽輪機構(gòu)板形凸輪間歇傳動機構(gòu)能自動找正孔中心和對正孔軸線的彈性隨動架式手腕使軸產(chǎn)生微小位移能自動找正孔中心和對正孔軸線的彈性隨動架式手腕使軸產(chǎn)生微小偏移墊圈自動裝入工作頭螺母自動裝入工作頭槽口鉚接的操作情況舉例：近年來,隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，更多的企業(yè)都在選擇自動化機械裝配，

4、如同富士康在近來三年內(nèi)要增加100萬臺機器人來解決員工問題。當然根據(jù)行業(yè)的不同，自動裝配機的應用也自然不同。自動裝配機根據(jù)行業(yè)的不同可分為以下幾種：1.電子電氣類 輕觸開關裝配機，繼電器自動裝配機，復位健裝自動裝配機，變壓器自動裝配機等。2.五金類 腳輪自動裝配機，軸承自動裝配機，玩具自動裝配機，齒輪自動裝配機，牙箱自動裝配機等。自動裝配機還應用到家電，汽車行業(yè)，總而言之，自動裝配機將是工廠工業(yè)化的一種趨勢。2. 柔性裝配生產(chǎn)線的構(gòu)成，特點，用到的監(jiān)控設備有哪些 構(gòu)成：由數(shù)字化的柔性可重構(gòu)工裝、自動化的數(shù)控連接設備、數(shù)字化的測量檢驗設備和信息化的集成管理平臺構(gòu)成的數(shù)字化柔性裝配生產(chǎn)線，是現(xiàn)代裝

5、配的典型特征。特點：一般機械制造中的裝配線是指人和機器的有效組合，通過將生產(chǎn)中的輸送系統(tǒng)、隨行夾具和在線專機、檢測設備等進行有機組合，從而滿足多品種產(chǎn)品的裝配要求，充分體現(xiàn)了設備靈活性。裝配生產(chǎn)線的應用，提高了生產(chǎn)效率縮短了制造周期，但自動化生產(chǎn)線的成本較高，主要用于批量生產(chǎn)的行業(yè)，如汽車行業(yè)。產(chǎn)品型號多、批量少的特點使得裝配生產(chǎn)線需要在一般機械產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線的特點的基礎上，具有一定的柔性功能，這樣同一生產(chǎn)線既能用于同型號同批次，又能適用于同型號改進改型系列的產(chǎn)品裝配，從而滿足了裝配生產(chǎn)線對產(chǎn)品產(chǎn)量的要求。監(jiān)控設備：邏輯控制技術、工業(yè)以太網(wǎng)技術、計算機技術等有型裝備配線的監(jiān)測及控制等，如下圖所

6、示：傳統(tǒng)的飛機裝配采用剛性工裝定位、手工制孔連接、基于模擬量傳遞的互換協(xié)調(diào)檢驗方法和分散的手工作坊式生產(chǎn)。自20世紀80年代以來，隨著計算機輔助設計/制造(CAD/CAM)技術、計算機信息技術、自動化技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，數(shù)字化技術在現(xiàn)代飛機制造中得到了廣泛的應用，飛機制造進入了數(shù)字化時代。在數(shù)字化技術的推動下，飛機裝配技術快速發(fā)展，形成了現(xiàn)代飛機的數(shù)字化柔性裝配模式。數(shù)字化柔性裝配模式具體表現(xiàn)為：在飛機裝配中，以數(shù)字化的柔性工裝為裝配定位與夾緊平臺、以先進的數(shù)控鉆鉚系統(tǒng)為自動連接設備，以激光跟蹤儀等數(shù)字化測量裝置為在線檢測工具，在數(shù)字化的裝配數(shù)據(jù)及數(shù)控程序的協(xié)同驅(qū)動下，在集成的數(shù)字化柔性裝配

7、生產(chǎn)線上完成飛機產(chǎn)品的自動化裝配。3. 裝配機的分類，如何實現(xiàn)裝配過程 分類：1) 按被裝配工件在機器中的流動時間連貫性來分，有間隙運動式裝配機和連續(xù)運動式裝配機。2）按裝配機中工作位置數(shù)量來分，有單工位裝配機和多工位裝配機。3）按裝配機中工件的傳動軌跡來分，有圓形工作臺式裝配機和環(huán)形工作臺式裝配機。 裝配過程：通常裝配工藝由零件裝入、以各種方式連接、各級部件裝配、總裝配等等一系列工序和操作組成。經(jīng)加工合格的零件，必要時在投入裝配前需做好各種準備工作。在裝配過程中和裝配之后，要通過檢測和調(diào)整以保證零部件的尺寸、形狀和位置關系。為保證這一切在裝配過程中應分層次、分單元進行，尤其是穩(wěn)定平臺這樣的復

8、雜產(chǎn)品。另外，不但要有嚴格的工藝技術要求，還要有工藝順序要求。工藝的技術要求和裝配順序由裝配工藝過程卡提供。1. 零部件定向排列、輸送、擒縱系統(tǒng)將雜亂無章的零部件按便于機器自動處理的空間方位自動定向排列，隨后順利輸送到后續(xù)的擒縱機構(gòu)，為后續(xù)的機械手的抓取做準備。2. 抓取-移位-放置機構(gòu)將由擒縱機構(gòu)定點定位好的零（部件）抓住或用真空吸住，隨后移動至另一位置（通常為裝配工作位置）。3. 裝配工作機構(gòu)指用來完成裝配工作主動作的機構(gòu)，如將工件壓入、夾合、螺聯(lián)、卡人、粘合、焊接、鉚合、粘合、焊接于上一零部件。4.檢測機構(gòu)用來對上一步裝配好的部件或機器上一步工作成果進行檢測，如缺零件檢測、尺寸檢測、缺損

9、檢測、功能檢測、清料檢測。5. 工件的取出機構(gòu)用來將裝配好的合格部件、不合格部件從機器上分類取出的機構(gòu)。4. 用于裝配作業(yè)機器人控制器分類情況，硬件和軟件的體系結(jié)構(gòu)，國際上研究發(fā)展現(xiàn)狀 機器人控制器的設計通常分為兩個階段：功能設計和結(jié)構(gòu)設計。功能設計階段主要完成控制功能和算法的定義。而結(jié)構(gòu)設計階段是實現(xiàn)功能在硬件和軟件上的分布。這一思想隨著機器人控制器的發(fā)展，而越來越受到重視。同時，也為機器人控制器體系結(jié)構(gòu)的研究確立了一個總體框架。因此，機器人控制器可以定義為：完成機器人控制功能的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。機器人控制器的分類：發(fā)展現(xiàn)狀：機器人控制器的研究已經(jīng)由硬件過渡到軟件、由具體控制器過渡到通用開放式體系結(jié)

10、構(gòu)、由單獨控制過渡到多機協(xié)調(diào)控制。國外有專門的研究機構(gòu)和公司對機器人控制器進行研究和制造。同時，也得到國家相關部門和企業(yè)的資助。因此，國外的機器人控制器發(fā)展很快，智能水平很高，并且正在進行許多開創(chuàng)性的研究。歸納起來主要在兩個方面：（1）機器人控制器的功能結(jié)構(gòu)，主要是智能控制、多算法融合和性能分析、控制器體系結(jié)構(gòu)；（2）控制器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，主要是實時多任務操作系統(tǒng)、開放結(jié)構(gòu)標準、多控制器結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡化、運動控制器。當然，兩者之間在一定范圍內(nèi)是重合進行的。國內(nèi)機器人控制器的研究比國外落后很多、差距比較大。目前，主要集中在機器人控制算法和策略上，而對控制器體系結(jié)構(gòu)方面的研究非常少。通用交互式圖形化人機界

11、面的研制。目前，國外對機器人控制器的研究主要集中在功能方面，也即軟件方面的研究和開發(fā)。特別是，通用交互式圖形化人機界面的開發(fā)已越來越受到重視，它是機器人技術實用化關鍵技術之一。目前的人機交互界面要么是手持操作器和帶操作的示教板，要么是鍵盤驅(qū)動或鼠標驅(qū)動的固定式菜單和彈出式菜單，相對在工業(yè)中常用的組態(tài)軟件如FIX等圖形化操作要落后的多。通用交互式圖形化人機界面開發(fā)難度很大，一方面它有賴于開放結(jié)構(gòu)規(guī)范的建立，而目前仍未形成一個統(tǒng)一的、公認的技術規(guī)范；另一方面是機器人多樣性和復雜性決定的如機器人種類不同功能就各異、環(huán)境模型難于統(tǒng)一、控制算法復雜多樣等等。但是，對某一類型的機器人，特別是已經(jīng)開始實用化

12、的機器人，還是比較有益的。通用交互式圖形化人機界面通常是基于實時多任務操作系統(tǒng)，主要包括兩個部分：開發(fā)環(huán)境和應用環(huán)境。開發(fā)環(huán)境為應用環(huán)境提供一個開發(fā)平臺，用戶可以根據(jù)自己的要求，在開發(fā)環(huán)境下采用交互式圖形界面，組合滿足要求的應用程序，并可通過應用環(huán)境編譯為可直接運行的程序。5. 微型機器人舉例說明，介紹國內(nèi)外最新的研究情況，列舉應用的傳感器類型，技術發(fā)展趨勢，重點對其應用的關鍵技術記性介紹說明。答：正所謂微型機械指的是整個尺寸約為1mm，器件尺寸精度約為1m的機械。尺寸約為普通機械尺寸的1/100，使用光學顯微鏡才能觀察得到。利用微機械技術的機器人有如下兩種，(1)使結(jié)構(gòu)器件微小化、精密化以提

13、高定位精度，或可以進行微細操作的機器人，(2)使機器人本身微小化的所謂微型機器人。目前，微型機器人的發(fā)展到了可觀程度，在美國麻省理工學院的展覽大廳里，參觀者感覺到似乎有一個小東西走過地板，躲在椅了下面。這是一臺名叫摩西的僅有1立方英寸大小的微型機器人?？茖W家設計得使它能對各類刺激作出反應。摩西身上裝有6個圓柱形的超微型攝影鏡頭，并與一個圖像處理電腦相連。6個攝影鏡頭將外部影像匯聚成一幅圖像畫面。比如桌椅、廊柱等物體和垂直邊緣線條將被顯示出來，微型機器人體內(nèi)的電腦，會把這些線條圖像進行翻譯處理，然后發(fā)出各種步行指令，使摩西在步行時，不致于碰撞其他物體。人們?nèi)绻蜷_燈并發(fā)出些輕微的響動，摩西就會急

14、跑到它能看到的最近的黑暗處，燈光熄滅后，它又會向著最后聽到聲響的地方走去。日本精工?埃普森公司開發(fā)了重量不到4克、體積為0.5立方厘米的微型機器人，這個機器人里裝有兩組共96個微小的驅(qū)動芯片、集成電路和水晶振子等手工制作的零件。安裝在眼睛里的光傳感器捕捉光感手電筒等的光，利用光加速行進，是自律、自走型。機器人本身、誘導用的光源和充電器合起來售價7萬日元。由于完全手工制造，一年只生產(chǎn)10套，主要是作為玩具。機器人傳感器分類：根據(jù)檢測對象的不同可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。 a.內(nèi)部傳感器：用來檢測機器人本身狀態(tài)（如手臂間角度）的傳感器。多為檢測位置和角度的傳感器。b.外部傳感器：用來檢測機器人所

15、處環(huán)境（如是什么物體，離物體的距離有多遠等）及狀況（如抓取的物體是否滑落）的傳感器。具體有物體識別傳感器、物體探傷傳感器、接近覺傳感器、距離傳感器、力覺傳感器，聽覺傳感器等。發(fā)展趨勢：微型智能化可以說是機器人未來的發(fā)展方向，智能機器人是具有感知、思維和行動功能的機器，是機構(gòu)學、自動控制、計算機、人工智能、微電子學、光學、通訊技術、傳感技術、仿生學等多種學科和技術的綜合成果。智能機器人可獲取、處理和識別多種信息，自主地完成較為復雜的操作任務，比一般的工業(yè)機器人具有更大的靈活性、機動性和更廣泛的應用領域。對于未來意識化微型智能機器人很可能的幾大發(fā)展趨勢，在這里概括性地分析如下：1.語言交流功能越來

16、越完美2.各種動作的完美化3.外形越來越酷似人類4.邏輯分析能力越來越強5.具備越來越多樣化功能6. 結(jié)合具體應用事例，說明柔性制造系統(tǒng)（FMS）構(gòu)成及其關鍵技術，發(fā)展現(xiàn)狀。答： 構(gòu)成：通常包括4臺或更多臺全自動數(shù)控機床(加工中心與車削中心等)，由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運系統(tǒng)連接起來，可在不停機的情況下實現(xiàn)多品種、中小批量的加工及管理。發(fā)展現(xiàn)狀：柔性制造系統(tǒng)(FMS)系指具有自動化程度高的制造系統(tǒng)。目前所談及的FMS通常是指在批量切削加工中以先進的自動化和高水平的柔性為目標的制造系統(tǒng)。隨著社會對產(chǎn)品多樣化、低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切，F(xiàn)MS發(fā)展頗為迅速，并且由于微電子技術、計算機技術

17、、通信技術、機械與控制設備的發(fā)展，也促使柔性制造技術日臻成熟，80年代后，制造業(yè)自動化進入一個嶄新時代，即基于計算機的集成制造(CIMS)時代，F(xiàn)MS已成為各工業(yè)化國家機械制造自動化的研制發(fā)展重點。80年代中期以來，F(xiàn)MS獲得迅猛發(fā)展，幾乎成了生產(chǎn)自動化之熱點。一方面是由于單項技術如NC加工中心、工業(yè)機器人、CAD/CAM、資源管理及高度技術等的發(fā)展，提供了可供集成一個整體系統(tǒng)的技術基礎；另一方面，世界市場發(fā)生了重大變化，由過去傳統(tǒng)、相對穩(wěn)定的市場，發(fā)展為動態(tài)多變的市場，為了從市場中求生存、求發(fā)展，提高企業(yè)對市場需求的應變能力，人們開始探索新的生產(chǎn)方法和經(jīng)營模式。近年來，F(xiàn)MS作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學“哲理”和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認，可以這樣認為：FMS是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎，將以往企業(yè)中相互獨立的工程設計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的系統(tǒng)，以實現(xiàn)全局動態(tài)最優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進而贏得競爭全勝的智能制造系統(tǒng)。FMS作為當今世界制造自動化技術發(fā)展的前沿科技，為未來機構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍圖，將成為21世紀機構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。通過何老師一學期的講解，