制造系统自动化课件-第6章

第六章装配自动化机电学院机械制造及自动化系主讲教师：王广林制造系统自动化技术机电学院机械制造及自动化系第六章装配自动化装配:按技术要求将零件进行组合、连接成部件、复合件或成品的过程。装配工艺过程：装配的方法、路线及内容的安排。包括装配、调整、检测和试验。装配工艺规程：将装配工艺过程按一定格式以文件的形式固定下来的过程。装配自动化：用某种控制方法和手段，按预先规定的程序自动地进行装配，而无需人直接干预的过程。6.1.1装配自动化的概念6.1装配自动化的概念及其发展概况机电学院机械制造及自动化系1社会需求国际关系多极化消费产品的多样化经济全球化贸易自由化产品生产的个性化提高敏捷性和自动化生产程度TQCSE(时间、质量、价格、服务、环境)6.1.2装配自动化的发展概况6.1.2装配自动化的发展概况6.1装配自动化的概念及其发展概况机电学院机械制造及自动化系2主要技术内容生产过程自动化的瓶颈之一一个难度大、复杂程度高传输、抓取、装配感知、判断、决策施力的大小确定推进的速度快慢安装的姿态是否正确6.1.2装配自动化的发展概况6.1装配自动化的概念及其发展概况机电学院机械制造及自动化系3国内外发展状况美国克里斯公司：自动装配机、装配机器人、集成装机系统、装配单元日本：小汽车柔性装配线瑞士：手表自动装配线比利时:Newlachaussee公司的雷管自动装配线英国：BRSL公司电器、电子和机械产品的柔性装配系统我国在电子、医疗、轻工行业都有所发展，如医药灌装机、封装机，啤酒灌装自动线，糖果包装自动线等6.1.2装配自动化的发展概况6.1.2装配自动化的发展概况6.1装配自动化的概念及其发展概况机电学院机械制造及自动化系6.2自动化装配系统的类型及其选择6.2.1自动化装配系统的类型刚性自动装配装配对象不可变换，产品规格不可调整柔性自动装配装配对象可变换，产品规格在一定范围内可调整6.2.2自动化装配类型的选择选择根据：产品的生产纲领和生产类型选择原则：大量大批生产类型选择刚性自动化装配单件小批生产类型选择柔性自动化装配机电学院机械制造及自动化系不同装配方式下产量与成本的关系不同装配方式下产量与成本的关系6.2自动化装配系统的类型及其选择机电学院机械制造及自动化系6.3装配自动化系统应具备的条件6.3.1对零部件的结构工艺性的要求1.零件几何形状尽量规则，结构要便于自动传输、自动上料和定向识别2.零件结构要便于夹持，刚度要满足夹持力的要求，受力后的变形应在弹性范围内，而且变形量不应给装配带来困难。3.零件结构设计时应考虑避免采用在自动上料时相互镶嵌等不易顺利分开的结构4.设计者应考虑零件装配的初始连接时易于导入，如设计倒角、锥面等。5.应尽量采用便于装配的联接方式，而且尽可能的减少零件数量6.零件设计尽量做到标准化、通用化和系列化，这样可以减少装配工装的种类7.设计时应尽量考虑统一的装配方向，减少翻转装配次数机电学院机械制造及自动化系6.3装配自动化系统应具备的条件举例机电学院机械制造及自动化系6.3装配自动化系统应具备的条件6.3.2对装配工具的要求1.根据总体布局、零件结构尺寸和几何形状及重量、经济性等合理选择机械手、机器人还是其它结构装置抓取或推进零件装配2.机械手或机器人的手腕夹爪的夹紧力要与零件的允许变形量和零件表面精度的要求相匹配。应尽量避免抓取零件精加工表面，如果无法避免时，不得损坏零件表面精度，并且夹爪要采取保护措施3.在计算装配工具对零件的夹紧力时，应考虑装配力和零件的重力，其装配力与零件的配合种类有直接关系4.机械手或机器人手腕移动时一定要平稳，注意惯性力，接近装配位置时要减速5.在零件初始装入时，装配工具在装配力的作用下应有一定的柔性，发生异常应发报警信号机电学院机械制造及自动化系6.3.3对传输机构和整体布局的要求1.传输机构方便零件的传输和定向。2.零件传输到装配位置时，准确的定位系统及安全保护系统，不到位不能发生装配指令。3.如果采用柔性自动化装配，应考虑传输系统设计时的柔性，以适应零件品种规格的变换。4.零件的传输和自动上料机构设计时，要考虑尽量减少振动和噪声。5.在考虑自动化装配线时，应考虑装配中的自动检测、清理、不合格零件的自动识别和剔除、故障诊断和报警等。6.总体平面布置时充分利用现有面积、计算好装配的节拍和设备及工位的数量。7.对于单件小批生产的柔性自动化装配的选配法，应做好分组选配的装配方式的设计，分组选配即是组内的完全互换法6.3装配自动化系统应具备的条件机电学院机械制造及自动化系6.4轴套自动化装配系统设计6.4.1轴套部件分析机电学院机械制造及自动化系6.4.2轴套自动装配系统的设计系统共分四个工位，其装配工艺顺序为1.钢套由气缸从振动送料机构A的滑道上推入回转工作台的V型定位夹具上；2.回转工作台回转90°；3.铜套由气缸从振动送料机构B的滑道上推入回转工作台上方的带有伸缩夹紧销的V型夹具上；4.回转工作台回转90°；5.压力气缸活塞将铜套压入钢套中；6.装配好的组件借助于回转工作回转的运动靠刮板使组件滑入箱中6.4轴套自动化装配系统设计机电学院机械制造及自动化系轴套装配系统结构示意图1-钢套振动送料机构2-推进气缸3-限位板4-铜套振动送料机5-推进气缸6-V型定位块7-压力气缸8-装配件导板9-回转工作台6.4轴套自动化装配系统设计机电学院机械制造及自动化系6.4.3轴套自动装配系统的主要部件设计6.4轴套自动化装配系统设计1．工位1和工位2的振动供料装置（1）振动供料机构方案设计1-底座（振动调整器）2-电磁铁3-衔铁4-板弹簧5-螺旋轨道6-料斗机电学院机械制造及自动化系(2)振动送料的工作原理6.4轴套自动化装配系统设计1-工件2-滑道3-板弹簧4-电磁振动器5-衔铁6-底座机电学院机械制造及自动化系6.4轴套自动化装配系统设计(a)(d)(b)(c)(e)振动送料的运动分析机电学院机械制造及自动化系6.4轴套自动化装配系统设计机电学院机械制造及自动化系6.4轴套自动化装配系统设计机电学院机械制造及自动化系当物体不腾空[见图(d)(e)]时，保证工件爬升而不下滑的条件为:（1）当滑道带动工件以加速度ash向斜上方移动时（2）当滑道带动工件以加速度aj向斜下方移动时(sincos)sin()cos()shga6.4轴套自动化装配系统设计(sincos)sin()cos()jga机电学院机械制造及自动化系6.4轴套自动化装配系统设计（3）提高供料速度的途径1）一般情况下降低振动的频率ƒ，通常采用25Hz左右。2）应避免出现严重“腾空”，即表现为冲击跳跃过大的情况，尽量增大滑道的振幅δ，减小角频率ω，ω=2πƒ。3）滑道的振动方向角Φ与滑道倾角α和弹簧板的安装角β的关系为Φ=(β-α)。一般情况下希望较大的Φ角，由此可见β角要大些，α角要小些。需要指出上述结论是有局限性的，是有条件的。4）摩擦系数要大些μ。机电学院机械制造及自动化系6.4轴套自动化装配系统设计2．工位2的送料及定位机构1-回转分度工件台2-钢套V型定位块座3-铜套V型块座4-伸缩夹紧销5-隔磁铜套6-永久磁铁7-短导向板8-气缸V型推杆9-气缸机电学院机械制造及自动化系6.4轴套自动化装配系统设计3．气动回转工作台的分度机构（方案1）T(分度一次所需时间)时间速度LS12345687(a)(b)分度一次所需时间1-气缸2-齿条3-带单向离合器的齿轮4-轴承5-输出轴6-十字轮7-定位识别开关8-定位钢球机电学院机械制造及自动化系6.4轴套自动化装配系统设计气动回转工作台的分度机构（方案2）10987654111-转动工作台2-棘轮3-分度盘4-行程开关5-分度凸轮6-棘爪7-弹簧压片8-行程开关9-活塞杆10-气缸11-电磁阀12-转轴13-定位销14-弹簧15-信号开关机电学院机械制造及自动化系6.4轴套自动化装配系统设计6.4.4轴套自动装配过程气动控制系统设计轴承装配过程气动控制系统原理图机电学院机械制造及自动化系机电学院机械制造及自动化系铆钉铆接保持架的方法难以自动化扣合保持架的方法焊接保持架的方法6.5向心球轴承自动化装配系统设计6.5.1轴承的结构分析机电学院机械制造及自动化系6.5向心球轴承自动化装配系统设计机电学院机械制造及自动化系6.5向心球轴承自动化装配系统设计6.5.2向心球轴承的选配机电学院机械制造及自动化系6.5向心球轴承自动化装配系统设计6.5.2向心球轴承的选配1-2测量头3-测量仪4-右气室5-触头6.12-喷嘴7.11-斜尺8-滑座9-齿条10-转臂13-滑环机电学院机械制造及自动化系6.5向心球轴承自动化装配系统设计6.5.3装配自动机1.轴承的自动装配过程机电学院机械制造及自动化系6.5向心球轴承自动化装配系统设计2.轴承装配自动机外观图ABC保持架机电学院机械制造及自动化系6.5向心球轴承自动化装配系统设计3.轴承装配自动机的装配机构机电学院机械制造及自动化系6.5向心球轴承自动化装配系统设计机电学院机械制造及自动化系机电学院机械制造及自动化系6.5向心球轴承自动化装配系统设计分球叉的展开图尼龙整体保持架机电学院机械制造及自动化系钢球贮球箱的结构型式也是多种多样的，但一般都包括下列组成部分：（1）分组贮存器贮料箱中具有与钢球分组数相同的贮存器或料仓。（2）送料机构用以将钢球从贮存器送到通住装配机的管路中。（3）隔料机构用以控制每次送出的钢球数。（4）信号执行机构用以根据选配信号，放出相应一组钢球。6.5向心球轴承自动化装配系统设计6.5.4钢球贮料箱机电学院机械制造及自动化系6.5向心球轴承自动化装配系统设计钢球贮料桶图机电学院机械制造及自动化系6.5向心球轴承自动化装配系统设计搅动盘的传动原理机电学院机械制造及自动化系1.装配、装配工艺过程、装配工艺规程、装配自动化的概念是如何定义的？2.自动化装配系统分为哪两种类型？3.自动化装配对零部件的结构工艺性、装配工具、传输机构提出那些要求？4.掌握轴套装配系统电气控制线路图原理。5.电磁振动送料装置，当物体不腾空时，保证爬升的条件是什么？（即当滑道以加速度为ash斜上方运动和以加速度为aj斜下方运动时，对加速度提出何种要求？）6.207球轴承的自动装配要经过哪几个过程？并作简要说明。第6章复习题