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自动装配技术

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自动装配技术（总12页）

自动装配技术

学校：

沈阳工学院

专业：

机械制造设计及其自动化

班级：

学号：

姓名：

什么是自动装配技术？

自动装配指的是一种利用自动机械或生产的货物的方式装配机器人和装配货物，至少部分是独立于人的控制操作系统的方法。

　　在大多数情况下，自动化的机器是用来生产产品使用标准化部件添加一系列特定的运动或活动通常被称为一个装配线。

　　在许多科技公司，医学研究和临床的公司和工厂，自动装配过程中的一个重要组成部分。

　　在第十九世纪早期，1908和1915之间，自动化装配作为一个常规的制造实践是出世在像美国福特汽车公司公司。

　　通过规范中使用的零件的制造福特T汽车，除了用机械组装，福特是更好的能够生产数百本流行的车辆销售给世界各地的消费者。

　　这使得它更便宜和更快的生产汽车。

然后引入了许多其他行业作为这一成功的结果自动装配。

　　今天，许多工厂自动化组件，用于创建零件，然后组装各种消费产品，从食品到电子。

　　工人手上的过程监督和确保装配线的流量保持很长一段时间，最大限度地在最短的时间内生产出质量产品数以千计的能力。

　　多使用的机器需要仔细的校准和调整，而不需要任何其他人的相互作用。

　　医学的研究设施食品加工植物通常使用自动化装配过程在人类接触危险区域或可能造成污染的产品。

　　机械手操纵或机器人装配设备用于处理产品系统在一个密封的环境以减少这方面的风险。

　　技术人员在玻璃的障碍，保持产品的安全与人类接触，但允许质量管理过程。

　　大型制造企业使用更大的自动化装配过程包括重型机器设备放在一起的大型产品的使用，如汽车。

　　在这些环境中的装配系统是由一个中央控制中心只有几个工人操作，但是在这个过程中装配汽车的独立。

　　虽然这种形式的制造业似乎代替了工人，它改善了装配和在许多行业，减少人身伤害和失败率，使汽车的消费者更实惠。

1.自动装配系统的典型机构有哪些

①槽轮机构

②板形凸轮间歇传动机构

③能自动找正孔中心和对正孔轴线的弹性随动架式手腕—使轴产生微小位移

④能自动找正孔中心和对正孔轴线的弹性随动架式手腕—使轴产生微小偏移

⑤垫圈自动装入工作头

⑥螺母自动装入工作头

⑦槽口铆接的操作情况

举例：

近年来,随着中国经济的发展，更多的企业都在选择自动化机械装配，如同富士康在近来三年内要增加100万台机器人来解决员工问题。

当然根据行业的不同，自动装配机的应用也自然不同。

自动装配机根据行业的不同可分为以下几种：

1.电子电气类轻触开关装配机，继电器自动装配机，复位健装自动装配机，变压器自动装配机等。

2.五金类脚轮自动装配机，轴承自动装配机，玩具自动装配机，齿轮自动装配机，牙箱自动装配机等。

自动装配机还应用到家电，汽车行业，总而言之，自动装配机将是工厂工业化的一种趋势。

2.柔性装配生产线的构成，特点，用到的监控设备有哪些

构成：

由数字化的柔性可重构工装、自动化的数控连接设备、数字化的测量检验设备和信息化的集成管理平台构成的数字化柔性装配生产线，是现代装配的典型特征。

特点：

一般机械制造中的装配线是指人和机器的有效组合，通过将生产中的输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备等进行有机组合，从而满足多品种产品的装配要求，充分体现了设备灵活性。

装配生产线的应用，提高了生产效率缩短了制造周期，但自动化生产线的成本较高，主要用于批量生产的行业，如汽车行业。

产品型号多、批量少的特点使得装配生产线需要在一般机械产品装配生产线的特点的基础上，具有一定的柔性功能，这样同一生产线既能用于同型号同批次，又能适用于同型号改进改型系列的产品装配，从而满足了装配生产线对产品产量的要求。

监控设备：

逻辑控制技术、工业以太网技术、计算机技术等有型装备配线的监测及控制等，如下图所示：

传统的飞机装配采用刚性工装定位、手工制孔连接、基于模拟量传递的互换协调检验方法和分散的手工作坊式生产。

自20世纪80年代以来，随着计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）技术、计算机信息技术、自动化技术和网络技术的发展，数字化技术在现代飞机制造中得到了广泛的应用，飞机制造进入了数字化时代。

在数字化技术的推动下，飞机装配技术快速发展，形成了现代飞机的数字化柔性装配模式。

数字化柔性装配模式具体表现为：

在飞机装配中，以数字化的柔性工装为装配定位与夹紧平台、以先进的数控钻铆系统为自动连接设备，以激光跟踪仪等数字化测量装置为在线检测工具，在数字化的装配数据及数控程序的协同驱动下，在集成的数字化柔性装配生产线上完成飞机产品的自动化装配。

3.装配机的分类，如何实现装配过程

分类：

1）按被装配工件在机器中的流动时间连贯性来分，有间隙运动式装配机和连续运动式装配机。

2）按装配机中工作位置数量来分，有单工位装配机和多工位装配机。

3）按装配机中工件的传动轨迹来分，有圆形工作台式装配机和环形工作台式装配机。

装配过程：

通常装配工艺由零件装入、以各种方式连接、各级部件装配、总装配等等一系列工序和操作组成。

经加工合格的零件，必要时在投入装配前需做好各种准备工作。

在装配过程中和装配之后，要通过检测和调整以保证零部件的尺寸、形状和位置关系。

为保证这一切在装配过程中应分层次、分单元进行，尤其是稳定平台这样的复杂产品。

另外，不但要有严格的工艺技术要求，还要有工艺顺序要求。

工艺的技术要求和装配顺序由装配工艺过程卡提供。

1.零部件定向排列、输送、擒纵系统

将杂乱无章的零部件按便于机器自动处理的空间方位自动定向排列，随后顺利输送到后续的擒纵机构，为后续的机械手的抓取做准备。

2.抓取-移位-放置机构

将由擒纵机构定点定位好的零（部件）抓住或用真空吸住，随后移动至另一位置（通常为装配工作位置）。

3.装配工作机构

指用来完成装配工作主动作的机构，如将工件压入、夹合、螺联、卡人、粘合、焊接、铆合、粘合、焊接于上一零部件。

4.检测机构

用来对上一步装配好的部件或机器上一步工作成果进行检测，如缺零件检测、尺寸检测、缺损检测、功能检测、清料检测。

5.工件的取出机构

用来将装配好的合格部件、不合格部件从机器上分类取出的机构。

4.用于装配作业机器人控制器分类情况，硬件和软件的体系结构，国际上研究发展现状

机器人控制器的设计通常分为两个阶段：

功能设计和结构设计。

功能设计阶段主要完成控制功能和算法的定义。

而结构设计阶段是实现功能在硬件和软件上的分布。

这一思想随着机器人控制器的发展，而越来越受到重视。

同时，也为机器人控制器体系结构的研究确立了一个总体框架。

因此，机器人控制器可以定义为：

完成机器人控制功能的结构实现。

机器人控制器的分类：

发展现状：

机器人控制器的研究已经由硬件过渡到软件、由具体控制器过渡到通用开放式体系结构、由单独控制过渡到多机协调控制。

国外有专门的研究机构和公司对机器人控制器进行研究和制造。

同时，也得到国家相关部门和企业的资助。

因此，国外的机器人控制器发展很快，智能水平很高，并且正在进行许多开创性的研究。

归纳起来主要在两个方面：

（1）机器人控制器的功能结构，主要是智能控制、多算法融合和性能分析、控制器体系结构；

（2）控制器的实现结构，主要是实时多任务操作系统、开放结构标准、多控制器结构和网络化、运动控制器。

当然，两者之间在一定范围内是重合进行的。

国内机器人控制器的研究比国外落后很多、差距比较大。

目前，主要集中在机器人控制算法和策略上，而对控制器体系结构方面的研究非常少。

通用交互式图形化人机界面的研制。

目前，国外对机器人控制器的研究主要集中在功能方面，也即软件方面的研究和开发。

特别是，通用交互式图形化人机界面的开发已越来越受到重视，它是机器人技术实用化关键技术之一。

目前的人机交互界面要么是手持操作器和带操作的示教板，要么是键盘驱动或鼠标驱动的固定式菜单和弹出式菜单，相对在工业中常用的组态软件如FIX等图形化操作要落后的多。

通用交互式图形化人机界面开发难度很大，一方面它有赖于开放结构规范的建立，而目前仍未形成一个统一的、公认的技术规范；另一方面是机器人多样性和复杂性决定的如机器人种类不同功能就各异、环境模型难于统一、控制算法复杂多样等等。

但是，对某一类型的机器人，特别是已经开始实用化的机器人，还是比较有益的。

通用交互式图形化人机界面通常是基于实时多任务操作系统，主要包括两个部分：

开发环境和应用环境。

开发环境为应用环境提供一个开发平台，用户可以根据自己的要求，在开发环境下采用交互式图形界面，组合满足要求的应用程序，并可通过应用环境编译为可直接运行的程序。

5.微型机器人举例说明，介绍国内外最新的研究情况，列举应用的传感器类型，技术发展趋势，重点对其应用的关键技术记性介绍说明。

答：

正所谓微型机械指的是整个尺寸约为1mm，器件尺寸精度约为1μm的机械。

尺寸约为普通机械尺寸的1/100，使用光学显微镜才能观察得到。

利用微机械技术的机器人有如下两种，

（1）使结构器件微小化、精密化以提高定位精度，或可以进行微细操作的机器人，

（2）使机器人本身微小化的所谓微型机器人。

目前，微型机器人的发展到了可观程度，在美国麻省理工学院的展览大厅里，参观者感觉到似乎有一个小东西走过地板，躲在椅了下面。

这是一台名叫摩西的仅有1立方英寸大小的微型机器人。

科学家设计得使它能对各类刺激作出反应。

摩西身上装有6个圆柱形的超微型摄影镜头，并与一个图像处理电脑相连。

6

个摄影镜头将外部影像汇聚成一幅图像画面。

比如桌椅、廊柱等物体和垂直边缘线条将被显示出来，微型机器人体内的电脑，会把这些线条图像进行翻译处理，然后发出各种步行指令，使摩西在步行时，不致于碰撞其他物体。

人们如果打开灯并发出些轻微的响动，摩西就会急跑到它能看到的最近的黑暗处，灯光熄灭后，它又会向着最后听到声响的地方走去。

日本精工埃普森公司开发了重量不到4克、体积为立方厘米的微型机器人，这个机器人里装有两组共96个微小的驱动芯片、集成电路和水晶振子等手工制作的零件。

安装在眼睛里的光传感器捕捉光感手电筒等的光，利用光加速行进，是自律、自走型。

机器人本身、诱导用的光源和充电器合起来售价7万日元。

由于完全手工制造，一年只生产10套，主要是作为玩具。

机器人传感器分类：

根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。

a.内部传感器：

用来检测机器人本身状态（如手臂间角度）的传感器。

多为检测位置和角度的传感器。

b.外部传感器：

用来检测机器人所处环境（如是什么物体，离物体的距离有多远等）及状况（如抓取的物体是否滑落）的传感器。

具体有物体识别传感器、物体探伤传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器，听觉传感器等。

发展趋势：

微型智能化可以说是机器人未来的发展方向，智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果。

智能机器人可获取、处理和识别多种信息，自主地完成较为复杂的操作任务，比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。

对于未来意识化微型智能机器人很可能的几大发展趋势，在这里概括性地分析如下：

1.语言交流功能越来越完美2.各种动作的完美化3.外形越来越酷似人类4.逻辑分析能力越来越强5.具备越来越多样化功能

6.结合具体应用事例，说明柔性制造系统（FMS）构成及其关键技术，发展现状。

答：

构成：

通常包括4台或更多台全自动数控机床（加工中心与车削中心等）

，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。

发展现状：

柔性制造系统（FMS）系指具有自动化程度高的制造系统。

目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。

随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，80年代后，制造业自动化进入一个崭新时代，即基于计算机的集成制造（CIMS）时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。

80年代中期以来，FMS获得迅猛发展，几乎成了生产自动化之热点。

一方面是由于单项技术如NC加工中心、工业机器人、CAD/CAM、资源管理及高度技术等的发展，提供了可供集成一个整体系统的技术基础；另一方面，世界市场发生了重大变化，由过去传统、相对稳定的市场，发展为动态多变的市场，为了从市场中求生存、求发展，提高企业对市场需求的应变能力，人们开始探索新的生产方法和经营模式。

近年来，FMS作为一种现代化工业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认，可以这样认为：

FMS是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造系统。

FMS作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。

通过何老师一学期的讲解，我对自动装配技术这门课程更加感兴趣了，我始终相信学有所用，将来的某一天肯定会用到老师讲过的知识的，谢谢老师耐心细心讲解！

参考文献

[1]范玉青．现代飞机制造技术（修订本）［M］．北京：

北京航空航天大学出版社201035页.

[2]郭恩明．国外飞机柔性装配技术[J]．航空制造技术，2009（9）：

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[3]任晓华．新型飞机自动化装配技术[J].航空制造技术，2008（12）：

32-35页.

[4]任晓华．JSF制造技术综述[J].航空制造技术，2008

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43-48页.

[5]任晓华．洛克希德•马丁公司的F-22战斗机装配生产线[J].航空制造技术，2006（8）：

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