第1章　绪论

1.1　装配自动化的作用

装配是指把多个零件组装成产品，使得产品能够实现相应的功能并体现产品的质量。装配包括三层含义：把零件组装在一起；实现相应的功能；体现产品的质量。装配不仅仅是拧螺钉并简单地把零件组装在一起，更重要的是组装后产品能够实现相应的功能，体现产品的质量。产品包含的零件从几个到几百万个不等，装配对产品的成本和生产效率有着重要影响；但由于机械装配技术一直落后于机械加工技术，机械装配过程已成为自动化制造系统的薄弱环节。人工操作的装配是一个劳动密集型的过程，生产率是工人执行某一具体操作所花费时间的函数；其劳动量在产品制造总劳动量中占有相当高的比例。随着先进制造技术的应用，制造零件劳动量的下降速度比装配劳动量下降速度快得多。据有关资料统计，一些典型产品的装配时间占总生产时间的40%～60%，而目前产品装配的平均自动化水平仅为10%～15%，是花费最多的生产过程。因此，实现装配过程的自动化成为现代工业生产中迫切需要解决的一个重要问题。自动化装配的主要优点如下。

①装配自动化可以提高生产率、降低成本，保证机械产品的装配质量和稳定性。尤其是当前机械加工自动化程度的不断提高，装配效率的提高对于提高产品生产效率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，采用各种机械化装置来完成劳动量最大和最繁重的工作，大大减轻或取代特殊条件下的人工装配劳动，降低劳动强度，保证操作安全。

③不会因工人疲劳、疏忽、情绪、技术不熟练等因素的影响而造成产品质量缺陷或不稳定。

④自动化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，许多装配操作需要特殊环境，人类难以进入或非常危险，只有自动化装配才能保障生产安全。

装配机械是一种特殊的机械，它区别于通常用于加工的各种机床。装配机械是为特定的产品而设计制造的，具有较高的开发成本，且在使用中只有很少的或完全不具有柔性，所以最初的装配机械只是为大批量生产而设计的。自动化的装配系统用于中小批量生产还是近几年的事，这种装配系统一般由可以自由编程的机器人作为装配机械，此外还要有具有柔性的外围设备，例如零件储仓、可调的输送设备、连接工具库、抓钳及它们的更换系统。柔性是指一种能够适应生产变化的系统特性。对于装配系统来说，就是要在同一套设备上同时或者先后装配不同的产品（产品柔性），柔性装配系统的效率不如高度专用化的装配机械。往复式装配机械可以达到每分钟10～60拍（大多数的节拍时间为2.5～4s）；转盘式装配机械最高可以达到每分钟2000拍。当然所装配的产品很简单，如链条等；所执行的装配动作也很简单，如铆接、充填等。对于大批量生产（年产量100万以上）来说，专用的装配机械是合算的；工件长度可以大于100mm，质量可以超过50g。典型的装配对象，如电器产品、开关、钟表、圆珠笔、打印机墨盒、剃须刀、刷子等，需要各种不同的装配过程。图1-1中列出了最重要的装配方法以及它们之间的关系。

图1-1　装配中的连接方法框图

从创造产品价值的角度来考虑，装配过程按时间分为两部分：主装配和辅装配。连接本身作为主装配只占35%～55%的时间。所有其他功能，例如给料，均属于辅装配。设计装配方案必须尽可能压缩这部分时间。在连接方法中，螺纹连接占最大比例，约为68%；铆接、压接、销接、弹性涨入、粘接、其他所占比例分别为16.5%、10.5%、1.6%、1%～3%、1%、1.1%。以上是机械制造和车辆制造行业的平均值，不同行业采用的各种连接方法的比例也不尽相同。装配机械的各种不同的结构形式都是针对一定的装配范围设计的，它们的定位精度、装配速度和抗干扰性受到格外重视；物流通道对于工件参数波动的“免疫力”起到非常重要的作用，在自动化装配过程中，大多数的故障是由工件流的干扰引起的。

自动化装配机械，尤其是经济的和具有一定柔性的自动化装配机械一般被称为高技术产品。按其不同的结构形式常被称为“柔性特种机械”或“柔性节拍通道”。圆形回转台式自动化装配机械由于其较高的运转速度和可控的加速度而倍受青睐；环台式装配机械，无论是环内操作还是环外操作，或二者兼备的结构，都是很实用的结构形式。现代技术的发展使得人们能够为复杂的装配功能找到解决的方法。尽管如此，全自动化的装配至今仍然只在有限的范围是现实的和经济的。由于装配机械比零件制造机械具有更强的针对性，因此装配机械的采用更需要深思熟虑，要做大量的准备工作，不能简单片面地追求自动化，而应本着实用可靠且又能适应产品的发展的原则，采用适当的自动化程度，应用现代的计划方法和控制手段。