現(xiàn)代機械裝配過程自動化淺析

王穎+楊超+王海蛟

裝配是機械制造過程的最后環(huán)節(jié)，也是整個生產(chǎn)系統(tǒng)的一個主要組成部分。裝配對產(chǎn)品的成本和生產(chǎn)效率有著重要影響。相對于加工技術(shù)而言，裝配技術(shù)落后許多年，裝配工藝已成為現(xiàn)代生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。因此，實現(xiàn)裝配過程的自動化越來越成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中迫切需要解決的一個重要問題。

1 裝配自動化在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性和優(yōu)勢

根據(jù)在企業(yè)長期的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在同一時間段內(nèi)，采用人工從事生產(chǎn)勞動的企業(yè)的生產(chǎn)效率與運用機械自動化技術(shù)的企業(yè)的效率相比，前者比后者成本投入多出一倍，而真正的獲益總額卻降低了54%。之所以如此，其根本原因在于，單位時間內(nèi)工作人員從事生產(chǎn)作業(yè)的產(chǎn)量不同。這就導(dǎo)致了高投入、低回報的尷尬境況。機械裝配自動化，即在企業(yè)流水線的運作中，其原料或者基礎(chǔ)配件從配給，傳送到最終的裝配作業(yè)都能夠以全自動或半自動的方式實現(xiàn)，其主要目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本?，F(xiàn)代化機械裝配自動化應(yīng)用的優(yōu)勢在于：

a. 提高裝配效率，降低生產(chǎn)成本。

b.自動裝配過程一般在流水線上進行，采用各種機械化裝置來完成勞動量最大和最繁重的工作，大大降低了工人的勞動強度。

c.不會因工人疲勞、疏忽、情緒、技術(shù)不熟練等因素的影響而造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或不穩(wěn)定。

d.自動化裝配所占用的生產(chǎn)面積比手工裝配完成同樣生產(chǎn)任務(wù)的工作面積要小得多。

e.在電子、化學(xué)、宇航、國防等行業(yè)中，許多裝配操作需要特殊環(huán)境，人類難以進入或非常危險，只有自動化裝配才能保障生產(chǎn)安全。

2 裝配自動化的任務(wù)及應(yīng)用范圍

裝配機械是為特定的產(chǎn)品而設(shè)計制造的，具有較高的開發(fā)成本，而在使用中只有很少或完全不具有柔性，所以最初的裝配機械只是為大批量生產(chǎn)而設(shè)計的。自動化的裝配系統(tǒng)用于中小批量生產(chǎn)還是近幾年的事。這種裝配系統(tǒng)一般都由可以自由編程的機器人作為裝配機械。此外，還要有具有柔性的外圍設(shè)備，例如零件倉儲，可調(diào)的輸送設(shè)備，聯(lián)接工具庫、抓鉗及它們的更換系統(tǒng)。柔性是一種系統(tǒng)的特性，使這種系統(tǒng)能夠適應(yīng)生產(chǎn)的變化。對于裝配系統(tǒng)來說，就是要在同一套設(shè)備上同時或者先后裝配不同的產(chǎn)品。柔性裝配系統(tǒng)的效率不如高度專用化的裝配機械。往復(fù)式裝配機械可以達(dá)到每分鐘10～60拍（大多數(shù)的節(jié)拍時間為2.5～4s。）；轉(zhuǎn)盤式裝配機械最高可以達(dá)到每分鐘2000拍。當(dāng)然，所裝配的產(chǎn)品和執(zhí)行的裝配動作很簡單。

對于大批量生產(chǎn)（年產(chǎn)量100萬件以上）來說，專用的裝配機械是合算的。典型的裝配對象如電器產(chǎn)品、開關(guān)、鐘表、圓珠筆、打印機墨盒、剃須刀、刷子等，它們需要各種不同的裝配過程。

從創(chuàng)造產(chǎn)品價值的角度來考慮，裝配過程可以按時間分為兩部分：主裝配和輔裝配。聯(lián)接本身作為主裝配只占35%～55%的時間。所有其他功能，例如給料，均屬于輔裝配，設(shè)計裝配方案必須盡可能壓縮這部分時間。

自動化裝配機械，尤其是經(jīng)濟的和具有一定柔性的自動化裝配機械，被稱為高技術(shù)產(chǎn)品。按其不同的結(jié)構(gòu)方式常被稱為“柔性特種機械”或“柔性節(jié)拍通道”。圓形回轉(zhuǎn)臺式自動化裝配機由于其較高的運轉(zhuǎn)速度和可控的加速度而備受青睞。環(huán)臺式裝配機械，無論是環(huán)內(nèi)操作還是環(huán)外操作或二者兼?zhèn)涞慕Y(jié)構(gòu)，都是很實用的結(jié)構(gòu)方式。

現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展使得人們能夠為復(fù)雜的裝配功能找到解決的方法。盡管如此，全自動化的裝配至今仍然只是在有限的范圍實現(xiàn)。由于裝配機械比零件制造機械具有更強的針對性，因而裝配機械的采用更需要深思熟慮，需要做大量的準(zhǔn)備工作，不能簡單片面地追求自動化，而應(yīng)本著實用可靠而又能適應(yīng)產(chǎn)品發(fā)展的原則，采用適當(dāng)?shù)淖詣踊潭?，?yīng)用現(xiàn)代的計劃方法和控制手段。

3 機械裝配自動化發(fā)展之路展望

3.1 結(jié)合生產(chǎn)實際發(fā)展機械自動化技術(shù)

先進裝配技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機械自動化技術(shù)，應(yīng)以企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的實際需要及具體條件為導(dǎo)向。只有對合適的產(chǎn)品采用與之相適應(yīng)的自動化方式進行生產(chǎn)，才能收到良好的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會經(jīng)濟效益。我國發(fā)展機械自動化技術(shù)，應(yīng)結(jié)合實際，注重實用，即對國民經(jīng)濟產(chǎn)生實際效益。

3.2 發(fā)展投資少、見效快的低成本自動化技術(shù)

目前我國機械裝配業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機械自動化技術(shù)時，若以原有的設(shè)備為主，合理調(diào)整，添加少量數(shù)控設(shè)備，引入CAD/CAM技術(shù)，充分發(fā)揮計算機自動化管理的優(yōu)勢和人的創(chuàng)造性，共同構(gòu)成一個以人為中心、以信息自動化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng)，就能為我國機械裝配自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用提供一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機械自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。

3.3 注重配套發(fā)展機械自動化技術(shù)

現(xiàn)代自動化技術(shù)在機械裝配中的應(yīng)用就是在控制理論的指導(dǎo)下，對生產(chǎn)的物流和人的作用進行綜合，涉及到機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制理論和計算機技術(shù)等。發(fā)展機械自動化技術(shù)，必須主要關(guān)注電子學(xué)、電子計算機技術(shù)、零件檢測和機床裝料自動化，廣泛采用程序數(shù)控機床，研制高效可靠的自動化生產(chǎn)線、檢測系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)等。

結(jié)束語

現(xiàn)代化機械裝配的自動化技術(shù)帶來的不僅僅是高效率和低成本，而是對產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)化，對勞動條件的改變和對商業(yè)模式的創(chuàng)新。由于傳統(tǒng)的純?nèi)肆κ止I(yè)已經(jīng)在被逐漸淘汰，而作為新起之秀的現(xiàn)代化機械裝配自動化技術(shù)也還需要大力的弘揚與發(fā)展。為了國家工業(yè)的崛起，技術(shù)人員和相關(guān)部門應(yīng)該勇于擔(dān)當(dāng)起一份責(zé)任，將現(xiàn)代化機械裝配自動化技術(shù)變?yōu)槲覈I(yè)發(fā)展的助推器。