電動自動化裝配及測試設備探究

王勇

摘 要：國內(nèi)外精密/超精密加工技術的飛速發(fā)展，顯著提高了零件加工的精度和一致性，裝配在保證產(chǎn)品性能方面的作用日益突出。產(chǎn)品的裝配技術研發(fā)體系的框架，討論了組件的設計的主要研究方向，裝配工藝設計和裝配過程，檢查裝配車間，直到未來產(chǎn)品組裝技術的精密化與微納米化與智能化發(fā)展趨勢的融合

關鍵詞：自動化；裝配；生產(chǎn)線；裝配測試

裝配是產(chǎn)品開發(fā)過程的關鍵部分。它根據(jù)規(guī)定的技術要求組裝零件和組件，并且在調(diào)試之后，測試使其成為合格的產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)代制造業(yè)的裝配工作量占整個產(chǎn)品開發(fā)工作量的20%至70%，平均為45%，裝配時間占總制造時間的40%至60%。產(chǎn)品的裝配性和裝配質(zhì)量不僅直接影響產(chǎn)品性能，而且裝配體通常占用的人工工作量大，屬于產(chǎn)品生產(chǎn)工作的后端。對提高裝配生產(chǎn)效率和裝配質(zhì)量具有更重要的工程意義。

1裝配技術概述

隨著產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高和產(chǎn)量的增加，開發(fā)組裝技術。在機械制造業(yè)發(fā)展初期，加工裝配往往不分離，相互配合的零部件采用“工作結合”的方式實施，該裝配用于鏜削，磨削，剃毛，錘擊和擰緊操作來匹配和連接部件。如果零件不能與其他零件匹配，則必須在加工零件中找到合適的零件或重新加工并組裝，因此生產(chǎn)效率非常低。一般來說，裝配不僅要保證產(chǎn)品的幾何裝配性能（如裝配精度，包括相互位置精度，相對運動精度，相互配合精度等），有時還需要保證其物理裝配性能（如發(fā)動機轉子的振動特性）以及裝配問題的復雜性導致裝配相對于機械加工的基礎技術研究的進展相對滯后。

2裝配技術對質(zhì)量的影響

通常設計產(chǎn)品的性能，保證加工和組裝等共同方面，這對產(chǎn)品的性能具有重大影響。項目，同樣的零部件，如果不同的裝配工藝，安裝有時大，即使安裝的質(zhì)量也不好，即使在高品質(zhì)的零件后，在性能上的差異，會出現(xiàn)不合格的產(chǎn)品有產(chǎn)品如衛(wèi)星組裝結構復雜，精度高等諸多零件，即使在產(chǎn)品的各個部位都能滿足設計規(guī)格。情況下，難以監(jiān)控組裝后整個產(chǎn)品組件的性能，往往幾個測試設備，調(diào)整和修理，以合格的產(chǎn)品組裝另一個例子是我們新的高精度陀螺儀，基本上實現(xiàn)了保證精密加工精度的重要組成部分甚至超精密級別，超過國外加工精度，組裝后的儀器性能，但尚未得到保證。

3裝配技術

3.1產(chǎn)品自動化技術

隨著生產(chǎn)技術的飛速發(fā)展，對自動化企業(yè)需求變得日益迫切，也不斷提高，促使自動化自己，尤其是提高了并行工程的自動化崛起注入了新的活力。探索和大量的研究自動化和自動化技術的發(fā)展和完善不僅不認為參與產(chǎn)品本身的對象而言，而且對于對象的角色裝配工藝以及.自動化擴展產(chǎn)品開發(fā)，從性能的角度提高產(chǎn)品的裝配和改善有關會議的一切活動的產(chǎn)品性能，自動化發(fā)展調(diào)查以下幾個方面包括：產(chǎn)品裝配建模，規(guī)劃和產(chǎn)品裝配的優(yōu)化，產(chǎn)品裝配結構評價，裝配公差分析和合成，機構運動分析和合成等。上述研究包括基于為了各種方面分析產(chǎn)物組件的性能產(chǎn)品的設計的組裝結構。

3.2數(shù)字裝配技術

計算機和數(shù)字技術的到來極大地刺激了裝配技術的快速發(fā)展。數(shù)字裝配是產(chǎn)品裝配技術與計算機技術，網(wǎng)絡技術和管理科學的交叉，集成，開發(fā)和應用的結果。數(shù)字技術和傳統(tǒng)裝配技術的結合是數(shù)字裝配技術。

廣義的數(shù)字編輯技術內(nèi)容十分豐富，不僅符合設計和技術，而且還裝配工具和測量技術，如飛機數(shù)字化裝配技術涉及飛機設計，零部件生產(chǎn)，裝配規(guī)劃，數(shù)字靈活定位的組件結合，先進的測量和測試以及許多其他先進技術和設備。此數(shù)字化裝配技術是指數(shù)字化裝配技術狹義上講，它是指利用數(shù)字化樣機，以規(guī)劃和實際的裝配過程仿真產(chǎn)品技術通稱，基于產(chǎn)品的數(shù)字化樣機的主要產(chǎn)品進行協(xié)調(diào)設計，可組裝分析和產(chǎn)品對裝配過程，裝配順序，裝配路徑和裝配精度進行計劃，模擬和優(yōu)化，從而有效提高產(chǎn)品構成的質(zhì)量和效率。

結合數(shù)字裝配技術開發(fā)過程，計算機輔助程序的下一個主要組裝程序，數(shù)字預裝配和虛擬裝配，計算機輔助對齊，精度裝配分析，研究狀態(tài)分析等。

4裝配精度

裝配精確布置是裝配精度分析的主要目標之一，特別是對于高級產(chǎn)品，如何安裝合理的調(diào)整方案現(xiàn)場組裝和調(diào)整階段，保證裝配精度的產(chǎn)品，是其中的一個難題該項目。根據(jù)產(chǎn)品的精度要求和生產(chǎn)方式，確保產(chǎn)品精度的組裝方法主要分為：開關采集方法，組裝方法，適應調(diào)整方法和修復方法。傳統(tǒng)的裝配精度控制技術主要是基于上述安裝方法，與所測量的尺寸的數(shù)據(jù)字段組裝階段在一起，組裝，修理或的優(yōu)化算法量的量的調(diào)整的組合解決使用相關性，提高了精確度裝配和安裝的成功率的最優(yōu)化。但是，產(chǎn)品現(xiàn)場的組裝階段通常需要進行測量，定位，每個環(huán)節(jié)的安裝方法的影響張力控制不確定性通過控制產(chǎn)品的幾何精度難以保證組裝的一致性是確鑿的。

此外，越來越多的研究人員認識到，考慮到裝配過程分析力，精密零件的表面形貌和組裝過程中的影響，精度預測將更加真實和準確。這種考慮表面形貌和力變形的裝配精度分析技術是當前研究的熱點之一。

5裝配測量與檢測

測量和檢查是確保裝配質(zhì)量的直接手段，作為工藝設備的一部分，甚至一些測量設備也直接參與了產(chǎn)品的組裝。根據(jù)各種測量對象，測量和檢測系統(tǒng)分為以下幾類：1）測量的產(chǎn)品和幾何精度，即測量產(chǎn)品的形狀和位置； 2）用于檢測物理量，即裝配力，變形，殘余應力檢測，質(zhì)量特性等。3）產(chǎn)品狀態(tài)檢查，包括產(chǎn)品裝配檢查，干涉和密封。測量和檢測上述檢測對象所涉及的方法和工具是不同的，必須根據(jù)具體情況作出合理的選擇。在檢測產(chǎn)品幾何形狀及其精度時，根據(jù)不同的測量方法，主要分為接觸式測量和非接觸式測量。接觸式測量頭通過與測量物體接觸而測量，以獲得分析物測量幾何結構，主要測量設備和關節(jié)臂三坐標測量儀，檢測對象尤其是幾何機器。目前，智能檢測已成為產(chǎn)品裝配檢測發(fā)展的一大趨勢，不僅在智能檢測的研究和開發(fā)方面更為精確的智能檢測設備和檢測系統(tǒng)，而且體現(xiàn)在對檢測數(shù)據(jù)的分析中借助于更準確和高效的算法，基于測試結果的反饋，裝配過程導致裝配過程的閉環(huán)控制。

6案例介紹

6.1案例簡述

勝華坡EPS2抬高電機全自動組裝線，該項目分為一條主線（全自動）和一條輔助裝配線（半自動），主線包括電機裝配站，減速箱裝配站，通電跑合站，絕緣測試、跳動測試、貼標簽工站，功能測試站，注油涂膠工站，輔助裝配線包括電機轉子打螺絲站和轉子打磨檢測站，另外主裝配線通過3臺KUKA機器人配合直線搬運機構來保證產(chǎn)品零件的正常輸送，該項目占地32平米，總造價達1200萬元，此次的電機組裝線不僅減少了10個工人，降低了勞動強度，大大的提高了生產(chǎn)效率。

6.2技術難點

技術難點主要是體現(xiàn)在裝配線調(diào)試整改階段；由于該裝配線超高的自動化程度，6s的裝配節(jié)拍時間和一些客觀的因素，在減速箱裝配站中，需要把絲桿總成從左側通過搬運機構移到右側進行合箱，并且搬運的過程中要把絲桿總成翻轉180°，在翻轉的過程中由于翻轉氣缸的沖擊動作，造成了絲杠小總成中的減速箱前端蓋位置跑偏了，到位后減速箱前蓋和后蓋螺絲孔對不上，直接影響了后面的自動打螺絲工位，在絲杠小總成到位后增加了一個機構，來對前端蓋進行扶正，并且在搬運機構上又增加了一個導向機構來保證前蓋與后蓋螺絲孔的對證。在后面打螺絲工位也出現(xiàn)了問題，阿特拉斯供應的自動鎖螺絲機竟然出現(xiàn)螺絲打不到位的情況，首先我聯(lián)系到了阿特拉斯的供應商來檢測螺絲槍的扭矩是否達到設定的4NM后停止，檢測結果排除了螺絲槍的問題，然后再檢查產(chǎn)品是否存在扭矩偏大的情況，經(jīng)過篩選發(fā)現(xiàn)果然有個別產(chǎn)品扭矩超限，將螺絲槍扭矩設定值調(diào)大即可解決這一問題，但是隨著裝配線試運行的深入還是有螺絲打不到位的情況出現(xiàn)，而且并不是減速箱扭矩偏大所引起的，最后經(jīng)過仔細的排查發(fā)現(xiàn)，由于固定螺絲槍的連接座是C型懸臂結構，在打螺絲時其剛度不足，明顯出現(xiàn)了變形，導致螺絲槍在工作時與減速箱的端蓋不垂直；在貼標簽工位也出現(xiàn)了兩個問題，一個是此工位節(jié)拍超時（主要是因為標簽打印機吐出的標簽有黏連，增加了標簽剝離機構），另一個是便簽不能很好的與電機外殼貼合在后續(xù)增加了一個按壓標簽的工位，這樣既解決了標簽貼合的問題，又給此工站預留和緩沖時間。

參考文獻：

[1]機械制造鉗工工藝的應用研究分析[J].機械制造技術，2006.