電動自動化裝配及測試設(shè)備探究

王勇

摘 要：國內(nèi)外精密/超精密加工技術(shù)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(shù)研發(fā)體系的框架，討論了組件的設(shè)計的主要研究方向，裝配工藝設(shè)計和裝配過程，檢查裝配車間，直到未來產(chǎn)品組裝技術(shù)的精密化與微納米化與智能化發(fā)展趨勢的融合

關(guān)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(guān)鍵部分。它根據(jù)規(guī)定的技術(shù)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(shù)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(shù)。在機(jī)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(jié)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(yùn)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(jī)轉(zhuǎn)子的振動特性）以及裝配問題的復(fù)雜性導(dǎo)致裝配相對于機(jī)械加工的基礎(chǔ)技術(shù)研究的進(jìn)展相對滯后。

2裝配技術(shù)對質(zhì)量的影響

通常設(shè)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(jié)構(gòu)復(fù)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(shè)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(shè)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(shù)

3.1產(chǎn)品自動化技術(shù)

隨著生產(chǎn)技術(shù)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(shù)的發(fā)展和完善不僅不認(rèn)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(kuò)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(guān)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(jié)構(gòu)評價，裝配公差分析和合成，機(jī)構(gòu)運(yùn)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(shè)計的組裝結(jié)構(gòu)。

3.2數(shù)字裝配技術(shù)

計算機(jī)和數(shù)字技術(shù)的到來極大地刺激了裝配技術(shù)的快速發(fā)展。數(shù)字裝配是產(chǎn)品裝配技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和管理科學(xué)的交叉，集成，開發(fā)和應(yīng)用的結(jié)果。數(shù)字技術(shù)和傳統(tǒng)裝配技術(shù)的結(jié)合是數(shù)字裝配技術(shù)。

廣義的數(shù)字編輯技術(shù)內(nèi)容十分豐富，不僅符合設(shè)計和技術(shù)，而且還裝配工具和測量技術(shù)，如飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)涉及飛機(jī)設(shè)計，零部件生產(chǎn)，裝配規(guī)劃，數(shù)字靈活定位的組件結(jié)合，先進(jìn)的測量和測試以及許多其他先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備。此數(shù)字化裝配技術(shù)是指數(shù)字化裝配技術(shù)狹義上講，它是指利用數(shù)字化樣機(jī)，以規(guī)劃和實際的裝配過程仿真產(chǎn)品技術(shù)通稱，基于產(chǎn)品的數(shù)字化樣機(jī)的主要產(chǎn)品進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)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(jìn)行計劃，模擬和優(yōu)化，從而有效提高產(chǎn)品構(gòu)成的質(zhì)量和效率。

結(jié)合數(shù)字裝配技術(shù)開發(fā)過程，計算機(jī)輔助程序的下一個主要組裝程序，數(shù)字預(yù)裝配和虛擬裝配，計算機(jī)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(biāo)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(guān)采集方法，組裝方法，適應(yīng)調(diào)整方法和修復(fù)方法。傳統(tǒng)的裝配精度控制技術(shù)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(guān)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(jìn)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(rèn)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(yù)測將更加真實和準(zhǔn)確。這種考慮表面形貌和力變形的裝配精度分析技術(shù)是當(dāng)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(shè)備的一部分，甚至一些測量設(shè)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(yīng)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(jié)構(gòu)，主要測量設(shè)備和關(guān)節(jié)臂三坐標(biāo)測量儀，檢測對象尤其是幾何機(jī)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(shè)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(zhǔn)確和高效的算法，基于測試結(jié)果的反饋，裝配過程導(dǎo)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(jī)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(jī)裝配站，減速箱裝配站，通電跑合站，絕緣測試、跳動測試、貼標(biāo)簽工站，功能測試站，注油涂膠工站，輔助裝配線包括電機(jī)轉(zhuǎn)子打螺絲站和轉(zhuǎn)子打磨檢測站，另外主裝配線通過3臺KUKA機(jī)器人配合直線搬運(yùn)機(jī)構(gòu)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(dá)1200萬元，此次的電機(jī)組裝線不僅減少了10個工人，降低了勞動強(qiáng)度，大大的提高了生產(chǎn)效率。

6.2技術(shù)難點

技術(shù)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(cè)通過搬運(yùn)機(jī)構(gòu)移到右側(cè)進(jìn)行合箱，并且搬運(yùn)的過程中要把絲桿總成翻轉(zhuǎn)180°，在翻轉(zhuǎn)的過程中由于翻轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)，來對前端蓋進(jìn)行扶正，并且在搬運(yùn)機(jī)構(gòu)上又增加了一個導(dǎo)向機(jī)構(gòu)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(yīng)的自動鎖螺絲機(jī)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(yīng)商來檢測螺絲槍的扭矩是否達(dá)到設(shè)定的4NM后停止，檢測結(jié)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(shè)定值調(diào)大即可解決這一問題，但是隨著裝配線試運(yùn)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(xì)的排查發(fā)現(xiàn)，由于固定螺絲槍的連接座是C型懸臂結(jié)構(gòu)，在打螺絲時其剛度不足，明顯出現(xiàn)了變形，導(dǎo)致螺絲槍在工作時與減速箱的端蓋不垂直；在貼標(biāo)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(biāo)簽打印機(jī)吐出的標(biāo)簽有黏連，增加了標(biāo)簽剝離機(jī)構(gòu)），另一個是便簽不能很好的與電機(jī)外殼貼合在后續(xù)增加了一個按壓標(biāo)簽的工位，這樣既解決了標(biāo)簽貼合的問題，又給此工站預(yù)留和緩沖時間。

參考文獻(xiàn)：

[1]機(jī)械制造鉗工工藝的應(yīng)用研究分析[J].機(jī)械制造技術(shù)，2006.