机器装配工艺过程设计课件

1第第5章章 机器装配机器装配Machine Assembling5.6 机器装配自动化机器装配自动化Assembling Automation机械制造工艺学机械制造工艺学 25.6 机器装配的机器装配的自动化自动化u国外从20世纪50年代开始发展了装配过程的自动化u60年代发展了数控装配机、自动装配线u70年代机器人开始应用于装配过程u近年来研究应用了柔性装配系统（Flexible Assembling System)u今后趋势把装配自动化作业与仓库自动化系统等连接起来v装配过程自动化包括零件的供给、装配对象的运送、装配作业、装配质量检测等35.6 机器装配的机器装配的自动化自动化45.6 机器装配的机器装配的自动化自动化55.6 机器装配的机器装配的自动化自动化65.6 机器装配的机器装配的自动化自动化75.6.1 自动装配自动装配机与装配机器人机与装配机器人自动装配机自动装配机 q 输送方式：回转型、直线型q 工序繁简：单工位、多工位直线型混合式自动装配系统手工工位自动工位85.6.1 自动装配自动装配机与装配机器人机与装配机器人c）基件中心运动轨迹a）机构示意图b）振动原理图轴孔配合自寻中心装入机构1电磁铁 2支架 3压杆 4弹簧 5推杆 6套 7装配零件(轴)8料道 9擒纵器 10装配基件 11夹紧机构 12挡铁 13夹具 14、15X、Y坐标滑板 16衔铁q 轴孔类零件自动装配v 关键如何保证轴孔配合95.6.1 自动装配自动装配机与装配机器人机与装配机器人q 螺纹联接件的自动装配机自动拧紧螺钉装置1料管口 2隔料器 3导管 4直导管 a）b）c）螺钉拧入的过程10装配机器人1定子 2滚珠轴承 3端盖 4定位液压缸 5滑槽5.6.1 自动装配自动装配机与装配机器人机与装配机器人装配机器人装配机器人 q 电机轴承端盖装配机器人电电机机端端盖盖与与轴轴承承配配合合尺尺寸寸 32mm32mm，配配合合间间隙隙0.01 0.01 mmmm，作业时间不超过，作业时间不超过3s3s。装配动作顺序：装配动作顺序：抓住抓住滑槽上端盖滑槽上端盖 把端盖移到装配线上把端盖移到装配线上 解解除除机机械械连连锁锁，使使顺顺序序性机构起作用性机构起作用 靠靠触触觉觉动动作作，探探索索插插入入方向，使端盖下降方向，使端盖下降 解解除除顺顺序序性性机机构构作作用用，恢复机械连锁恢复机械连锁115.6.1 自动装配自动装配机与装配机器人机与装配机器人q 触觉精密装配机器人 “HI-T-HAND”Expart-2精密装配机器人工作情况轴自动装入控制方法125.6.1 自动装配自动装配机与装配机器人机与装配机器人q 机器人装配单元机器人装配工作单元机器人装配工作单元检测机器人VIM控制器圆工作台侧视摄像机顶视摄像机检测工作台被检测产品中央控制器PAM控制器装配工作台手爪合格品中间库不合格品中间库零件上料台SCARA机器人131料仓 2夹具提升装置 3、4、5、6装配机器人 7回转试验机 8贴标签机 9不合格品斗 10包装机 11夹具下降装置 12气动机械手 13振动料斗 14随行夹具 15传送装置5.6.2 自动装配自动装配线线q 气体调节阀自动装配线装配机器人回转试验机145.6.2 自动装配自动装配线线q 汽车发动机装配和试验计算机控制系统vAssemblyInspectionDeviceAIDvManagement InformationSystemMIS155.6.2 自动装配自动装配线线q 模块式装配系统以装配中心为基础的模块式FAS555555DDCAAABEFF312864794A工件配套位 B输入位 C检验位 D返修位 E输出位1存储传送装置 2通用装配装置 3、4、4、6工件传送装置 5、5装配中心 7 工件托盘 8工件收集站 9传送装置控制器16第第5章章 机器装配机器装配Machine Assembling5.7 机器虚拟装配机器虚拟装配 Machine Virtual Assemble机械制造工艺学机械制造工艺学 175.7.1 虚拟现实与虚拟装配虚拟现实与虚拟装配q 虚拟现实（Virtual Reality-VR）采用计算机、多媒体、网络技术等多种手段构造虚拟境界，使参与者获得与现实世界相类似的感觉q 虚拟制造（Virtual Manufacturing-VM）以以虚虚拟拟现现实实、计计算算机机仿仿真真技技术术等等为为基基础础，利利用用制制造造系系统统模模型型，完完成制造系统各环节计算与仿真成制造系统各环节计算与仿真 虚虚拟拟制制造造实实现现了了制制造造的的本本质质过过程程，可可以以模模拟拟和和预预估估机机器器功功能能、性性能、可加工性等，提高预测与决策水平能、可加工性等，提高预测与决策水平q 虚拟装配（Virtual Assembly-VA）无需产品或支撑的装配过程的物理实现无需产品或支撑的装配过程的物理实现 主要研究内容：主要研究内容：虚虚拟拟环环境境下下装装配配顺顺序序和和路路径径、虚虚拟拟装装配配建建模模、装装配配中中人人机机因因素素分分析、装配任务培训等析、装配任务培训等185.7.1 虚拟现实与虚拟装配虚拟现实与虚拟装配q 虚拟装配关键技术 虚拟装配环境构建 包括：虚拟环境描述与管理，装配动作与感觉信息相互关系处理，包括：虚拟环境描述与管理，装配动作与感觉信息相互关系处理，感觉信息综合方法，输入、输出驱动规则等感觉信息综合方法，输入、输出驱动规则等 装配过程中作用力分析 把零件微观接触状态拓展为宏观世界，瞬时接触延续为虚拟空间把零件微观接触状态拓展为宏观世界，瞬时接触延续为虚拟空间 “慢动作慢动作”，分析数据可视化处理，分析数据可视化处理 自动生成装配规划 寻找最优装配顺序序列寻找最优装配顺序序列 虚拟环境中人的知识和技巧的映射 研究人手模型虚拟环境中的映射，检测和处理人的装配动作信号，研究人手模型虚拟环境中的映射，检测和处理人的装配动作信号，装配过程实时交互装配过程实时交互 零件物理学属性的虚拟 包括零件物理属性（材质、密度、色彩、韧性等）和运动属性（速包括零件物理属性（材质、密度、色彩、韧性等）和运动属性（速 度、加速度、作用力等）度、加速度、作用力等）195.7.2 虚拟装配环境建立虚拟装配环境建立q 虚拟装配环境结构应用层虚拟装配支持工具层虚拟现实管理层数据库规则库虚拟现实硬件驱动层虚拟现实硬件虚拟装配环境结构虚拟装配环境硬件：视景头盔、立体眼镜、数据手套、三维鼠标等硬件驱动：获取数据手套信息，计算位姿参数，设定视觉参数等子程序管理层：管理虚拟装配活动的事件，描述虚拟装配活动物体形状和特征工具层：CAD/CAE/CAM接口、后置处理程序、网络通信等应用层：人机交互、输出设定界面205.7.3 虚拟装配系统组成及应用虚拟装配系统组成及应用q 虚拟装配系统结构虚拟装配系统结构框图感觉信息合成输出系统输出接口动作检测输出系统输入接口力分析装配规划位姿检测装配过程因果关系功能检测数据库规则库模拟系统虚拟装配环境215.7.3 虚拟装配系统组成及应用虚拟装配系统组成及应用q IVAE系统（Integrated Virtual Assembly Environment）IVAEIVAE系系统统为为用用户户建建立立一一个个基基层层集集成成化化虚虚拟拟装装配配环环境境，用用户户可可以以利利用用虚虚拟拟现现实实设设备备交交互互进进行行装装配配建建模模、装装配配操操作、装配序列和装配路径规划等装配工艺设计工作。作、装配序列和装配路径规划等装配工艺设计工作。约束处理：约束处理：捕捕捉捉根根据据零零件件间间位位姿姿约约束束及及给给定定捕捕捉捉误误差差，检检验验某某个个捕捕捉捉是否符合捕捉条件，若符合，显示捕捉元素是否符合捕捉条件，若符合，显示捕捉元素 确确认认系系统统根根据据操操作作者者确确认认信信号号移移动动被被抓抓取取的的零零部部件件，使使约约束精度得到满足束精度得到满足 导航导航被确认的零部件，根据数据手套运动，完成装配工作被确认的零部件，根据数据手套运动，完成装配工作vv 压缩机部件装配过程压缩机部件装配过程2222位置输入装置位置输入装置的用途是：操纵和控制虚拟对象的位置。将用户的位置与虚拟实境交互。位置输入装置的主要类型：空间球（6自由度立体鼠标）。操纵杆（力反馈或没有力反馈）。超声波或光学位置跟踪器。全身动作跟踪服。虚拟对象有6个自由度空间球传传传传感感感感圆圆圆圆柱柱柱柱体体体体按按按按 钮钮钮钮P PS SD D环环环环L LE ED DZ ZY Y X X6 6自由度立体鼠标自由度立体鼠标超声波位置跟踪器具有磁性位置跟踪的立体鼠标单柄单柄 操纵杆操纵杆具有力反馈的具有力反馈的操纵杆操纵杆超声波超声波超声波超声波发生器发生器发生器发生器超声波接收器超声波接收器超声波接收器超声波接收器位置控制器位置控制器位置控制器位置控制器虚拟实境计算机虚拟实境计算机虚拟实境计算机虚拟实境计算机摄像机摄像机摄像机摄像机两极发光管两极发光管指向标指向标两极发光管两极发光管天花板天花板带传感器的头盔带传感器的头盔光学位置跟踪器传感器传感器激光扫描仪激光扫描仪传感器传感器 位置信号位置信号发射装置发射装置传感器传感器全身动作跟踪服（20个传感器）2323数据手套数据手套既是位置输入装置，也是触觉输入装置，它将“虚拟手”加到虚拟实境场景中去。与空间球和操纵杆相比，数据手套扩大了用户与虚拟实境交互的活动空间。数据手套的主要类型有：位置和动作数据手套。力反馈数据手套。数据手套数据手套虚拟手虚拟手数据手套的数据手套的工作空间工作空间信号发射器信号发射器空间球的空间球的工作空间工作空间工具栏工具栏菜单栏菜单栏输出信号输出信号2 2个传感器个传感器/每根手指每根手指+手指分合传感器手指分合传感器+手腕转动传感器手腕转动传感器接口电缆接口电缆接口盒接口盒软接线软接线信号转换信号转换软手套软手套2424头盔和双筒镜头盔(HMD)和双筒镜(BOOM)是个人用户的虚拟实境显示装置，使用方便，价格便宜。头盔的缺点是头部负重和不舒适感，头盔分专业（带位置跟踪）和普通（不带位置跟踪）。双筒镜与观景望远镜相似，缺点是视觉范围有限，观看时需要不断移动，分手持和座式。在头盔或双筒镜两侧有两个小型液晶显示器，通过光学系统在用户眼前生成虚拟实境场景。单通道虚拟实境系统单通道虚拟实境系统HMDHMD控制器控制器控制器控制器HMDHMD控制器控制器控制器控制器虚拟实境计算机虚拟实境计算机虚拟实境计算机虚拟实境计算机虚拟实境计算机虚拟实境计算机虚拟实境计算机虚拟实境计算机RGB-NTSCRGB-NTSC转换器转换器转换器转换器图形卡图形卡图形卡图形卡图形卡图形卡图形卡图形卡图形卡图形卡图形卡图形卡场景计算场景计算场景计算场景计算左眼左眼左眼左眼计算计算计算计算右眼右眼右眼右眼计算计算计算计算HMDHMD位置跟踪位置跟踪位置跟踪位置跟踪位置跟踪位置跟踪位置跟踪位置跟踪接收器接收器接收器接收器头围调节头围调节头围调节头围调节多通道虚拟实境系统多通道虚拟实境系统显示器显示器立体声耳机立体声耳机位置跟踪位置跟踪 接收器接收器头围调节头围调节瞳距调节瞳距调节场景显示场景显示2525大型虚拟幕墙采用多个CRT或DLP投影仪，从背面投射，布满整个墙面，可供数十人观看。观看时用户需要戴上立体眼镜。虚拟桌面和虚拟幕墙大屏幕的虚拟桌面（ImmersaDesk）和虚拟幕墙(PowerWall）是可供多人观看虚拟实境的显示装置。虚拟桌面一般采用一个CRT、LCD或DLP投影仪，通过反射镜投射到屏幕。投影仪投影仪反射镜反射镜显示屏显示屏虚拟幕墙虚拟幕墙为为 你你 疯疯 狂狂！265.5 保证保证装配精度的装配方法装配精度的装配方法习题课习题课机械制造工艺学试题精选与答题技巧P5960习题4.6【例】图示为车床大拖板与导轨装配简图，要求保证间隙A0=00.06mm。现选压板为修配件，修刮平面M保证装配精度。已知：试以修配余量最小原则确定A1的尺寸，并进一步讨论减少修配余量的方法。1拖板；2压板：3导轨275.5 保证保证装配精度的装配方法装配精度的装配方法习题课习题课【解】1.建立装配尺寸链2.确定保证装配精度的方法本例选用修配法，选择压板A1为修配环285.5 保证保证装配精度的装配方法装配精度的装配方法习题课习题课3.解装配尺寸链v确定各组成环的公差（按经济精度）v计算最大修配量v确定各组成环的极限偏差（按入体原则）295.5 保证保证装配精度的装配方法装配精度的装配方法习题课习题课v计算A1的极限偏差l判断A1修配时对A0的影响：修M面时，属“越修越大”（一）修M面l计算A1的极限偏差305.5 保证保证装配精度的装配方法装配精度的装配方法习题课习题课l判断A1修配时对A0的影响：修P面时，属“越修越小”（二）修P面l计算A1的极限偏差315.5 保证保证装配精度的装配方法装配精度的装配方法习题课习题课l判断A1修配时对A0的影响：根据实际情况有时修M面，有时修P面（二）两面修l计算A1的极限偏差325.5 保证保证装配精度的装配方法装配精度的装配方法习题课习题课【讨论】1.在修压板不同表面时，即出现“越修越大”、“越修越小”、“越修越大”或“越修越小”时，修配环A1的尺寸不同，分别为：；，2.当选用修配法保证装配精度时，所用公式为极值公差公式（极值法）。当A0一定时，若将所有组成环按经济精度加工，即所有组成环公差放大。此时，在335.5 保证保证装配精度的装配方法装配精度的装配方法习题课习题课根据组成环公差的不同放大方向，将只有 （越修越大）、（越修越小）和 （两面修：同时出现越修越大、越修越小）成立，而其余公式将都不成立。中，345.5 保证保证装配精度的装配方法装配精度的装配方法习题课习题课3.在工艺过程稳定的正常加工条件下，若加工后零件的尺寸符合正态分布，则装配后封闭环的尺寸也符合正态分布。此时，修配量将在0Fmax之内变动。当修配量趋于零时，需修配的零件出现的概率密度为最大；当修配量趋于Fmax时，需修配的零件出现的概率密度趋于零。355.5 保证保证装配精度的装配方法装配精度的装配方法习题课习题课