面向自动化装配的产品设计

面向制造与装配的设计课程设计面向装配自动化的产品设计 机械42班陈鹏宇 2140101028 李则达2140101035刘 靖2140101036 孟德轩2140101038 闻泉2140101044一、自动化装配的概念机械装配是按规定的精度和技术要求，将构成机器的零件结合成组件、部件和产品的过程。装配式机械制造中的后期工作，是决定产品质量的关键环节。装配自动化是指对某种产品用某种控制方法和手段，通过执行机构，使其按预先规定的程序自动地进行装配，而无需人直接干预的过程。二、产品设计应该注意的问题 自动化装配包括：供料、传送、装配、检查四个步骤。所以从这四个方面出发来看产品的设计。（一） 从供料的角度自动供料包括零件的上料、定向、输送、识别等过程的自动化。为使零件有利于自动供料，产品的零件结构应符合以下各项要求。(1) 零件的几何形状要力求对称。改变前 改变后在设计零件的时候，要在能保证功能的情况下尽量使零件对称。如图所示，如果能把零件两边的锥度设计成一致的，就成为一个对称零件，所以在定位时就不用考虑轴的前后题，简化了定向。（2）对于不能对称设计的零件，要尽量扩大它的不对称度。改变前 改变后对于不对称的零件，在设计时要尽量扩大它的不对称性。如果不对称性太小而又无法消除，会增加机器对零件方向的识别难度。如上图，改变前的零件机器不容易识别出它的方向可能会出现装错、装反的现象，而改进后的零件不对称度大，容易通过传感器识别，避免了装配错误的产生。（3）增加约束面来约束零件的方向。改变前 改变后 在不影响功能的条件下，可以增加约束面来约束零件的方向。如图零件，在装配时必须考虑两个内孔在圆内的位置，改进前的零件不容易识别出内孔的正确位置，而改进后，增加了一个导向面，内孔与底面的位置就确定了，可以直接夹取。(4) 要考虑自动装配线上各个零件之间的相互影响。改变前 改变后由于在自动装配时，传送线上往往是有多个零件同时在传输，如果零件尺寸不合适，零件之间可能会相互影响。如图，在改变前，内孔的直径大于了轴的直径，传送过程中后面零件可能会插到另一个零件的孔里造成零件的干涉，影响夹取和识别。在改变了零件尺寸后，这种问题得以解决。（5）尽量使用标准件。 可以专门的建立标准件零件库，编写相应的夹持程序，这样有利于缩短取料时间，也防止了夹错零件、夹错方向。（二） 从零件自动传送的角度零件除具有装配基准面外，还需考虑装夹基准面，供传送装置装夹和支承。常见的输送方式有水平传递，转盘传递，机械手夹持，垂直轨道式，倾斜传送带式等,传送装置包括重力输送式或强制输送式的料槽或料道，提升、转位和分配装置等。有时采用机械手完成传送装置的某些功能。（1） 在组合机床自动线中当工件有合适的输送基面时，采用直接输送方式，其传送装置有各种步进式输送装置、转位装置和翻转装置等。（2） 对于外形不规则、无合适的输送基面的工件，通常装在随行夹具上定位和输送，这种情况下要增设随行夹具的返回装置。（3） 此外零部件的结构应带有加工的面和孔，供传送中定位；零件应外形简单、规则、尺寸小、重量轻。（三） 从有利于自动装配的角度利于自动化装配的产品设计的优劣是以产品的可装配性评判的。产品的可装配性指标包括经济性指标和技术性指标两种。经济性指标又包括装配时间和装配成本两方面。减少装配时间可以提高生产率，增加产量，减少装配成本又可以减少产品生产总成本，提高每一件产品的利润。技术指标包括产品的结构化系数、标准化系数、工艺性因素（包括典型工艺利用系数等）和可装配条件的满足程度等。经过总结，有以下几点原则:（1） 零件的尺寸公差及表面几何特征应保证按完全互换的方法进行装配。（2） 零件数量尽可能少（如图6.6所示），同时应减少紧固件的数量。减少零件的数量和类型意味着减少材料、降低装配难度和简化生产管理，从而能提高生产率、降低成本，最好的方法就是取消重复零件或佘家多功能符合零件。（3） 尽量减少螺纹联接，采用适应自动装配条件的联接方式，如采用粘接、过盈、焊接等。对于自动装配机器，螺纹连接比较复杂，而相对来说，人工操作比较复杂的焊接等连接方式，使用自动化装备则相对简单。 如图，用轴滚花代替光轴加紧固螺钉的组合，改为静配合。 （4）零件上尽可能采用定位凸缘，以减少自动装配中的测量工作， 如将压配合的光轴用阶梯轴代替等。减少测量可以减少装配机器的成本，而且可以减少装配时间。如图，可以在工件的装配位置开槽，可以方便装配识别，不需测量尺寸。（5）基础件设计应为自动装配的操作留有足够的位置。例如自动旋入螺钉时，必须为装配工具留有足够的自由空间。 （6）为便于装配，零件装配表面应增加辅助定位面。依靠及其测量并定位会有很大的误差，并且会增加装配时间，增加辅助定位面可以降低装配定位精度需求，节约装配时间。如图所示，在零件和装配基础件上增加了导向斜面，利于装配。（7）最大限度地采用标准件和通用件，这样不仅可以减少机械加工，而且可以加大装配工艺的重复性。（8）避免采用易缠住或易套在一起的零件结构，不得已时，应设计可靠的定向隔离装置。（9）产品的结构应能以最简单的运动把零件安装到基准零件上去。最好是使零件沿同一个方向安装到基础件上去，这样在装配时没有必要改变基础件的方向，以减少安装工作量。装配方向过多会增加装配的长度，增加装配操作并增加装配时间，影响装配效率。在自动化装配和机器人的装配总，自上而下的装配方向是最优先的装配方向。如图，将上下安装的螺钉改为全部从上至下安装，简化了自动化安装的运动，节约了装配时间。三、总结 如果装配设备的自动化程度越高，但产品设计不合理，那么制造、装配的产品越多，无形中浪费的资源越多，所以设计具有良好可制造性和可装配性的产品是制造的第一步。为实现装配自动化，不仅要提高设备的自动化程度，更要提高所设计的产品的可制造性和可装配性。因此对于产品在自动化装配的条件下，提出诸多的设计准则，是十分有必要和有价值的。本篇主要从自动化装配过程中的四个主要环节供料、传送、装配和检测，针对产品零件提出了设计准则，以有利于产品的自动化装配，提高装配的效率和质量。