面向自動化裝配的產(chǎn)品設(shè)計

1、.面向制造與裝配的設(shè)計課程設(shè)計面向裝配自動化的產(chǎn)品設(shè)計 機(jī)械42班陳鵬宇 2140101028 李則達(dá)2140101035劉 靖2140101036 孟德軒2140101038 聞泉2140101044一、自動化裝配的概念機(jī)械裝配是按規(guī)定的精度和技術(shù)要求，將構(gòu)成機(jī)器的零件結(jié)合成組件、部件和產(chǎn)品的過程。裝配式機(jī)械制造中的后期工作，是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。裝配自動化是指對某種產(chǎn)品用某種控制方法和手段，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其按預(yù)先規(guī)定的程序自動地進(jìn)行裝配，而無需人直接干預(yù)的過程。二、產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)該注意的問題 自動化裝配包括：供料、傳送、裝配、檢查四個步驟。所以從這四個方面出發(fā)來看產(chǎn)品的設(shè)計。（一） 從供

2、料的角度自動供料包括零件的上料、定向、輸送、識別等過程的自動化。為使零件有利于自動供料，產(chǎn)品的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)符合以下各項要求。(1) 零件的幾何形狀要力求對稱。改變前 改變后在設(shè)計零件的時候，要在能保證功能的情況下盡量使零件對稱。如圖所示，如果能把零件兩邊的錐度設(shè)計成一致的，就成為一個對稱零件，所以在定位時就不用考慮軸的前后題，簡化了定向。（2）對于不能對稱設(shè)計的零件，要盡量擴(kuò)大它的不對稱度。改變前 改變后對于不對稱的零件，在設(shè)計時要盡量擴(kuò)大它的不對稱性。如果不對稱性太小而又無法消除，會增加機(jī)器對零件方向的識別難度。如上圖，改變前的零件機(jī)器不容易識別出它的方向可能會出現(xiàn)裝錯、裝反的現(xiàn)象，而改進(jìn)后的

3、零件不對稱度大，容易通過傳感器識別，避免了裝配錯誤的產(chǎn)生。（3）增加約束面來約束零件的方向。改變前 改變后 在不影響功能的條件下，可以增加約束面來約束零件的方向。如圖零件，在裝配時必須考慮兩個內(nèi)孔在圓內(nèi)的位置，改進(jìn)前的零件不容易識別出內(nèi)孔的正確位置，而改進(jìn)后，增加了一個導(dǎo)向面，內(nèi)孔與底面的位置就確定了，可以直接夾取。(4) 要考慮自動裝配線上各個零件之間的相互影響。改變前 改變后由于在自動裝配時，傳送線上往往是有多個零件同時在傳輸，如果零件尺寸不合適，零件之間可能會相互影響。如圖，在改變前，內(nèi)孔的直徑大于了軸的直徑，傳送過程中后面零件可能會插到另一個零件的孔里造成零件的干涉，影響夾取和識別。在

4、改變了零件尺寸后，這種問題得以解決。（5）盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件。 可以專門的建立標(biāo)準(zhǔn)件零件庫，編寫相應(yīng)的夾持程序，這樣有利于縮短取料時間，也防止了夾錯零件、夾錯方向。（二） 從零件自動傳送的角度零件除具有裝配基準(zhǔn)面外，還需考慮裝夾基準(zhǔn)面，供傳送裝置裝夾和支承。常見的輸送方式有水平傳遞，轉(zhuǎn)盤傳遞，機(jī)械手夾持，垂直軌道式，傾斜傳送帶式等,傳送裝置包括重力輸送式或強(qiáng)制輸送式的料槽或料道，提升、轉(zhuǎn)位和分配裝置等。有時采用機(jī)械手完成傳送裝置的某些功能。（1） 在組合機(jī)床自動線中當(dāng)工件有合適的輸送基面時，采用直接輸送方式，其傳送裝置有各種步進(jìn)式輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置和翻轉(zhuǎn)裝置等。（2） 對于外形不規(guī)則、無合適的輸送

5、基面的工件，通常裝在隨行夾具上定位和輸送，這種情況下要增設(shè)隨行夾具的返回裝置。（3） 此外零部件的結(jié)構(gòu)應(yīng)帶有加工的面和孔，供傳送中定位；零件應(yīng)外形簡單、規(guī)則、尺寸小、重量輕。（三） 從有利于自動裝配的角度利于自動化裝配的產(chǎn)品設(shè)計的優(yōu)劣是以產(chǎn)品的可裝配性評判的。產(chǎn)品的可裝配性指標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和技術(shù)性指標(biāo)兩種。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)又包括裝配時間和裝配成本兩方面。減少裝配時間可以提高生產(chǎn)率，增加產(chǎn)量，減少裝配成本又可以減少產(chǎn)品生產(chǎn)總成本，提高每一件產(chǎn)品的利潤。技術(shù)指標(biāo)包括產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)化系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)、工藝性因素（包括典型工藝?yán)孟禂?shù)等）和可裝配條件的滿足程度等。經(jīng)過總結(jié)，有以下幾點(diǎn)原則:（1） 零件的尺寸公

6、差及表面幾何特征應(yīng)保證按完全互換的方法進(jìn)行裝配。（2） 零件數(shù)量盡可能少（如圖6.6所示），同時應(yīng)減少緊固件的數(shù)量。減少零件的數(shù)量和類型意味著減少材料、降低裝配難度和簡化生產(chǎn)管理，從而能提高生產(chǎn)率、降低成本，最好的方法就是取消重復(fù)零件或佘家多功能符合零件。（3） 盡量減少螺紋聯(lián)接，采用適應(yīng)自動裝配條件的聯(lián)接方式，如采用粘接、過盈、焊接等。對于自動裝配機(jī)器，螺紋連接比較復(fù)雜，而相對來說，人工操作比較復(fù)雜的焊接等連接方式，使用自動化裝備則相對簡單。 如圖，用軸滾花代替光軸加緊固螺釘?shù)慕M合，改為靜配合。 （4）零件上盡可能采用定位凸緣，以減少自動裝配中的測量工作， 如將壓配合的光軸用階梯軸代替等。減

7、少測量可以減少裝配機(jī)器的成本，而且可以減少裝配時間。如圖，可以在工件的裝配位置開槽，可以方便裝配識別，不需測量尺寸。（5）基礎(chǔ)件設(shè)計應(yīng)為自動裝配的操作留有足夠的位置。例如自動旋入螺釘時，必須為裝配工具留有足夠的自由空間。 （6）為便于裝配，零件裝配表面應(yīng)增加輔助定位面。依靠及其測量并定位會有很大的誤差，并且會增加裝配時間，增加輔助定位面可以降低裝配定位精度需求，節(jié)約裝配時間。如圖所示，在零件和裝配基礎(chǔ)件上增加了導(dǎo)向斜面，利于裝配。（7）最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，這樣不僅可以減少機(jī)械加工，而且可以加大裝配工藝的重復(fù)性。（8）避免采用易纏住或易套在一起的零件結(jié)構(gòu)，不得已時，應(yīng)設(shè)計可靠的定向隔離

8、裝置。（9）產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)應(yīng)能以最簡單的運(yùn)動把零件安裝到基準(zhǔn)零件上去。最好是使零件沿同一個方向安裝到基礎(chǔ)件上去，這樣在裝配時沒有必要改變基礎(chǔ)件的方向，以減少安裝工作量。裝配方向過多會增加裝配的長度，增加裝配操作并增加裝配時間，影響裝配效率。在自動化裝配和機(jī)器人的裝配總，自上而下的裝配方向是最優(yōu)先的裝配方向。如圖，將上下安裝的螺釘改為全部從上至下安裝，簡化了自動化安裝的運(yùn)動，節(jié)約了裝配時間。三、總結(jié) 如果裝配設(shè)備的自動化程度越高，但產(chǎn)品設(shè)計不合理，那么制造、裝配的產(chǎn)品越多，無形中浪費(fèi)的資源越多，所以設(shè)計具有良好可制造性和可裝配性的產(chǎn)品是制造的第一步。為實現(xiàn)裝配自動化，不僅要提高設(shè)備的自動化程度，更要提高所