双十科技关于机械装配任务分析
    ①分析目的对每个装配任务必须进行仔细全面的分析，以便明确实际需要
的装配动作。对装配过程、组件、被装配产品的结构以及装配副的公差都要认真
研究。如果有一个组件不合格，可能会影响整个装配过程。修改一个组件也可能
引起装配关系的改变。以下几点应该充分注意:连接方法、传输过程、检验和控
制过程、组件的准备。当然必不可少的是对可能性和风险的评价。尤其是对一种
新的方案必须作风险估计。对每一个配合件都要从传输和连接的角度对于自动化
的风险性A进行评分(1一10)。风险值R可以由下式表示:
尺=A1
式中I—投资费用(同样分为10个等级)。
    ②自动化程度在计划阶段就需要尽早地确定装配自动化的程度。自动化的
实现可以分为以下几步:a.从零件开始的自动化装配;b.逐步扩展的自动化装配;
c.全自动装配;d.速度可调的全自动装配;e.变种柔性自动化装配。实现自动化所
需要的投资随自动化功能的增加呈指数上升。装配自动化程度用自动化装配除以
自动化装配加上人工装配的总和表示。确定自动化装配的主要标准是每年应该完
成的装配单元的数量和产品的装配过程所需要的时间。一定的装配方式适合一定
的产量，这样才是经济的。各种自动化装配设备适用的范围见图2-8。自动化的程
度还要根据产品的复杂性和体积大小来确定。
    自动化方案的确定除考虑上述因素外，更详细的评价还要考虑以下因素:产
品变种的数量;当产品和工艺过程改变时的潜力;缓冲储仓的大小二可通过性
(可维修性)和占地面积;可改装性和改装所需时间;装配组件的可输送性;整
个系统内部的联系与链接;控制与检验方法。
    正确地确定自动化的程度不是件容易的事，对于所选的解决方案可以按下列
几条来验证:技术功能的实现;安全要求的实现(人、环境和机械的安全);经
济目的的实现。对中大型零件的传输和装配还必须考虑操作力的问题，特别是当
节拍时间小于6s时，由于惯性的影响，这些中大型零件有可能不能与传送链同
JJ二
少。
    ③公差分析零件的精度要求决定了制造与装配的经济性。装配中存在的所
有的联系都可以用尺寸链来表示。每个零件都有各自的尺寸和公差，可供在制定
自动化的计划时分析。公差分析就是从数量上掌握公差链的极端情况。也可以通
过实验来确定装配公差。
    第一定律:一个公差链的总公差等于各个环节公差的总和，即各环节公差的
绝对值相加。其相互关系见图2-9.
    按图2-10给出的例子，得出最大尺寸是140.3mm，最小尺寸为，39.5mm,
    任何形状和位置公差超过了界限的配合件都不能用来进行自动化装配。如果
出现这种情况，就必须在制造过程中予以改正。质量控制标准中对于公差的分布
形式有具体规定。最常见的分布形式有:正态分布、Simson分布、均匀分布、均
匀增长分布和复合分布。
    图2-11中表示了两种可能的公差分布方式。方式1公差分布比较宽，成本低，
但不适合自动化装配.方式2公差分布比较严格，适合自动化装配，但生产成本
局。
    必须区别两种不同种类的公差。
    功能公差:能够装配到一起并且实现规定的功能所允许的偏差。零件的技术
要求须按照装配条件以及在运转状态所应起的作用来确定.
    自动化装配过程公差:这是与操作过程相关的由装配机械造成的位置和方向
误差。
    零件的技术要求与装配条件是相互作用相互影响的，所有单个零件的尺寸公
差和位置公差Ti加在一起构成总公差Ts，如果要使整个连接过程无干扰地进行，
Ts不允许超过封闭公差To.
    如果要求相互连接的零件共同发挥一种功能，而各个零件本身又不被过分严
格地要求，可以采用绝对互换法以外的几种方法，对零件的公差界限可以略有放
松。有下列几种配合方法。
    a.完全互换法:可以从备件中任取一件装配。在任何一种情况下都可以达到要
求的使用功能。这种方法首先用于公差链短、成批大量生产的情况。
    匕.成组互换法:备件按公差范围分组。尽管要求的配合公差很小，但工件的制
造公差却可以大一些.只有属于同一组的零件才可以配合。
    c.均衡补偿法:最终公差的精度通过一个补偿环节得到，或者通过尺寸改变，
或者加入一个补偿件，如一个按尺寸分段的垫片。这种方法要求一个附加的测量
设备以确定应有的补偿值。这种方法的应用实例见图2-12。精确地测量轴承间
隙，然后从事先准备好的料仓中按尺寸分段取出一个垫片并自动装入。
    d.概率法:有一定概率的零件的公差超过了事先规定的最终公差而不能完全互
换。这部分所占的比率称超差率。这种方法适用于最终公差要求较严的多环节公
差链。
    两个被连接的零件之间的配合关系有4种典型的情况(图2-13)。概率Pi
(x)和P2(x)完全重合【图2-13(a)]或至少在许多点上交叉，这种情况是理
想的，因为在装配中所有的零件都是可用的。与此不同，在图2-13(b)中两个零
件显示了不同的尺寸分布概率，分布曲线的峰值位置是重合的，但有Qi, Q2和Q3
三部分零件找不到合适的配对。这部分零件需要再补充加工，否则就不能使用。
还有一种情况是分布规律虽然相同，但峰值位置发生偏移[图2-13(。)]。最普
通的情况是分布曲线的形状、峰值的位置与高低都不相同【图2-13(d)]，A种
零件的Q2部分在以P2(x)为概率分布的B种零件中找不到合适的配对.
    ④产品的装配工艺性适合装配的零件形状对于经济的装配自动化是一个基
本的前提。如果在产品设计时不考虑这一点，就会造成自动化装配的成本增加或
完全不能实现.产品的结构、数量和可操作性决定了装配过程、传输方式和装配
方法。机械制造的一个明确的原则就是“部件和产品应该能够以最低的成本进行装
配”。首先应该区别以下几个不同的概念:a.适合自动化装配的零件形状;b.适合
机器人装配的零件形状;c.适合传输的零件形状。
    对于适合自动化装配的形状，就单个零件、部件和产品来说，层叠式和鸟巢
式的结构(图2-14)是有利的。结构方面还可分为分立式与集成式。集成式可以
实现元件最少，维修也方便(见图2-15)。具体要求如下:a.装配点的数量应该
少;b.连接过程中不应该再有附加的连接件;c.零件从料仓里被抓取出来时的抓取
部位应与连接时的抓取部位一致;d.尽可能做到预装配单元是稳定的、可检验的，
这样就给最终装配时的定位带来方便;e.避免形状不稳定的结构元件，如叉、塑料
垫、管形零件和薄膜;f.配合件应该适合装配;9.产品变种应尽可能多地使用相同
的零件，以便变种产品也能实现自动化装配;h.配合组应该是易于传送的，具有一
定的平面、回转面和抓取表面以及足够大的自由空间，以便抓钳和装配工具能够
无阻档地通过。
    一个产品的装配工艺性如何，可以通过各种不同的方法来评价。装配工艺性
对于各种产品变种来说尤其重要。无论是Assemblability-Evaluation(装配性评
价)方法还是日。othroyd-Dewburst方法都以降低装配成本为根本原则。使用
日。othroyd-Dewhurst方法可以借助计算机进行评价，只要输入工件的几何形状、
特性、连接工艺和装配顺序就可以得出一个装配工艺性系数，这个系数是直接判
断可装配性优劣、装配时间长短、装配成本高低的重要标志。在连接过程中，连
接工具是否可以不受任何阻碍地到达要求的位置也是决定装配动作能否实现的重
要因素。是否会发生碰撞，可以借助于计算机模拟来检验。
(5)组织形式与装配流程
    ①组织形式组织形式也就是为装配工作规定工艺方面的组织条件。与零件
制造不同，装配有其特殊性，在一个零件被装配时还可能进行与此平行的加工。
装配工作可以是手工的、机械化的和自动进行的。由于工艺的因素和出于对成本
的考虑，某些产品采取混合装配方式。例如装配机械(特别是机器人)和装配工
人同在一条装配线上配合工作。对于变种批量生产，人具有更大的灵活性。例
如:初装配采用自动化方式，终装配由于根据用户的特定要求有不同的变种，因
而更适合采用人工方式。这种对于那些原来完全是手工装配，后来逐步实现自动
化的装配作业来说是一种典型的组织形式。组织形式是如何在工艺方面组织实施
一种装配作业的种类和方式。其可以具体化为空间排列、物流之间的时间关系、
工作分工的范围和种类、在装配过程中装配对象的运动状态。据此，典型的装配
组织形式可分为下列几类。
    a.单工位装配:全部装配工作都在一个固定的工位完成，可以执行一种或几种
操作，基础件和配合件均不需要传输。
    b.固定工位顺序装配:将装配工作分为几个装配单元，将它们的位置固定并相
邻布置，在每个工位上都完成全部装配工作。这样，即使某个工位出现故障也不
会影响整个装配工作。
    。.固定工位流水装配:这种装配方式与固定工位顺序装配的区别在于装配过程
没有时间间隔，但装配单元的位置不发生变化。
    d.装配车间:将装配工作集中于一个车间进行，只适用于特殊的装配方法，如
埠接、压接等。
    e.巢式装配:几个装配单位沿圆周设置，没有确定的装配顺序，装配流程的方
向也可能发生变化。
    f.非时间联系的顺序装配:几个装配单位按工艺流程设置，在装配过程中相互
之间不存在固定的时间联系。
    9.移动的顺序装配:装配工位按照装配工艺流程设置，装配过程中相互之间既
可以没有固定的时间联系，也可以存在一定的时间联系，但可以有时间间隔。
    h.移动的流水装配:装配工位按装配操作的顺序设置，它们之间有确定的时间
联系且没有时间间隔。此时，装配单元的传输需要由适当的链式传输机构完成。
    如果要求较高的装配效率或因产品比较复杂单工位难以实现，就需要施行流
水装配，装配任务被分配给几个相互连接的装配工位。典型的方式是圆形回转台
式装配机和节拍式装配通道。在自动化生产的计划阶段，就应该选定产品的装配
组织方式。流水作业概念已经于1924年由经济制造专业委员会定义为‘在局部范围
内按照一定的时间顺序不间断地向前移动的作业过程”。后来又基于工艺方面的考
虑作了如下的补充:“在生产过程中人既不是持续不断地也不是被迫地随着工艺流
程工作的”。此外，从空间的角度来考虑，也就是各个装配工位如何相互辐合。最
常用的是一种线式结构，当然也存在其他的可能性。其中，开式结构装配线的起
点和终点是分开的。闭式结构则相反，而且闭式结构所能容纳的装配工位数也是
有限的。根据装配工艺的需要也可以采取一种混合结构(图2一16)。