自动化生产线设计(装配线)

与自动加工生产线不同的是，自动加工生产线的加工对象是单一的机械零件，而自动装配生产线主要从事产品制造后期的各种装配、检验、打标、包装等过程。操作对象包括多个各种零部件，最终完成成品或半成品。主要应用于产品设计成熟、市场需求巨大、各种装配工艺长期生产的产品制造场合。

其优点是产品性能和质量稳定，用工少，效率高，单位价格产品的制造成本大大降低，占地面积最小等。轴承、齿轮传动、香烟、电脑硬盘、电脑光驱、电器开关、继电器、灯泡、锁、笔、印刷电路板、小电机、微型泵、食品包装等。自动装配线的结构原理与自动加工线和手工装配线非常相似，只是手工装配线上的操作者是工人，自动加工线上的操作者是各种工作站或自动机床，而在自动装配线上，各种自动装配机完成各种装配过程。其结构原理如下图所示。

从结构上看，自动装配线主要包括:输送系统的各种分料、停车、自动装卸装置和换向装置中自动装配机的各种传感器和控制系统。此外，还可能经常有一些人工操作程序，用来代替技术上极难实现自动化或在成本上没有信息资源辅助的装配程序，构成一条既包括机器自动操作又包括人工操作的混合自动装配线。

(1)输送系统输送系统通常采用各种输送线，一方面可以自动输送工件，另一方面可以将各种自动装配机连接成一个协调的系统。输送系统通常采用连续运行方式。最典型的输送线，如带式输送线、平顶链式输送线等。，通常把输送线设计成直行，各种自动装配机就放在输送线正上方。自动刨和输送线是在各种铝型材的基础上设计制造的。在中调试后，自动机与输送线通过专用连接器连接固定，使之成为一个整体。

(2)各种分配、停止和换向装置。由于工件是由专机按照专机的顺序进行装配，直到最终完成所有的装配工序，通常在输送线上的每个专机前设计一个分料机构，将连续排列的工件分开，然后设置各种停止和停止机构，形成每个专机所需工件的临时位置。工件到达停止暂存位置后，专机上的机械手从该位置抓取工件，放入定位夹具中，然后进行装配工艺操作。最后换刀机上的机械手从这个位置抓起工件，送回输送线继续输送到下一台专用机器。需要改变工件姿态时，需要设置合适的换向齿轮，改变工件姿态方向后再进行工艺操作。

(3)各种自动上下料装置由于主要的装配工序都是由各种自动装配机来完成的，所以各种自动装配机自然需要有自己的自动上下料装置，而振动板和机械手是应用最广泛的一种。振动板用于自动输送小零件，如螺钉、螺母、铆钉、小冲压件、小注塑件、小压铸件等。该机械手可以抓取更广泛的物体，不仅是非常小的零件，还可以抓取具有一定尺寸和重量的零件。为了简化结构，在自动专机的设计中，通常直接将自动装卸机械手设计为专机的一部分，只需在两个方向上移动即可实现正常的装卸操作。因此，这种机械手采用匹配的直线导轨机构和气缸组成上下和水平方向的直线运动系统，在上下运动臂末端假设吸盘或气动手指就足够了。对于一些简单的工艺操作，专用机不需要将工件从输送线上取下，而是可以在工件在输送线上输送过程中直接进行，如喷码打标、条形码贴标等，大大简化了专用机的结构；有些工序需要保持工件处于静止状态。此时需要通过停止机构使工件停留在输送线上，然后直接进行。但有些工序不仅要求工件在静止状态下进行，还要求一定的精度，如激光打标操作。此时，仅仅将工件停在输送线是不够的，因为输送线通常是连续运行的，工件在输送线的作用下仍然会有轻微的晃动。需要设计气动机构将工件向上提升一定距离，使工件脱离传送带或输送链板，然后进行工艺操作。工艺操作完成后，可将工件放在传送带或输送链板上继续输送。

(4)各种自动装配机。各种自动装配机包括自动上下料装置、定位夹具、装配执行结构、传感器和控制系统等。其中，定位夹具是根据具体工件的形状和尺寸设计的，装配执行机构是根据要完成的工序专门设计的，大量使用了直线导轨机构、直线轴承、滚珠丝杠机构等零件。通常在这类自动组装机上完成的工序有:自动键合、零件插入、半导体表面贴装、各种螺丝螺母连接、铆接、调整、检查、打标、封装等。除了装配工序之外，在这条自动装配线上还可以使用一些简单的机械加工工序。

(5)传感器和控制系统每个专机都必须有相应的传感器和控制系统来完成自己的装配作业循环。除此之外，为了使每个专机的装配周期形成一个协调的系统，还必须在传送线上设置各种用于检测和确认工件位置的传感器。例如，当工件确实存在且控制系统需要释放工件时，进给机构开始运行，工件确实存在于工件的临时位置且控制系统需要机械手抓取工件进行进给，等等。通常采用顺序控制系统来协调和控制各专机的工艺操作，只有在前一专机的工艺完成后，才进行下一专机的工艺操作。当当前专机还没有完成工艺操作时，下一个相邻的专机必须等到工件通过最后一个专机才能完成生产线上的所有工艺操作，这与手工流水线的流程非常相似。自动装配线最典型的结构形式是直线形式，如图1所示，这样输送系统最简单，制造也更容易。

除了典型的直线形式外，为了最大限度地节省使用空间，有时也可以采用环形形式，如图2所示。由于平顶链式输送线可以自由转向，非常适合作为这种环形生产线的输送系统。