自動裝配系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)
1.自動裝配工藝系統(tǒng)的精度
(1)影響自動裝配工藝過程的主要因素
1) 裝配件在供料定向及輸料裝置中的位置精度。零件的定向軸線應(yīng)平行于給定坐標(biāo)系中某一確定的直線。
裝配件在滾道斷面中的位置與下列因素有關(guān),裝配件進(jìn)入滾到商賈的初始開始位置及速度;裝配件的橫向尺寸及偏差;滾到尺寸及幾何形狀誤差;滾道縱向軸線相對水平方向的傾斜及橫斷面內(nèi)的傾斜;裝配件與滾道間的摩擦因數(shù);裝配件沿滾道的行程長度與零件長度的比值,在滾道及裝配件上發(fā)生的毛刺,污垢等隨機(jī)因素等等,對非直線滾道則更為復(fù)雜。
2)緊固聯(lián)接的工藝規(guī)范參數(shù)精度,工藝規(guī)范參數(shù)包括;選鉚時的軸向力和徑向力;折邊連接,卷邊、斂縫、壓緊、彎曲時所需力的數(shù)值;纏繞時的卷線張力;粘料時的溫度及保持固化所需要的時間;塑料熱壓成形的溫度及壓力;焊接時的電流、功率等等。
3) 裝配聯(lián)接時的位置精度,聯(lián)接時的位置精度是自動裝配特有問題,手工裝配時由裝配工人直徑保證裝配精度,不必計算相對位置精度。
(2)自動裝配工藝系統(tǒng)的精度分析,精度分析的一般步驟為:列舉誤差源,對各誤差的影響進(jìn)行量化,最后按矢量關(guān)系進(jìn)行誤差合成。
如裝配聯(lián)接時的位置精度的誤差源,一般有:
1)傳送裝置的定位誤差。由于傳送裝置中的分度機(jī)構(gòu)等環(huán)節(jié)的誤差產(chǎn)生。原機(jī)械部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定分度凸輪機(jī)構(gòu)的分度精度分為三級。即超精級±10″,精密級±15″,普通級±30″傳送裝置的定位誤差對圓分度式裝配系統(tǒng)將造成隨工作臺半徑變化,沿切向的位置誤差,對直線分度式裝配系統(tǒng)則造成沿直線方向的位置誤差。
2)隨行夾具與裝配工作頭等的調(diào)整誤差,其數(shù)值與調(diào)整過程中工人的熟練程度及所用工具的精度有關(guān),經(jīng)仔細(xì)調(diào)整可以達(dá)到的精度一般為0.01~0.03mm。
3)裝配1作頭與移動導(dǎo)軌間的間隙,工作時由于裝配時的反作用力使裝配工作頭產(chǎn)生對裝配中心軸的徑向偏離和傾斜。
4)裝配件的裝夾定位基準(zhǔn)與配合表面不重合誤差。
5)夾具安裝表面與裝配件裝夾表面的間隙誤差,裝配中有時可以利用間隙補(bǔ)償定位誤差,
如果聯(lián)接零件接觸部位有倒棱,則此間隙可能有利于裝配件自動聯(lián)接。
6)傾斜誤差,是裝配件在夾具或裝配工作頭中的傾斜誤差,或準(zhǔn)個陪件配合表面相對定位表面傾斜而引起的誤差。
2. 自動裝配工藝的裝配件配合可靠性
分析裝配件配合可靠性的方法與機(jī)械制造工藝學(xué)中計算聯(lián)接合格率的方法實(shí)質(zhì)上是一致的。在自動裝配中,主要的誤差因素是裝配件的相對位置誤差,分析可靠性時一般不考慮其他誤差因素。要根據(jù)具體條件確定相對位置的允許偏差值,對各項(xiàng)誤差進(jìn)行列舉,量化、合成并確定誤差的分布規(guī)律;估算出配合可靠性。
(1)確定相對位置允差,根據(jù)配合件的間隙、孔口倒棱與柔順手腕相結(jié)合可以有效地增大相對位置允差值。
(2)誤差處理,需要結(jié)合具體系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)確定誤差源。對于一般的徑向偏移或傾斜,誤差可能符合瑞利分布;當(dāng)誤差源較多且沒有明顯突出的誤差源時,可以用正態(tài)分布計算。
(3) 可靠性估算,由已確定的允差及誤差分布函數(shù),計算出裝配可靠性。
3.自動裝配工藝的裝配力
裝配作業(yè)中需要估算裝配工作頭對裝配件施加的作用力,以保證配合件正確聯(lián)接。
間隙配合的裝配力影響因素有:配合件裝配前的相對位置精度、配合件表面的倒棱等邊緣狀態(tài)、表面粗糙等、裝配工藝系統(tǒng)的剛度、聯(lián)接表面的間隙及配合件間的摩擦因數(shù)等。計算時根據(jù)具體系統(tǒng)環(huán)節(jié)處理。
當(dāng)配合件軸線平行時,最大裝配力發(fā)生在配合件開始接觸階段,在倒棱處接觸,此時影響裝配力的主要因素為:裝配件的質(zhì)量,裝配件分別與工作頭和相配合件的摩擦因數(shù)、倒棱的角度值及裝配系統(tǒng)在垂直于軸線方向的柔順度等。估算時可以忽略柔順度,按一般的靜力學(xué)規(guī)律計算工作頭對裝配件法向的夾緊力和軸向的推動力。
當(dāng)配合件軸線傾斜時,軸向裝配推動力將偏心地作用裝配件。在開始階段,配合偶件在到另處以一點(diǎn)相接觸,隨著裝配件向其配合件深入,將發(fā)生兩點(diǎn)接觸。必要時應(yīng)就一點(diǎn)和兩點(diǎn)接觸分別計算裝配力,取其中較大值。