1.2　装配自动化的基本概况

（1）装配自动化的现状与发展

装配自动化技术大致经历了三个发展阶段：采用传统的机械开环控制单元的装配自动化技术；利用半柔性控制方法构建自动装配系统的装配自动化技术；具有柔性控制能力的装配自动化技术。

目前，一些发达国家基于其自身机械制造业的领先优势，较早地开展了自动装配技术的研究工作，开发出了许多高效的自动装配系统，可以将一些产品、部件的装配过程从人工操作逐渐转向自动化以及使用高效的柔性装配系统完成。我国在装配自动化技术方面的研究起步较晚，陆续自行设计、建立和引进了一些半自动、自动装配线及装配工序半自动装置，但国内设计的半自动和自动装配线的自动化程度不高，装配速度和生产率较低，因此装配自动化技术在我国具有很大的开发和应用潜力。未来一段时间内，装配自动化技术主要向以下两方面发展。

①与近代基础技术互相结合、渗透，提高自动装配装置的性能。近代基础技术，特别是控制技术和网络通信技术的迅速发展，为提高自动装配装置的性能打下了良好的基础。装配装置可以引入新型、模块化、标准化的控制软件，发展新型软件开发工具；应用新的设计方法，提高控制单元的性能；应用人工智能技术，发展、研制具有各种不同结构能力和智能的装配机器人，并采用网络通信技术将机器人与自动加工设备相连以得到最高生产率。

②进一步提高装配的柔性，大力发展柔性装配系统。在机械制造业中，CNC、FMC、FMS逐步取代了传统的制造设备，大大提高了加工的柔性。CIMS的发展使制造过程成为用计算机和信息技术把经营决策、设计、制造、检测、装配以及售后服务等过程综合协调为一体的闭环系统。但如果只有加工技术的自动化，没有装配技术的自动化，FMS、CIMS就不能充分发挥作用。装配机器人的研制成功、FMS的应用以及CIMS的实施，为自动装配技术的开发创造了条件；产品更新周期的缩短，要求自动装配系统具有柔性响应能力，需要发展柔性装配系统来使装配过程通过自动监控、传感技术与装配机器人的结合，实现无人操作。

（2）装配自动化的基本要求

①生产纲领稳定。年产量大、批量大，零部件的标准化、通用化程度较高及生产纲领稳定是装配自动化的必要条件。目前，自动装配设备基本上还属于专用设备，生产纲领改变，原先设计制造的自动装配设备就不适用了，即使调整后能加以使用，也将造成设备费用增加，耽误时间，在技术上和经济上不合理；年产量大、批量大，有利于提高自动装配设备的负荷率；零部件的标准化、通用化程度高，可以缩短设计、制造周期，降低生产成本，有利于获得较好的技术经济效果。与生产纲领相关的其他因素，如装配件的数量、装配件的加工精度及加工难易程度、装配复杂程度和装配过程劳动强度、产量增加的可能性等，也会对装配自动化的实现产生一定的影响。现以小型精密产品（或部件）为例，说明实现装配自动化必须具备的一般条件，见表1-1。

表1-1　小型精密产品（或部件）实现装配自动化的一般条件　　

①相同规格的零件按一件计算。

②产品具有较好的自动装配工艺性。尽量做到设备结构简单，装配零件数量少；装配基准面和主要配合面形状规则，定位精度易于保证；运动副易于分选，便于达到配合精度；主要零件形状规则、对称，易于实现自动定向等。

③实现装配自动化以后，经济上合理，生产成本降低。装配自动化包括零部件的自动给料、自动传送及自动装配等内容，它们之间相互联系紧密。其中，自动给料包括装配件的上料、定向、隔料、传送和卸料的自动化；自动传送包括装配零件由给料口自动传送至装配工位，以及装配工位与装配工位之间的自动传送；自动装配包括自动清洗、自动平衡、自动装入、自动过盈连接、自动螺纹连接、自动粘接和焊接、自动检测和控制、自动试验等。所有这些工作都应在相应的控制下，按照预定方案和路线进行。实现给料、传送、装配自动化以后，就可以提高装配质量和生产率，使产品合格率提高、劳动条件改善、生产成本降低。

（3）实现装配自动化的途径

①借助先进技术，改进产品设计。自动装配系统的最大柔性主要来自被制造的零件族的合理设计。工业发达国家已广泛推行便于装配的设计准则，主要有两方面内容：一是尽量减少产品中单个零件的数量；二是改善产品零件的结构工艺性。基于该准则的计算机辅助产品设计软件也已开发成功。可以在这些先进技术的基础上，进行便于装配的产品设计，提高装配效率、降低装配成本。

②研究和开发新的装配工艺和方法。在当前的生产技术条件下，应根据我国国情开发自动化程度不一的各种装配方法。例如针对某些产品，研究利用机器人、刚性自动化装配设备与人工结合等方法，而不能盲目地追求全盘自动化，这有利于取得最佳经济效益。此外，还应加强基础研究，如研究合理配合间隙或过盈量的确定及控制方法、装配生产的组织与管理等，以开发新的装配工艺和技术。

③尽快实现自动装配设备与柔性装配系统FAS（flexible assembly system）的国产化。根据国情加大开发自动装配技术的力度，在引进外来技术的基础上，实现自动装配设备的国产化，逐步形成系列型谱以及实现模块化和通用化。装配机器人是未来柔性自动化装配的重要工具，集中优势跟踪这方面高技术的发展非常必要。我国已建立了装配机器人研究中心，并取得了很大进展。大力发展廉价的装配机器人，将是今后相当长时间内我国发展装配自动化的基本国策。