现代机械装配过程自动化浅析

王颖+杨超+王海蛟

装配是机械制造过程的最后环节，也是整个生产系统的一个主要组成部分。装配对产品的成本和生产效率有着重要影响。相对于加工技术而言，装配技术落后许多年，装配工艺已成为现代生产的薄弱环节。因此，实现装配过程的自动化越来越成为现代工业生产中迫切需要解决的一个重要问题。

1 装配自动化在现代制造业中的重要性和优势

根据在企业长期的调查发现，在同一时间段内，采用人工从事生产劳动的企业的生产效率与运用机械自动化技术的企业的效率相比，前者比后者成本投入多出一倍，而真正的获益总额却降低了54%。之所以如此，其根本原因在于，单位时间内工作人员从事生产作业的产量不同。这就导致了高投入、低回报的尴尬境况。机械装配自动化，即在企业流水线的运作中，其原料或者基础配件从配给，传送到最终的装配作业都能够以全自动或半自动的方式实现，其主要目的是保证产品质量及其稳定性，改善劳动条件，提高劳动生产率，降低生产成本。现代化机械装配自动化应用的优势在于：

a. 提高装配效率，降低生产成本。

b.自动装配过程一般在流水线上进行，采用各种机械化装置来完成劳动量最大和最繁重的工作，大大降低了工人的劳动强度。

c.不会因工人疲劳、疏忽、情绪、技术不熟练等因素的影响而造成产品质量缺陷或不稳定。

d.自动化装配所占用的生产面积比手工装配完成同样生产任务的工作面积要小得多。

e.在电子、化学、宇航、国防等行业中，许多装配操作需要特殊环境，人类难以进入或非常危险，只有自动化装配才能保障生产安全。

2 装配自动化的任务及应用范围

装配机械是为特定的产品而设计制造的，具有较高的开发成本，而在使用中只有很少或完全不具有柔性，所以最初的装配机械只是为大批量生产而设计的。自动化的装配系统用于中小批量生产还是近几年的事。这种装配系统一般都由可以自由编程的机器人作为装配机械。此外，还要有具有柔性的外围设备，例如零件仓储，可调的输送设备，联接工具库、抓钳及它们的更换系统。柔性是一种系统的特性，使这种系统能够适应生产的变化。对于装配系统来说，就是要在同一套设备上同时或者先后装配不同的产品。柔性装配系统的效率不如高度专用化的装配机械。往复式装配机械可以达到每分钟10～60拍（大多数的节拍时间为2.5～4s。）；转盘式装配机械最高可以达到每分钟2000拍。当然，所装配的产品和执行的裝配动作很简单。

对于大批量生产（年产量100万件以上）来说，专用的装配机械是合算的。典型的装配对象如电器产品、开关、钟表、圆珠笔、打印机墨盒、剃须刀、刷子等，它们需要各种不同的装配过程。

从创造产品价值的角度来考虑，装配过程可以按时间分为两部分：主装配和辅装配。联接本身作为主装配只占35%～55%的时间。所有其他功能，例如给料，均属于辅装配，设计装配方案必须尽可能压缩这部分时间。

自动化装配机械，尤其是经济的和具有一定柔性的自动化装配机械，被称为高技术产品。按其不同的结构方式常被称为“柔性特种机械”或“柔性节拍通道”。圆形回转台式自动化装配机由于其较高的运转速度和可控的加速度而备受青睐。环台式装配机械，无论是环内操作还是环外操作或二者兼备的结构，都是很实用的结构方式。

现代技术的发展使得人们能够为复杂的装配功能找到解决的方法。尽管如此，全自动化的装配至今仍然只是在有限的范围实现。由于装配机械比零件制造机械具有更强的针对性，因而装配机械的采用更需要深思熟虑，需要做大量的准备工作，不能简单片面地追求自动化，而应本着实用可靠而又能适应产品发展的原则，采用适当的自动化程度，应用现代的计划方法和控制手段。

3 机械装配自动化发展之路展望

3.1 结合生产实际发展机械自动化技术

先进装配技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术，应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产，才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术，应结合实际，注重实用，即对国民经济产生实际效益。

3.2 发展投资少、见效快的低成本自动化技术

目前我国机械装配业各企业有大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，若以原有的设备为主，合理调整，添加少量数控设备，引入CAD/CAM技术，充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性，共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统，就能为我国机械装配自动化技术发展应用提供一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。

3.3 注重配套发展机械自动化技术

现代自动化技术在机械装配中的应用就是在控制理论的指导下，对生产的物流和人的作用进行综合，涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术，必须主要关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化，广泛采用程序数控机床，研制高效可靠的自动化生产线、检测系统、信息系统和自动化控制系统等。

结束语

现代化机械装配的自动化技术带来的不仅仅是高效率和低成本，而是对产品质量的优化，对劳动条件的改变和对商业模式的创新。由于传统的纯人力手工业已经在被逐渐淘汰，而作为新起之秀的现代化机械装配自动化技术也还需要大力的弘扬与发展。为了国家工业的崛起，技术人员和相关部门应该勇于担当起一份责任，将现代化机械装配自动化技术变为我国工业发展的助推器。