虚拟现实辅助结构设计提升装配工艺

2023-11-22 理论教育版权反馈

【摘要】：手工装配就是由装配工人利用装配工艺设备并借助必要的工具来完成装配工作。手工装配中装配工人的操作主要是零部件的搬运、抓取、定位、插入、紧固和检查。由于人生理条件的限制，对零部件的设计应当使手工装配中的操作可行、安全、方便。手工装配的特点使面向手工装配的产品可装配性设计与面向自动装配的产品设计具有很大的差别。

手工装配就是由装配工人利用装配工艺设备并借助必要的工具来完成装配工作。手工装配适用于产品的生产批量不大，或生产批量虽大，但装配件数多、装配复杂程度高的场合。

手工装配在现在制造业中占有重要的地位，在现有技术条件下，还不可能用自动化装配装置完全代替手工装配操作。而且相当一部分产品更适合手工装配，如果全部采用自动化装配，则装配技术将十分复杂，装配设备也十分昂贵。

手工装配中装配工人的操作主要是零部件的搬运、抓取、定位、插入、紧固和检查。由于人生理条件的限制，对零部件的设计应当使手工装配中的操作可行、安全、方便。手工装配的特点使面向手工装配的产品可装配性设计与面向自动装配的产品设计具有很大的差别。由于人在零件的识别、判断的能力和操作的精细性上远远高于任何自动化机器，一些手工装配中极为简单的操作对于自动装配设备而言反而是十分困难的。因此，面向手工装配的零部件设计不用像自动装配那样考虑更多零件识别、定位等问题，但是必须在设计中考虑零件的对称性、尺寸、重量、厚度、柔软性等对最终装配操作和装配效率的影响。

手工装配工艺可分成两个独立的部分:搬运(获取、定向和移动零件)和插入及固定(配合和组合零件)。在大批量装配中，操作工人必须在有限的时间内按照工作节拍完成装配操作，因此，产品的设计结构应当能够将整个装配过程分解成具有均衡节拍的装配过程。

20世纪70年代，一些专家学者探讨了面向手工装配的零件设计问题，对零件的对称性、尺寸、质量、厚度和柔软性等进行了深入细致的实验研究，关于经济的装配工艺和简易手工装配操作方面的研究有了很大进展，在实验和理论分析的基础上，提出了易于手工搬运和插入的零件设计方法。

手工装配的特点使产品的易装配性设计明显区别于自动装配，一些手工装配中极为简单的操作，对自动化装配而言，则极为困难。

可装配性设计的原理、方法和规则，很大程度上取决于产品是手工装配、高速自动化装配还是机器人装配，或者是三者的混合。例如在高速自动化装配中，零件自动进给的定位简易性标准，比手工搬运操作要严格得多。在面向手工装配设计中，一般着重考察零部件的搬运与插入操作，并且一般只评价完成各种装配任务的时间，如抓取、定位和紧固等所用的时间。根据装配工人的生产效率来计算装配费用，进而通过分析，考察产品的可装配性。通常以手工装配的费用作为各种装配方法的比较基础。

以一个最简单的手工装配过程——轴与轴套的装配过程为例对手工装配过程进行分析。

若一批轴与轴套分别存放在料箱里，在手工装配情况下，装配活动主要包括两个主要的步骤:零件的搬运和定位、轴与轴套的插入与固定。

轴的搬运和定位操作主要包括以下几点。

(1)工人将手移动到盛放轴零件的料箱，通过视觉或手的触觉定位到轴上可以握住的表面。

(2)工人的手抓取轴，并将轴移向装配夹具。

(3)根据轴的表面形状和装配夹具的方向调整轴的方向。

(4)将轴按要求位置放置在夹具上，由夹具保证轴的定位精度。

(5)如果需要，调整夹具上的夹紧装置，使轴的位置固定。

轴套的装配活动由以下基本操作组成。(www.chuimin.cn)

(1)工人将手移动到盛放轴套的料箱，通过视觉或触觉定位到轴套零件上可以握住的表面。

(2)工人的手抓取轴套，并将轴套移向放置在夹具上的轴。

(3)将轴套的孔对准轴的轴线方向。