天線產(chǎn)品裝配自動(dòng)化應(yīng)用前景分析

摘? 要：研究和發(fā)展新的裝配技術(shù)，大幅度提升裝配質(zhì)量和裝配生產(chǎn)效率是電子制造業(yè)的一個(gè)重要任務(wù)。自動(dòng)化裝配能夠提高生產(chǎn)效率，降低裝配成本，穩(wěn)定和改善產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度以及取代特殊條件下的人工裝配勞動(dòng)。本文主要介紹了天線產(chǎn)品制造業(yè)裝配自動(dòng)化的應(yīng)用范圍及技術(shù)基礎(chǔ)，重點(diǎn)分析自動(dòng)化在天線產(chǎn)品制造的應(yīng)用方向。

關(guān)鍵詞：裝配技術(shù);自動(dòng)化應(yīng)用;天線制造

中圖分類號(hào)：TN957.2;TG95? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）10-0033-03

Abstract：It is an important task of electronics manufacturing to research and develop new assembly technology and greatly improve assembly quality and assembly production efficiency. Automated assembly can increase production efficiency，reduce assembly costs，stabilize and improve product quality，reduce labor intensity and replace manual assembly labor under special conditions. This paper mainly introduces the application scope and technical basis of the assembly automation of the antenna product manufacturing industry，focusing on the application direction of automation in the manufacture of antenna products.

Keywords：assembly technology;automation application;antenna manufacturing

0? 引? 言

對(duì)于天線的制造，我們主要完成的是整個(gè)產(chǎn)品的組裝過(guò)程，而產(chǎn)品零、部件的加工基本是由上游供應(yīng)商完成。對(duì)于我們的產(chǎn)品而言，裝配是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)主要組成部分，也是產(chǎn)品制造過(guò)程的最后環(huán)節(jié)。一方面，裝配對(duì)產(chǎn)品的成本控制與生產(chǎn)效率有著重要的影響;另一方面，由于裝配是整個(gè)產(chǎn)品制造的最后環(huán)節(jié)，還必須在交貨時(shí)間、批量大小變化、質(zhì)量控制、產(chǎn)品升級(jí)換代等方面最大限度地適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)要求。所以，發(fā)展和應(yīng)用自動(dòng)化裝配，大幅度提高裝配質(zhì)量和裝配效率，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，降低制造成本，是天線制造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

1? 裝配自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)

1.1? 任務(wù)及應(yīng)用范圍

所謂裝配，就是通過(guò)搬送、聯(lián)接、調(diào)整、檢查等操作，把具有一定幾何形狀的物體組合到一起。從創(chuàng)造產(chǎn)品價(jià)值的角度來(lái)考慮，裝配過(guò)程可以按時(shí)間分為兩部分：主裝配和輔裝配。一般來(lái)說(shuō)，聯(lián)接本身做為主裝配只占35%-55%的時(shí)間，所有其他的功能，如給料、調(diào)整、搬送等，均屬于輔裝配。裝配自動(dòng)化的任務(wù)，就是將主裝配時(shí)間或（和）輔助時(shí)間盡可能的壓縮或并行，從而提升裝配效率。

目前業(yè)內(nèi)，評(píng)估一裝配動(dòng)作是否有自動(dòng)化效益，主要是基于以下的考慮：

即，如果η不大于18，我們則認(rèn)為，此裝配過(guò)程可考慮應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)。即我們通常所說(shuō)的產(chǎn)品投資回報(bào)周期小于18個(gè)月。

1.2? 裝配位置誤差及補(bǔ)償

自動(dòng)化裝配的一個(gè)主要問(wèn)題就是如何保證裝配對(duì)象之間的確定的幾何關(guān)系。這一過(guò)程稱之為對(duì)準(zhǔn)或找正。圖1是一典型的配合聯(lián)接開(kāi)始階段的一般情況。

這是一種極限情況，這種情況下還勉強(qiáng)可以裝配。總的誤差由下式計(jì)算：

ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3

式中，ΔS1：基礎(chǔ)件位置誤差，如由夾具定位間隙造成;ΔS2：配合件位置誤差;ΔS3：配合件與模板間隙而產(chǎn)生的角度誤差，從而引起的中心位置誤差。

誤差補(bǔ)償原則上有兩種方式：

（1）通過(guò)安置定位改變一個(gè)或兩個(gè)物體的位置，在這一過(guò)程中無(wú)需進(jìn)行測(cè)量;

（2）通過(guò)安置位置改變一個(gè)或兩個(gè)物體的位置，在這一過(guò)程需要測(cè)試與定位調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)精確的定位。

第一種誤差補(bǔ)償方式很簡(jiǎn)單，圖2、圖3給出了一種定心機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)通過(guò)彈性元件來(lái)實(shí)現(xiàn)裝配誤差的調(diào)整、補(bǔ)償。

第二種誤差補(bǔ)償則較復(fù)雜，業(yè)內(nèi)稱之為裝配機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)，其通過(guò)圖像和距離傳感器來(lái)獲取環(huán)境對(duì)象的圖像、顏色和距離等信息，然后傳遞給圖像處理器，利用計(jì)算機(jī)從二維圖像中理解和構(gòu)造成三維世界的真實(shí)模型。但在目前的情況下，這種技術(shù)的應(yīng)用仍有很大的局限性，一般只在嚴(yán)格的平面作業(yè)中才有比較好的效果。

2? 裝配自動(dòng)化組織基礎(chǔ)

與零件制造不同，裝配有其特殊性，在一個(gè)零件被裝配時(shí)，還可能進(jìn)行與此平行的裝聯(lián)。裝配工作可以是手工的、機(jī)械化的和自動(dòng)進(jìn)行的。由于工藝因素和出于成本的考慮，某些產(chǎn)品采取混合裝配方式。例如：我們引入的金屬圍框的回流焊，裝配工人與回流焊線配合工作，在人與設(shè)備之間有不同的分工方式。

典型的組織形式可以具體化為以下幾種：

（1）單工位裝配：全部裝配工作都在一個(gè)固定的工位完成，基礎(chǔ)件和配合件都不需要傳輸;

（2）固定工位順序裝配：幾個(gè)裝配單元位置固定相鄰設(shè)置，在每個(gè)工位上都完成全部裝配工作。這樣安排的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)一個(gè)工位出了故障不影響整個(gè)裝配工作。如目前我們產(chǎn)品的部件移相器的焊裝實(shí)現(xiàn)形式;

（3）裝配車間：集中在一個(gè)車間里完成裝配工作，一般是適用于組件的裝配方法，如金屬圍框的焊接、電纜的切割、饋線組件的制作等;

（4）移動(dòng)的順序裝配：裝配工位是為裝配工序設(shè)置的，它們之間有一定的時(shí)間聯(lián)系，但可以有時(shí)間間隙，是一種順序有間斷的裝配。

3? 裝配自動(dòng)化應(yīng)用案例

項(xiàng)目名稱：金屬圍框焊接。

自動(dòng)化效益分析：通過(guò)SMT的方式代替手工焊接操作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的釬焊連接。上錫后的金屬圍框從熱風(fēng)爐中進(jìn)入，經(jīng)過(guò)熱風(fēng)焊接后，從爐中流出，整個(gè)焊接過(guò)程由熱風(fēng)爐自動(dòng)完成，焊接質(zhì)量由預(yù)設(shè)好的溫度曲線保證。初步評(píng)估，自動(dòng)化效益系數(shù)為6.7，小于18。即此工序操作采用自動(dòng)化操作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

項(xiàng)目效果：項(xiàng)目導(dǎo)入后，生產(chǎn)作業(yè)效率得到了大幅的提升，且產(chǎn)品作業(yè)質(zhì)量的一致性得到了很大的改善。

4? 裝配自動(dòng)化應(yīng)用方向

4.1? 自動(dòng)化程度

自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)可分為以下幾步：

（1）從零件開(kāi)始的自動(dòng)化裝配，即組件級(jí)的自動(dòng)組裝，例如：端子的自動(dòng)組裝（俗稱“穿杯”）;

（2）逐步擴(kuò)展的自動(dòng)化裝配;

（3）全自動(dòng)裝配;

（4）柔性自動(dòng)化裝配。

自動(dòng)化程度越高，所需要的投資成指數(shù)增加。確定自動(dòng)化裝配的主要標(biāo)準(zhǔn)是每年應(yīng)該完成的裝配單元數(shù)量和產(chǎn)品的裝配過(guò)程所需要的時(shí)間。一定的裝配方式適合一定的年產(chǎn)量，即設(shè)備的利用率達(dá)到80%以上，才是經(jīng)濟(jì)的。

就天線制造而言，目前的自動(dòng)化宜從零件開(kāi)始，推廣單工序的自動(dòng)化裝配。

4.2? 自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)難易

一般而言，為了便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在不影響產(chǎn)品性能的情況下，應(yīng)適當(dāng)?shù)母淖儺a(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使其滿足以下特點(diǎn)：

（1）工件結(jié)構(gòu)對(duì)稱化，減少定向次數(shù);

（2）在工件上做定向標(biāo)記或平面，便于工件鑒別和定向;

（3）設(shè)計(jì)容易分離的工件，避免工件出現(xiàn)互相重疊、嵌入或絞纏在一起等現(xiàn)象。

4.3? 自動(dòng)化制造組織調(diào)整

自動(dòng)化應(yīng)用后，制造組織需要隨之做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，只有自動(dòng)化裝備的利用率達(dá)到一定的程度后，自動(dòng)化才能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。如果自動(dòng)化裝備的利用率不足20%，即使效率提升達(dá)400%，對(duì)企業(yè)而言，此自動(dòng)化應(yīng)用仍不算成功。

4.4? 裝配件公差控制

任何形狀和位置公差超過(guò)了界限的配合件都不能用來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化裝配。如果出現(xiàn)這種情況，就必須在制造過(guò)程中給予改正/挑選。圖4給出了兩種可能的公差分布方式：方式一為現(xiàn)有零件質(zhì)量情況，公差分布較寬，成本低，但不適合自動(dòng)化裝配;方式二為自動(dòng)化裝配所要求的零件質(zhì)量，公差分布比較嚴(yán)格，但生產(chǎn)成本較高。

可以看出，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配，對(duì)于來(lái)料的公差分布提出了更嚴(yán)格的要求。當(dāng)然，以上的評(píng)估是基于絕對(duì)互換法的情況下，實(shí)際在裝配自動(dòng)化的應(yīng)用中，在產(chǎn)品尺寸鏈較短的情況下，我們會(huì)額外采取一些手段，以使對(duì)零件的公差界限可以略有放松。如成組互換法，即將待裝配件按公差范圍分組，尺寸要求的配合公差仍很小，但工件的制造公差卻可以大一些，因?yàn)橹挥袑儆谕唤M的零件才可以裝配。我們的自動(dòng)穿螺釘機(jī)就是一個(gè)典型的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)墊片厚度進(jìn)行的篩選分類，從而有效解決了前期應(yīng)用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的螺釘機(jī)卡死現(xiàn)象。

5? 結(jié)? 論

研究和應(yīng)用自動(dòng)化裝配技術(shù)，提升裝配質(zhì)量和裝配效率，是企業(yè)轉(zhuǎn)型期產(chǎn)品制造的重要任務(wù)。自動(dòng)化的應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)的工程，需要在各個(gè)環(huán)節(jié)給予關(guān)注，只有在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就關(guān)注了產(chǎn)品的自動(dòng)化可實(shí)現(xiàn)性（合理的形狀特征、合理的聯(lián)接方式、合理的公差選擇）、在產(chǎn)品來(lái)料時(shí)嚴(yán)格保證了來(lái)料的一致性，才能夠保證自動(dòng)化設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。同時(shí)配以對(duì)制造組織形式的適當(dāng)調(diào)整，自動(dòng)化的可用性才會(huì)有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李紹炎.自動(dòng)機(jī)與自動(dòng)線 [M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

作者簡(jiǎn)介：郭林波（1983.12-），男，漢族，江蘇人，本科，研究領(lǐng)域：電子產(chǎn)品裝聯(lián)及測(cè)試工藝。