天線產品裝配自動化應用前景分析

摘? 要：研究和發展新的裝配技術，大幅度提升裝配質量和裝配生產效率是電子制造業的一個重要任務。自動化裝配能夠提高生產效率，降低裝配成本，穩定和改善產品質量，減輕工人勞動強度以及取代特殊條件下的人工裝配勞動。本文主要介紹了天線產品制造業裝配自動化的應用范圍及技術基礎，重點分析自動化在天線產品制造的應用方向。

關鍵詞：裝配技術;自動化應用;天線制造

中圖分類號：TN957.2;TG95? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：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

對于天線的制造，我們主要完成的是整個產品的組裝過程，而產品零、部件的加工基本是由上游供應商完成。對于我們的產品而言，裝配是整個生產系統的一個主要組成部分，也是產品制造過程的最后環節。一方面，裝配對產品的成本控制與生產效率有著重要的影響;另一方面，由于裝配是整個產品制造的最后環節，還必須在交貨時間、批量大小變化、質量控制、產品升級換代等方面最大限度地適應不斷變化的市場要求。所以，發展和應用自動化裝配，大幅度提高裝配質量和裝配效率，縮短產品的生產周期，降低制造成本，是天線制造行業的發展趨勢。

1? 裝配自動化技術基礎

1.1? 任務及應用范圍

所謂裝配，就是通過搬送、聯接、調整、檢查等操作，把具有一定幾何形狀的物體組合到一起。從創造產品價值的角度來考慮，裝配過程可以按時間分為兩部分：主裝配和輔裝配。一般來說，聯接本身做為主裝配只占35%-55%的時間，所有其他的功能，如給料、調整、搬送等，均屬于輔裝配。裝配自動化的任務，就是將主裝配時間或（和）輔助時間盡可能的壓縮或并行，從而提升裝配效率。

目前業內，評估一裝配動作是否有自動化效益，主要是基于以下的考慮：

即，如果η不大于18，我們則認為，此裝配過程可考慮應用自動化技術。即我們通常所說的產品投資回報周期小于18個月。

1.2? 裝配位置誤差及補償

自動化裝配的一個主要問題就是如何保證裝配對象之間的確定的幾何關系。這一過程稱之為對準或找正。圖1是一典型的配合聯接開始階段的一般情況。

這是一種極限情況，這種情況下還勉強可以裝配?？偟恼`差由下式計算：

ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3

式中，ΔS1：基礎件位置誤差，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生的角度誤差，從而引起的中心位置誤差。

誤差補償原則上有兩種方式：

（1）通過安置定位改變一個或兩個物體的位置，在這一過程中無需進行測量;

（2）通過安置位置改變一個或兩個物體的位置，在這一過程需要測試與定位調整，以實現精確的定位。

第一種誤差補償方式很簡單，圖2、圖3給出了一種定心機構。這種機構通過彈性元件來實現裝配誤差的調整、補償。

第二種誤差補償則較復雜，業內稱之為裝配機器人視覺技術，其通過圖像和距離傳感器來獲取環境對象的圖像、顏色和距離等信息，然后傳遞給圖像處理器，利用計算機從二維圖像中理解和構造成三維世界的真實模型。但在目前的情況下，這種技術的應用仍有很大的局限性，一般只在嚴格的平面作業中才有比較好的效果。

2? 裝配自動化組織基礎

與零件制造不同，裝配有其特殊性，在一個零件被裝配時，還可能進行與此平行的裝聯。裝配工作可以是手工的、機械化的和自動進行的。由于工藝因素和出于成本的考慮，某些產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固定的工位完成，基礎件和配合件都不需要傳輸;

（2）固定工位順序裝配：幾個裝配單元位置固定相鄰設置，在每個工位上都完成全部裝配工作。這樣安排的優點是，當一個工位出了故障不影響整個裝配工作。如目前我們產品的部件移相器的焊裝實現形式;

（3）裝配車間：集中在一個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）移動的順序裝配：裝配工位是為裝配工序設置的，它們之間有一定的時間聯系，但可以有時間間隙，是一種順序有間斷的裝配。

3? 裝配自動化應用案例

項目名稱：金屬圍框焊接。

自動化效益分析：通過SMT的方式代替手工焊接操作，實現產品的釬焊連接。上錫后的金屬圍框從熱風爐中進入，經過熱風焊接后，從爐中流出，整個焊接過程由熱風爐自動完成，焊接質量由預設好的溫度曲線保證。初步評估，自動化效益系數為6.7，小于18。即此工序操作采用自動化操作時，會產生較明顯的經濟效益。

項目效果：項目導入后，生產作業效率得到了大幅的提升，且產品作業質量的一致性得到了很大的改善。

4? 裝配自動化應用方向

4.1? 自動化程度

自動化的實現可分為以下幾步：

（1）從零件開始的自動化裝配，即組件級的自動組裝，例如：端子的自動組裝（俗稱“穿杯”）;

（2）逐步擴展的自動化裝配;

（3）全自動裝配;

（4）柔性自動化裝配。

自動化程度越高，所需要的投資成指數增加。確定自動化裝配的主要標準是每年應該完成的裝配單元數量和產品的裝配過程所需要的時間。一定的裝配方式適合一定的年產量，即設備的利用率達到80%以上，才是經濟的。

就天線制造而言，目前的自動化宜從零件開始，推廣單工序的自動化裝配。

4.2? 自動化實現難易

一般而言，為了便于實現自動化，在不影響產品性能的情況下，應適當的改變產品結構，使其滿足以下特點：

（1）工件結構對稱化，減少定向次數;

（2）在工件上做定向標記或平面，便于工件鑒別和定向;

（3）設計容易分離的工件，避免工件出現互相重疊、嵌入或絞纏在一起等現象。

4.3? 自動化制造組織調整

自動化應用后，制造組織需要隨之做適當的調整，只有自動化裝備的利用率達到一定的程度后，自動化才能產生明顯的經濟效益。如果自動化裝備的利用率不足20%，即使效率提升達400%，對企業而言，此自動化應用仍不算成功。

4.4? 裝配件公差控制

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

可以看出，要實現自動化裝配，對于來料的公差分布提出了更嚴格的要求。當然，以上的評估是基于絕對互換法的情況下，實際在裝配自動化的應用中，在產品尺寸鏈較短的情況下，我們會額外采取一些手段，以使對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，因為只有屬于同一組的零件才可以裝配。我們的自動穿螺釘機就是一個典型的應用，通過對墊片厚度進行的篩選分類，從而有效解決了前期應用時經常出現的螺釘機卡死現象。

5? 結? 論

研究和應用自動化裝配技術，提升裝配質量和裝配效率，是企業轉型期產品制造的重要任務。自動化的應用是一個系統的工程，需要在各個環節給予關注，只有在產品設計時就關注了產品的自動化可實現性（合理的形狀特征、合理的聯接方式、合理的公差選擇）、在產品來料時嚴格保證了來料的一致性，才能夠保證自動化設備的經濟性與可靠性。同時配以對制造組織形式的適當調整，自動化的可用性才會有廣闊的前景。

參考文獻：

[1] 劉德忠，費仁元，StefanHesse.裝配自動化 [M].第2版.北京：機械工業出版社，2011.

[2] 李紹炎.自動機與自動線 [M].北京：清華大學出版社，2007.

作者簡介：郭林波（1983.12-），男，漢族，江蘇人，本科，研究領域：電子產品裝聯及測試工藝。