根據(jù)制造行業(yè)及工藝上的區(qū)別，自動化生產(chǎn)線具有很多類型，例如自動化機械加工生產(chǎn)線、自動化裝配生產(chǎn)線、自動化噴涂生產(chǎn)線、自動化焊接生產(chǎn)線、自動化電鍍生產(chǎn)線等。其中最典型的是以下兩種：一種為自動化機械加工生產(chǎn)線，用于機械零件加工行業(yè)；另一種為自動化裝配生產(chǎn)線，用于各種產(chǎn)品的后期裝配生產(chǎn)。
自動化機械加工生產(chǎn)線主要從事零件的銑削、鉆孔及其他類似的回轉(zhuǎn)切削加工工序，主要應(yīng)用與以下零件加工場合：
- ·零件大批量生產(chǎn)
- ·零件設(shè)計成熟
- ·長期生產(chǎn)
- ·需要多種加工工序
在自動化機械加工生產(chǎn)線中，根據(jù)生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)形式的區(qū)別可以分為以下兩種類型：
- ·未設(shè)置內(nèi)部零件存儲緩存區(qū)的自動化機械加工生產(chǎn)線
- ·設(shè)置內(nèi)部零件存儲緩存區(qū)的自動化機械加工生產(chǎn)線
1、結(jié)構(gòu)組成
這種自動化機械加工生產(chǎn)線的基本結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
圖1 典型的自動化機械加工生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)原理示意圖
這種自動化機械加工生產(chǎn)線在機械結(jié)構(gòu)上主要有以下三部分組成：- ·零件自動輸送系統(tǒng)
- ·單個的機械加工工作站（如自動機床）
- ·控制系統(tǒng)
在生產(chǎn)線上可能還有部分檢測工作站，用于對工件加工過程中的加工質(zhì)量進行自動檢測。此外還可能有部分人工操作的工作站，用于代替技術(shù)上極難實現(xiàn)自動化加工活在成本上不經(jīng)濟的自動化加工工序。
由于零件的機械加工通常都要求較高的加工精度，對零件的定位精度自然要求較高，因此零件的自動輸送采用一種專用的夾具——隨行夾具來輸送。隨行夾具不僅可以對待加工的零件進行準(zhǔn)確的定位，還可以移動、定位及在加工工作站上夾緊。由于零件可以在隨行夾具上精確的定位，還可以移動、定位及在加工工作站上準(zhǔn)確定位，因而可以確保零件相對于加工刀具的準(zhǔn)確定位。由由于隨行夾具需要循環(huán)使用，所以這種自動化加工生產(chǎn)線通常都是首尾封閉的。
2、結(jié)構(gòu)形式
自動化加工生產(chǎn)線通?？梢圆捎枚喾N結(jié)構(gòu)形式。在場地有限的地方，采用直線形式的生產(chǎn)線可能場地不夠，為了減少生產(chǎn)線占用的產(chǎn)地，或者當(dāng)生產(chǎn)線長度太長時，可以按“L”形設(shè)計生產(chǎn)線，如圖2所示。
圖2 “L”形自動化加工生產(chǎn)線
如果生產(chǎn)線按“L”形排布時仍然存在場地方面的限制，為了進一步減少生產(chǎn)線占用的場地，可以按“U”形設(shè)計生產(chǎn)線，如圖3所示。采用這種形式的設(shè)計還有一個好處就是可以方便地在生產(chǎn)線上對工件進行幻象，以加工工件不同的表面。
圖3 “U”形自動化加工生產(chǎn)線
由于這種生產(chǎn)線上經(jīng)常需要采用重復(fù)使用的隨行夾具，為了避免隨行夾具運輸商的麻煩，生產(chǎn)線按矩形設(shè)計就可以很方便地實現(xiàn)隨行夾具的自動循環(huán)，同時還可以設(shè)計專門的清洗工作站對隨行夾具進行清洗，保證重復(fù)使用的隨行夾具符合使用要求，如圖4所示。采用這種方式既保留了直線形式的方便，又最大限度地減少了生產(chǎn)線占用的場地。
圖4 矩形自動化加工生產(chǎn)線
除上述形式外，還有另外一種特殊情況，這就是直接將隨行夾具固定連接在輸送線上（最方便也最長久的就是固定在鏈條輸送線的鏈條上），隨行夾具始終與鏈條一起在輸送線的上下兩部分直接循環(huán)。在上班部分輸送線的上方設(shè)計各種加工工作站進行零件的加工，輸送線的下半部分則將隨行夾具送回到上方供反復(fù)循環(huán)使用。圖5為其工作原理示意圖。
圖5 上下輸送形加工或裝配生產(chǎn)線
1-張緊輪；2-定位夾具；3-分度機構(gòu)鏈-機架這種輸送方式也可以用于自動化裝配生產(chǎn)線，在上半部分輸送線的上方設(shè)計各種裝配工作站進行零件的裝配。
還有一些場合可以采用托盤在輸送線（如皮帶輸送線、鏈板輸送線等）上實現(xiàn)零件的自動輸送，零件在托盤上能夠準(zhǔn)確定位，而托盤在輸送線上通過一定的機構(gòu)進行準(zhǔn)確定位，例如采用定位銷對托盤進行定位。
自動化裝配生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)組成
與自動化機械加工生產(chǎn)線不同的是，自動化機械加工生產(chǎn)線的加工對象是單個的機械零件，而自動化裝配生產(chǎn)線主要從事產(chǎn)品制造后期的各種裝配、檢測、標(biāo)示、包裝等工序，操作的對象包括多個各種各樣的零件、部件，最后完成的是成品或半成品，主要應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計成熟、市場需求量巨大、需要多種裝配工序、長期生產(chǎn)的產(chǎn)品制造場合。其優(yōu)越性為產(chǎn)品性能及質(zhì)量穩(wěn)定、所需人工少、效率高、單價產(chǎn)品的制造成本大幅降低、占用場地最少等。
適合自動化裝配生產(chǎn)線進行生產(chǎn)的產(chǎn)品通常為：
軸承、齒輪變速器、香煙、計算機硬盤、計算機光盤驅(qū)動器、電氣開關(guān)、繼電器、燈泡、鎖具、筆、印刷線路板、小型電機、微型泵、食品包裝等。
自動化裝配生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)原理與自動化機械加工生產(chǎn)線、手工裝配流水線是非常相似的，只不過在手工裝配流水線上的操作者是工人，自動化機械加工生產(chǎn)線上的操作者是各種工作站或自動機床，而在自動化裝配生產(chǎn)線上則由各種自動化裝配專機來完成各種裝配工藝。其結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。
典型的自動化裝配生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)原理示意圖
自動化裝配生產(chǎn)線在結(jié)構(gòu)上主要包括：- 輸送系統(tǒng)
- 各種分料、擋停及換向機構(gòu)
- 各種自動上下料裝置
- 各種自動化裝配專機
- 傳感器與控制系統(tǒng)
(1)輸送系統(tǒng)
輸送系統(tǒng)通常采用各種輸送線，其作用一方面為自動輸送工件，另一方面為將各種自動化裝配專機連接成一個協(xié)調(diào)運行的系統(tǒng)。輸送系統(tǒng)通常都采用連續(xù)運行的方式。最典型的輸送線如：
- 皮帶輸送線
- 平頂鏈輸送線等
(2)各種分料、擋停及換向機構(gòu)
由于工件是按專機排列次序經(jīng)過逐臺專機的裝配直至最后完成全部裝配工序的，通常在輸送線上每一臺專機的前方都先設(shè)計有分料機構(gòu)，將連續(xù)排列的工件分隔開，然后再設(shè)置各種擋停機構(gòu)，組成各專機所需要的工件暫存位置。工件到達該擋停暫存位置后，經(jīng)過傳感器確認(rèn)后專機上的機械手從該位置抓取工件放入定位夾具，然后進行裝配工藝操作。最后由換機上的機械手從該位置抓取工件又送回輸送線繼續(xù)向下一臺專機輸送。
在需要改變工件的姿態(tài)時，就需要設(shè)置合適的換向機構(gòu)，改變工件的姿態(tài)方向后再進行工序操作。
(3)各種自動上下料裝置
由于主要的裝配工序都是由各種自動化裝配專機完成的，各種自動化裝配專機自然也相應(yīng)需要各自的自動上下料裝置，應(yīng)用最多的就是振盤及機械手。振盤用于自動輸送小型零件，如螺釘、螺母、鉚釘、小型沖壓件、小型注塑件、小型壓鑄件等，而機械手抓取的對象更廣，既可以抓取很微小的零件，也可以抓取具有一定尺寸和重量的零件。
為了簡化結(jié)構(gòu)，在自動化專機的設(shè)計中，通常將自動上下料機械手直接設(shè)計成專機的一部分，而且通常的上下料操作只需要兩個方向的運動即可實現(xiàn)。所以這種機械手采用配套的直線導(dǎo)軌機構(gòu)與氣缸組成上下、水平兩個方向的直線運動系統(tǒng)，在上下運動手臂的末端假設(shè)吸盤或氣動手指即可。
對于某些簡單的工藝操作，專機不需要將工件從輸送線上移出，可以在工件在輸送線上的輸送過程中直接進行，例如噴碼打標(biāo)、條碼貼標(biāo)操作，這就使專機的結(jié)構(gòu)大大簡化；有些工藝需要使工件在靜止?fàn)顟B(tài)下進行，這時就需要通過擋停機構(gòu)使工件停留在輸送線上，然后直接進行。而有些工序不僅需要工件在靜止?fàn)顟B(tài)下進行，而且還需要一定的精度，例如激光打標(biāo)操作，這時如果僅僅將工件擋停在輸送線上還不夠，因為輸送線通常是連續(xù)運行的，在輸送線的作用下工件仍然會產(chǎn)生輕微的抖動，需要設(shè)計氣動機構(gòu)將工件向上頂升一定距離，使工件脫離輸送皮帶或輸送鏈板后再進行工序操作，完成工序操作后再將工件放下到輸送皮帶或輸送鏈版上繼續(xù)輸送。
(4)各種自動化裝配專機
各種自動化裝配專機包括自動上下料裝置、定位夾具、裝配執(zhí)行結(jié)構(gòu)、傳感器與控制系統(tǒng)等，其中定位夾具根據(jù)具體工件的形狀尺寸來設(shè)計，裝配執(zhí)行機構(gòu)則隨需要完成的工序?qū)ｉT設(shè)計，而且大量采用直線導(dǎo)軌機構(gòu)、直線軸承、滾珠絲杠機構(gòu)等部件。通常在這類自動化裝配專機上完成的工序有：
自動粘結(jié)、零件的插入、半導(dǎo)體表面貼裝、各種螺釘螺母連接、鉚接、調(diào)整、檢測、標(biāo)示、包裝等。除裝配工序外，在這種自動化裝配生產(chǎn)線上也可以采用部分簡單的機械加工工序。
(5)傳感器與控制系統(tǒng)
每臺專機完成各自的裝配操作循環(huán)，必須具有相應(yīng)的傳感器與控制系統(tǒng)，除此之外，為了使各臺專機的裝配循環(huán)組成一個協(xié)調(diào)的系統(tǒng)，在輸送線上還必須設(shè)置各種對工件位置進行檢測確認(rèn)的傳感器。例如工件確實存在而且控制系統(tǒng)需要放行工件時分料機構(gòu)才開始動作、工件暫存位置確實有工件而且控制系統(tǒng)需要機械手抓取工件進行上料時機械手才開始取料，等等。
通常采用順序控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制各專機的工序操作，前一臺專機的工序完成后才進行下一專機的工序操作，當(dāng)前一臺專機尚未完成工藝操作時相鄰的下一臺專機就必須處于等待狀態(tài)，直到工件經(jīng)過最后一臺專機后完成生產(chǎn)線上全部的工藝操作，這與手工裝配流水線的過程非常相似。
自動化裝配生產(chǎn)線最典型的結(jié)構(gòu)形式就是如圖1所示的直線形式，這樣輸送系統(tǒng)最簡單，制造也更容易。
圖1 典型的自動化裝配生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)原理示意圖
除典型的直線形式外，為了最大限度地節(jié)省使用場地，有時還可以采用一種環(huán)形形式，如圖2所示。由于平頂鏈輸送線能夠自由轉(zhuǎn)彎，所以非常適合作為這種環(huán)形生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)。
圖2 環(huán)形自動化裝配生產(chǎn)線
