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关键词:重型机械产品;工艺设计;技术
重型机械产品由于具有尺寸大、重量大等特点,装配时不可能任意移动,都采用固定式装配,因此在进行装配工艺设计时就要考虑其特殊性。一个产品的装配过程是由零部件逐步组合的过程,这个过程应该是分层次、分单元进行的,尤其是复杂的机械产品。在每个装配单元中,为了保证产品的质量与要求,其组合过程既有装配工艺的顺序位置要求,还有严格的工艺技术要求。实际工作中,我们是先按装配结构及装配要求将产品进行逐层分解为能够进行独立装配的构件,直到不能分解为止;然后再按自底向上,由内向外的顺序,结合工艺技术要求进行组装成整机。
1.重型机械产品装配工艺的设计过程
现行的重型机械产品在进行具体的装配工艺规划的设计时,首先阅读设计部门提供的图纸、明细及相关的资料,了解所需装配产品的结构及动作原理;确定整个产品装配后的外形尺寸及重量与工艺路线划分指定的装配场地及起吊能力的要求是否一致;接着查阅工艺设计手册或结合相关工艺基本知识,根据产品的功能及结构将整个产品需装配的零件进行部件、组件的划分;然后进行各零、部件的总装,最后进行试运转工作。在以上每一步的装配过程中都有它自已的基准零件,它不仅有着联接有关零件、部件的作用,同时用于保证零件与零件、零件与部件、部件与部件以及整台机器的相对位置精度,因此每一步基准件的找正是非常重要的,它是整个产品最终质量的保证。另外,由于零件本身有一定的公差范围、装配过程中也会存在有一定的误差、设计可能考虑不周等等因素,因此装配过程经常都需要进行修配及调整。产品设备的装配精度的高低很大程度也是依靠这一环节,而热模锻产品在这一环节上尤其突出。
根据以上过程,形成装配工艺文档下发到相应的装配车间,装配工人就依据装配工艺规程的内容依次进行。而在编制装配工艺文件时多以文字性描述为主,这样就使得装配工艺设计较粗放,许多细节描述不清,实际进行产品装配时需要工艺服务人员到现场进行指导。装配工艺设计过程中,由于没有典型工艺库和知识库的支撑,使工艺专家总结出的优秀经验得不到继承,技术准备时间长,还导致某些错误重复出现;另外,没有整体概念,装配工艺文件以文字描述为主就造成实际操作中大部分装配工作都是串行进行,装配作业过程缓慢,生产周期较长。
由上所述可知,重型机械装配工艺设计主要存在以下的问题和难点:1)效率低,成本高,进行装配工艺设计时,设计人员需要具有丰富的生产实践经验,且需要阅读大量的图纸、工艺规程和生产纲领等,工艺编制的效率难以提高,无法缩短产品开发周期,降低产品成本。2)装配工艺设计的信息不精确性传统的重型机械装配工艺设计的几何信息和装配信息的主要来源是图纸。图纸是设计人员绘制的,其信息的掌握依赖于工艺设计人员对图纸的理解,因而存在信息理解的歧义性和不完整性。
3)装配工艺设计质量难以保证传统装配工艺设计主要是工艺人员完成的,由于受到个人经历和知识的限制,在同样生产条件下,可能会编制出不同的装配工艺,因而装配工艺设计具有很大的主观性,不确定性和经验性,导致装配工艺设计质量难以保证。
2.重型机械产品装配工艺设计方法及关键技术
2.1重型机械产品装配工艺设计方法
1)对生产制造的产品及工艺专家的先进经验进行分类整理,在此基础上建立实例库和工艺知识库。2)划分装配单元,将产品划分为部件装配、组件装配和总装等装配单元是制定装配工艺规程。3)在每个装配工序中进行添加虚拟件的操作,把各零部件(包括虚拟件)、工艺资源等拉人相应的工序内容中。4)利用网络计划技术,将各装配工序通过箭头连接形成装配网络图,实现成本、时间、资源等的控控制。5)形成装配工艺文件,并进行相应的审签流程。6)装配工艺设计完成后,可把相应工艺文件提升为典型工艺,进入典型产品装配工艺知识库存储备用。
2.2重型机械装配工艺设计中的关键技术
1)分层次进行装配工艺规划:重型装备的产品的结构都有大型复杂的特点,一个产品涉及的零件数量及种类多达上千上万个,因此在装配工艺设计时就必须对每个产品进行具体的剖析、按其功能结构或组织结构进行分层规划,为实际的操作人员和生产管理部门提供指导。
2)BOM的变换:建立新产品的新工艺或者从工艺库选择好与新产品相似的参照产品的工艺后,由于设计时的功能结构与制造时的工艺结构存在差异,出现虚拟件或结构调整而导致零件归属位置的变化,在编制装配工艺时需要进行设计明细与制造明细的变换,而由此产生的制造明细则可以为生产制造部门提供相应的制造信息。
3)装配网络计划图:重型机械产品普遍具有尺寸大、结构复杂的特点,在进行装配时必须对产品的结构及装配顺序分析清楚,另外,生产部门现在都是根据工艺再结合经验编制生产计划和进行调度,时间节点掌握的非常粗糙,造成产品装配时所需零部件不能及时进装。针对重型机械装配的实际情况,需要有一种工具来直观地描述装配各工序之间的相互联系及相关时间点,从而反映整个产品装配的全貌,并在规定条件下,能够全面筹划、统一安排。
4)工序设计:现有工序内容为操作人员和生产管理人员提供的相关信息不是很清晰,造成实际操作具有一定难度。因此在进行工序设计时,应具体描述该工序所关联的零部件及进装顺序的信息,还应包含有该阶段的开工时间、完工时间以及装配基准、定位要求、装配工艺参数、工装要求等装配质量要求。
5)装配工艺库的管理:及时总结积累形成工艺库会使今后的工作少走许多弯路,提高工作的效率和质量。在形成工艺库的过程中,每个产品的装配工艺编号应进行唯一标识,以支持装配工艺的借用,同时通过知识挖掘和积累,形成系列产品的工艺知识术语和条目,可在整个装配工艺过程中方便地调用。
本文选用数字化仿真软件DELMIAV5R16作为数字化装配工艺设计平台,3D建模和产品预装配过程的实施在软件UGSNX6.0中实现。数字化装配工艺设计具体实施步骤如下:(1)在UGSNX6.0软件中进行核动力设备和总装工装的3D建模,并进行产品的装配顺序和预装配检查。(2)在DELMIA的数字化工艺设计模块支持下,将产品数据导入DPE模块数字化工艺设计环境,建立产品数据库和资源数据库,并将数据库中模型导入数字化装配仿真环境中。(3)创建装配工艺数据库,以设计好的装配顺序为基础利用PERT图进行DPE环境下的二维装配顺序的建立,PERT图中每一个图标元素代表一个装配工序,通过修改其中的元素或者顺序,数字化环境中的装配顺序也会相应改变。(4)进行装配过程仿真,对每一个工序分配产品或资源元素,并进行总装焊接工装结构设计的合理性及组装焊接操作空间的评估,装配路径的规划,碰撞干涉检查,这一步骤是一个反复修改过程,直到得到最优结果再进行下一个装配工序的设计。系统根据PERT图和单个工序设计结果,自动生成整个装配工艺的动态仿真过程。
2核动力设备及工装3D建模
根据数字化装配工艺需要进行产品、总装工装及其他辅助工具等的3D建模。其中总装工装涉及的零部件较多,需要在装配工艺动态仿真前对其结构进行预装配验证,检查工装的结构设计合理性和工装与产品组件的干涉状况。通过验证结果对工装的结构不断进行优化。
3数字化装配工艺设计与动态仿真验证
3.1总装工艺初步制定
根据核动力设备和工装的结构特点,完成初步的核动力设备整台的组装工艺的制定,为数字化装配仿真验证做前期的准备。
3.2产品和工装资源规划
产品和工装资源规划是数字化装配工艺中的重要一环,是保证生产有序进行的前提。首先要对生产车间的场地及总装过程中需要的各种产品资源进行清理和分析,然后根据生产车间场地的情况对核动力设备各个零部件、总装工装、总装台架及辅助工装、工具进行有序的规划布局,使整个生产过程的资源摆放整齐,不会发生现场混乱的现象。
3.3装配路径设计
在数字化装配过程中,需要对核动力设备的每一步组装工序的装配顺序进行设计、验证和优化,使其达到最优。装配路径设计要遵循效率优先、路径最短原则。在节约效率的同时,要考虑人性化设计,即在考虑操作人员的操作空间和操作舒适度的情况下增加装配路径。
3.4装配过程运动仿真
装配过程运动仿真是实现数字化装配技术的关键,是将所有组装工序的运动过程汇编成最终的装配过程。在进行装配过程运动仿真过程中需要对零部件的装配顺序与装配路径、装配资源配置的合理性、工艺装备设计的合理性及操作空间的开敞性和安装工具的可达性进行一个全面的验证、评估与优化,并根据验证的结果对前期的设计输入进行不断的修改完善。装配仿真对核动力设备总装工装设计的合理性和组件装配过程的碰撞干涉进行了重点关注,并在数字化装配环境中对每一个装配工序进行了详细的设计和分析,并最终得出最优的组件动态装配过程。图2为总装过程组中的一个装配场景。经过动态装配过程仿真和分析,发现了产品设计、工装设计、初步工艺设计和操作空间可达性、舒适性等多个问题,并提出了解决措施和解决后效果评估。
3.5仿真结果输出
数字化装配工艺设计仿真输出结果可以实现各种文件形式,如avi视频文件、txt文件以及各种形式报表等,可以对核动力设备总装过程中每个工序动态装配过程的数据、产品和资源的描述文本和动态装配过程视频进行输出。
4结语
关键词:石油化工工艺 装置 蒸汽管道 配管 设计
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
1前言
蒸汽是化工生产装置中重要的公用工程物料,可在工艺上用作稀释蒸汽、汽提蒸汽以外,蒸汽还可利用其热能用于汽轮机的驱动力、再沸器的热源、工艺管线的伴热、消防上的蒸汽灭火和公用工程站吹扫等。因而,蒸汽管道是化工装置中重要的公用工程管道。在化工装置内,有不同用途和不同压力等级的蒸汽管道。根据不同压力,通常可分为低压蒸汽、中压蒸汽、高压蒸汽和超高压蒸汽等4 种等级。本文以一般化工装置中存在的不同压力等级的蒸汽管道为例,研究了蒸汽管道的布置、排液设施的设置和蒸汽支管的布置,总结了蒸汽管道配管设计的特点和一般要求以及蒸汽凝液管道的布置要求。既经济实用、又安全可靠。
2 蒸汽管道的布置
化工装置中通常有许多不同的管道。这些管道被集中在一起,沿着装置或厂房外布置,一般是在空中用支架撑起,形成了管道的走廊,即管廊。依据对管廊的配置的设计要求,管廊的第一层和第二层通常布置的是工艺物料管,第三层布置的是公用工程管道,第四层布置的是仪表电缆槽板等。蒸汽管道属于公用工程管道,因此,应布置在第三层。化工厂系统中进入装置的主蒸汽管道,一般布置在管廊上,按下列要求布置:
第一,蒸汽管道最好布置在管廊的一侧,以方便能够集中设置“π”形补偿器。由于蒸汽管道高温会发生管道膨胀,设置“π”形补偿器可对管道的热膨胀进行吸收。在吸收管道热膨胀时,不要使用波纹管膨胀节,因为它不但价格昂贵,
而且使用寿命短,很容易遭到破坏。对“π”形补偿器的安装位置应通过对管道进行应力分析来确定。要统一规划“π”形补偿器,尽量能够集中设置。对于温度较高、补偿量较大的管道最好设置的外侧,温度低、补偿量较小的管道则设置
在内侧。在蒸汽管道设置“π”形补偿器时,最好将其设置在两个固定点的中间,如果不在中间时,其距离也不应超过固定点的三分之一。在“π”形补偿器的两边应设置导向架,其和“π”形补偿器之间的距离应根据管道的应力确定。对于
“π”形补偿器固定点推力的计算也应根据管道的应力确定。在对蒸汽管道的应力和支架的推力进行计算时,不是被固定点分成的管系计算应力,而是把整个蒸汽管道进行应力计算。
第二,化工装置中,通常配置了多层管廊,蒸汽管道应布置在多层管廊的上层。如果在管廊的下层布置蒸汽管道,则最好将其布置在管廊的外侧,但是要避免与低温管道和液态烃管道相邻;蒸汽管道与其它管道之间的距离最好不要小
于500 mm 或者在安装时用填充物和其它管道进行分割。蒸汽管道可以与其它的公用工程管道布置在同一层,比如:氮气、仪表空气等。当与其它公用工程管道处在同一层时,其净距最少应保持在50 mm 以上。
第三,蒸汽管道可以与电气仪表电缆在管廊上同层布置,但是电气仪表电缆也可以布置在蒸汽管道的上层。当蒸汽管道和电气仪表电缆同层布置时,其间隔最好要大于200mm 或者是之间隔着其它工程管道。当电气仪表电缆不与蒸汽管道设置在同一层时,其间隔最好也大于500mm。
3蒸汽支管的设计
蒸汽支管应从主管的顶部接出,若要求在支管上设置切断阀,则其应设置在靠近主管的水平管段上,同时应考虑操作的方便性。蒸汽支管绝对不能从具有灭火、消防以及吹扫等用途的蒸汽管道中接出,蒸汽管道的再沸器、“Π”形补偿器上也不得引出蒸汽支管。从蒸汽主管上引出的蒸汽支管应采用二阀组或三阀组,以便随时发现是否有泄漏问题。一般而言,蒸汽支管的低点应设置排液设施或经常疏水设施,主要设置在以下位置:
(1)蒸汽支管的最低点;
(2)蒸汽支管减压阀和调节阀之前;
(3)蒸汽分水器以及蒸汽加热设备的最低点;
(4)经常处于热备用状态的设备进汽管切断阀之前的最低点;
(5)蒸汽透平机、蒸汽泵以及换热器的蒸汽进汽管入口切断阀前的最低点。
4 蒸汽凝液管道的设置
一般情况下,管廊上的蒸汽凝液管道会与蒸汽管道布置在同一层。当蒸汽凝液管道上设置“Π”形补偿器时,为了防止水锤的影响,可将其设计成水平方向上的“Π”形补偿器,或者将立管设计成倾斜段的“Π”形补偿器。在对蒸汽凝液管进行设计时,从不同压力的蒸汽疏水阀流出的凝液应分别接到各自的凝液回收管中,千万不能出错。对于那些直径大于或等于50m m的支管,应当顺着介质流向的45度角斜接在蒸汽凝液回收总管的顶部;对于那些直径50m m以下的支管可90度直接接在蒸汽凝液回收总管的顶部。
5蒸汽管道排液设施的设置
不同等级压力的蒸汽为过热蒸汽时,理论上不必设置专门的排液实施。但是蒸汽管道在处于暖管阶段或着是开车的时候都会产生大量的凝液,为此应设置专门的排液设施。由于蒸汽的压力等级不同,其设置的排液设施也不相同。在正常情况下由于超高压管道不会产生凝液,而对于超高压蒸汽管道也没有对应规格的凝液管道,为此其不经常设置疏水设施。同时,由于超高压蒸汽管道其自身的特点,比如管壁厚,压力大,开孔不易等,也不设置分液包。对于高压、中压和低压蒸汽管道,虽然在正常情况下不会产生凝液,但是在蒸汽管道处于暖管阶段或者开车阶段时会产生大量的凝液,因此,这些蒸汽管道需设置经常疏水设施。疏水设施经常包括放净阀、分液包等。蒸汽管道排液设施设置的一般要求有:
(1)蒸汽主管的末端应设分液包,水平敷设的蒸汽主管上分液包的间隔为:
① 在装置内,饱和蒸汽宜为80m,过热蒸汽宜为160m;
② 在装置外,顺坡时宜为300m,逆坡时宜为200m。
(2)凡饱和蒸汽主管进入装置,在装置侧的边界附近应设蒸汽分水器,在分水器下部设经常疏水措施;过热蒸汽主管进入装置,一般可不设分水器。
(3)直接排至大气的蒸汽放空管,应在该管下端的弯头附近开一个Φ6mm 的排液孔,并接DN15 的管子引至排水沟、漏斗等合适地方;如果放空管上装有消声器,则消声器底部应设DN15 的排液管并与放空管相接;放空管应设导向
和承重支架。
(4)连接排放或经常排放的泛汽管道,应引至非主要操作区和操作人员不多的地方。
6蒸汽支管的布置
一般蒸汽支管是由蒸汽主管的顶部接出,当要求在蒸汽支管上设置切断阀时,应考虑到切断阀的操作方便性,其应设置在靠近主管的水平管段上,以避免存液。对于用汽要求比较严格的蒸汽管道,不能从其上接出蒸汽支管作其它用
途,例如:灭火、吹扫和消防等用途;另外,也不能从蒸汽管道的“П”形补偿器上接出支管。如果在“П”形补偿器上的两侧的主管上接出支管,蒸汽主管的位移应该不能受到支管的影响。这是因为蒸汽主管由于热膨胀会产生支管接出点的位移,不应使支管承受过大的应力或过多的位移。一般蒸汽支管从蒸汽主管上接出支管时均使用的是二阀组,但是从蒸汽支管或蒸汽主管上引出接至其它工艺管道上则必须设置三阀组,这样可以随时发现泄漏现象。在蒸汽支管上的低点,根据不同情况也应该设置设排液阀或(和)疏水阀等疏水设施,其设置主要是依照管廊上不同压力等级蒸汽管道设置疏水设施。
7 蒸汽凝液管道的布置
管廊上的蒸汽凝液管道一般与蒸汽管道同层布置。当蒸汽凝液管道上设“П”形补偿器时,为防止水锤,可以设计成水平方向的“П”形补偿器,或设计成立管为倾斜段的“П”形补偿器。从不同压力的蒸汽疏水阀出来的凝液,应分别接至各自的蒸汽凝液回收总管。公称直径等于或大于50 mm 的支管应顺介质流向45°斜接在蒸汽凝液回收总管顶部;公称直径小于50 mm 的支管可90°直接在蒸汽凝液回收总管顶部。蒸汽凝液回收系统用的疏水阀宜选用法兰连接,疏水阀入口管道不应有袋形。当蒸汽凝液回收总管高于疏水阀时,除热动力式疏水阀外,宜在疏水阀后设置止回阀。止回阀宜设置在靠近蒸汽凝液主管的水平管道上。考虑到蒸汽管道吹扫拆卸止回阀的需要,宜选用法兰连接的止回阀。
8结语
关键词: 复杂电子产品; 三维装配工艺技术; MBD; 可视化
中图分类号: TN964?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)06?0081?02
装配是制造业的主要活动,形成产品生命周期的重要环节[1],在电子行业结构复杂的产品,装配工时和费用大概占用总费用的40%~60%,三维CAD/CAM软件因其本身强大的功能,成为企业应用的主流趋势。三维数字化设计和工艺可实现全机规模的三维数字设计、预装配合动静态数字协调,计算机辅助设计和制造并行,缩短了研制周期,提高了设计质量[2],然而数字化装配工艺技术相对于三维零件设计和加工的发展明显滞后,成为企业提高生产效益和产品质量的瓶颈[3],因此数字化装配工艺技术的发展成为亟待解决的关键问题。
1 需求现状
雷达等复杂电子产品三维装配工艺设计主要实现2个方面的目标:
(1) 对产品总体装配工艺设计进行有效验证;
(2) 利用可视化的作业指导书,有效地指导生产现场总装[4]。
目前在复杂电子产品制造业普遍存在以下问题:
(1) 工艺与设计缺少协同。工艺和设计不在同一平台,没有同一个数据源,设计EBOM无法自动集成,数据需要转化,工艺只能被动等待,无法尽早进入到产品设计阶段和避免出现设计模型工艺性差的问题。
(2) 装配工艺设计仍然采用传统的二维方式表达,上游设计产生的三维数字模型没有得到充分利用。就目前装配工艺设计本身来说,大多数企业还是依靠传统的二维装配图纸和装配工艺规程卡片进行工艺设计,首先由工艺设计人员设计图纸及经验想象出三维装配空间、设计装配顺序,并用二维工艺过程卡片表达出来。然后由装配工人照工艺设计人员设计的二维数据理解装配顺序及要求,在大脑中再次构建出三维装配过程,因此,整个产品装配的环节与工艺设计人员和装配工人的技术水平和工作经验关系过于密切,不能充分利用和继承设计产生的三维CAD数据,难以保证工艺设计的规范性、标准化和最优化[5]。
(3) 装配进度不易控制,装配周期不易保证。由于目前的工艺设计环境不具备三维工艺验证能力,致使装配过程中是否存在干涉、装配顺序是否合理、工艺装备是否满足需要、操作空间是否开敞等一系列问题只有到了生产试制阶段才暴露出来。从而使装配周期不易保证,严重影响了复杂电子产品研制的进度和质量。
(4) 一些复杂產品的裝配,因为缺少可视化的三维动态装配过程,不便于装配工人使用和理解。在目前大多数企业的现场装配,工人主要依靠二维图纸和工艺过程卡进行装配操作,对于一些复杂產品的装配来说,因为缺少可视化的三维动态装配过程,工人理解起来往往会有一定难度,有时还会产生歧义[6]。三维装配工艺可视化技术为装配工人提供一种可预先验证的、易于理解的可视化指导平台,使装配工人直观理解,减少了操作错误,提高产品装配生产效率、降低产品成本、为企业赢得竞争优势。
2 系统体系结构
三维装配工艺设计流程分为产品设计、装配工艺设计和制造3个阶段。在产品设计阶段,首先由设计人员和工艺人员建立零部件和工装模具的三维数字化模型,并对模型数据进行转化,获得三维装配工艺仿真、规划与管理系统中所需的轻量化数据模型。在装配工艺设计阶段,工艺设计人员根据产品装配模型提供的信息,进行装配序列规划,得到产品的最佳装配顺序,在三维环境下进行工艺规划和仿真,选取合适的工装工具和装配方法,最终输出优化的装配工艺方案, 所形成的三维装配工艺通过PLM系统进行审签。在制造阶段,利用可视化工具和网络环境将装配仿真验证文件、三维工作指令和工艺设计文件等工艺信息导入到企业ERP系统,车间装配人员可以一边观看产品的装配过程仿真画面,一边进行实际装配。从而提高装配效率和准确性,其系统结构如图1所示。
3 系统关键技术
实现三维装配工艺需要以下关键技术上取得突破。
3.1 基于MBD的数字化定义技术
MBD将设计、制造、检验、管理信息融入一体,目前被航空行业普遍认同为解决数字化设计制造的关键技术之一[7]。MBD 技术改变了以往同时依据二维工程图纸和三维实体模型来设计产品装配工艺和零件加工工艺的做法[8]。在MBD的技术体系中,MBD数据集的内容包含设计工艺、制造、检验等各部门的信息[9],以三维数模完全替代二维工程图纸,成为数字化制造过程中的唯一依据。工艺人员在MBD 的工艺设计规范的指导下,读取来自上游结构设计信息,并将轻量化、完整化,这是进行三维装配工艺设计和进行产品装配仿真的前提,直接依据三维实体模型开展三维工艺设计给整个产品中的工艺设计工作带来一次全新的变革。
3.2 人机交互环境下三维工艺规划及仿真技术
装配规划和仿真技术是装配过程的重要环节,装配顺序和装配方案直接关系产品的可装配行、装配质量和装配成本[10]。依据数字化装配工艺流程,建立三维数字化装配工艺模型,通过装配现场可视化技术建立与产品装配相似的数字化虚拟装配环境,在工艺工作开展的同时及产品实物装配之前,按照确定的装配工艺流程进行数字化模拟仿真,在装配时进行零件与两件、零件与工装的干涉检查;通过对产品装配拆卸过程的仿真,验证装配顺序设计的合理性;模拟操作者的操作过程以便发现操作空间大小是否满足装配需要,操作者身体或肢体能否到达装配位置等问题,并将这些仿真结果通过仿真报告提交产品设计、工装设计等进行优化。
3.3 三维装配工艺可视化技术
三维装配工艺可视化技术是把产品设计信息、制造资源信息和工艺设计信息整合起来以数字化的形式传递到车间现场,并展示出来的方法。操作者能够采用该技术读取三维工艺信息、工装工具信息、三维仿真动画、装配产品结构等信息,最终形成三维数字化工艺展示,使工人能够准确、迅速地查阅装配过程中需要的信息。减少了由于操作者理解不透彻带来的质量问题。
4 结 语
随着电子行业的发展,产品的装配复杂性日趋大型化、复杂化,数字化装配成为趋势。同时,无纸化与制造已经成为制造业发展的主流趋势,三维装配工艺设计的实施实现了复杂电子产品三维装配工艺规划、装配过程的三维仿真和装配过程的可视化,减少了现场设计更改率和装配返工率,缩短了装配周期,提高了装配质量和装配效率。为企业提升核心竞争力奠定坚实的基础。
参考文献
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关键词:装配 可视化 三维模型
中图分类号:TH16 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)03(a)-0102-02
传统的发动机装配工艺设计可以分为发动机装配工艺规划、装配工装的设计和装配工艺规程编制,主要依赖工艺人员的技术水平、经验以及对发动机二维图纸等资料的理解来完成。二维工程图纸的不直观性,给复杂结构的发动机装配工艺设计带来了很大难度。随着三维设计软件的引入,各型号发动机三维模型和型号装配所需的工装模型均已基本齐全,发展可视化装配技术的时机已经成熟,可以应用可视化装配技术解决传统发动机装配工艺设计中存在的问题。
1 传统装配工艺设计中存在的问题
传统装配工艺设计是指在二维图纸基础上的发动机装配工艺设计方式。其特点在于通过二维图纸传递发动机结构和装配关系信息;实物装配检验作为唯一的装配性检验手段;复杂装配过程设计一次成功率不高。总结传统装配工艺设计中存在的问题如下。
1.1 工艺规划周期长,优化程度低
传统的工艺规划为二维规划,工艺人员需要查阅大量图纸和文件,消化吸收,这需要一个长期过程,因此在工艺规化阶段很难形成多套工艺方案加以比较寻优。此外由于二维图纸不够直观,工艺人员在规划时很难统筹思考各方面、各层次的工艺问题,很难对最终规划进行全局优化。
1.2 工装设计一次性成功率低
二维设计环境不具备三维检测能力,对工装中一些干涉或不合理处缺少有效的检测手段是导致工装设计一次性成功率的根本原因。工装是发动机装配的重要保证,工装设计一次性成功率低直接增加了装配成本,影响了发动机装配进度。
1.3 装配工艺规程可理解性差
传统装配工艺规程以二维图纸和说明文件为主要内容,这种方式需要经过一定装配技术培训的操作者才能顺利理解。工艺规程可理解性差,主要原因有:(1)二维工程图表达装配信息,直观性差,不得不借助大量文字表达装配信息,导致了规程生涩难懂。(2)装配操作者整体技能及专业知识储备不足,难以直接从二维图中获取装配所需信息。装配工艺规程是指导发动机装配的重要文件,其可理解性直接影响着发动机装配质量与效率。
1.4 缺乏有效的培训手段
目前的培训手段主要是工艺人员依据二维图纸、装配工艺规程反复讲解。这种培训方式周期长,见效低。发动机结构复杂,装配操作者需要一定的经验和技能,熟练掌握经验和技能是个长期过程。缺少生动直观动态示教手段缩短这个过程,直接导致了人工成本的上升。
2 基于可视化技术的装配工艺设计
装配工艺可视化设计是在产品三维实体模型的基础上,利用计算机技术,信息技术和人工智能技术,来规划装配工艺与仿真实际装配过程。其通过建立一个虚拟的装配环境,可视化地分析各种可行装配方案,最终得到一个合理、经济、符合人机工程的装配方案,达到优化工艺设计、避免或减少实物制造、缩短研制周期、降低成本、提高装配操作人员培训速度、提高装配质量和效率的目的。它克服了传统发动机装配工艺设计中主要依赖于人的装配经验和知识以及设计难度大、效率低、优化程度低等问题。
针对目前发动机装配工艺中存在的问题可以利用三维规划技术、干涉分析技术、三维图解技术、仿真动画技术等可视化装配关键技术予以解决。
3 可视化装配关键技术的应用
3.1 三维规划技术
三维规划技术利用发动机三维数模与设计BOM在计算机中直接进行发动机装配工艺规划,制定零部件模型装配顺序及装配路径,并通过仿真,验证装配序列及装配路径规划的可行性与合理性。
目前主要采取“可拆即可装”的装配序列规划方法,通过拆卸装配体模型来确定产品的拆卸顺序,以拆卸顺序的逆序为产品的装配顺序。
中央传动齿轮箱装配序列规划时,将中央传动齿轮箱总成模型,依次拆分成图1所示的八个零组件(2~9),其中组件6(主动齿轮组件)依次拆分为四个零件(10~13),组件8(从动齿轮组件)拆分为九个零组件(14~22),逆序后求得各零组件装配序列。依照拆卸结果,将整个装配划分为从动齿轮组件装配(装配顺序如蓝色线路显示)、主动齿轮组件装配(装配顺序如绿色线路显示)、中央传动最终装配(装配顺序如红色线路显示)三大工序,二十一个工步。(如图1)
通过三维规划技术,可大大提高装配规划的效率,并且能够快速得出多种方案,逐一对比实现装配规划的优化设计。
3.2 干涉分析技术
干涉碰撞分析是判定工装设计是否合理的重要手段。现实表明装配工装设计失败,大都因为存在干涉,干涉直接影响着工装设计的合理性,工装设计定型前必须消除。
干涉可分为静态干涉和动态干涉两类。静态干涉主要由于设计失误,零件几何形状及尺寸存在缺陷,导致装配体内部零件与零件之间存在干涉。动态干涉是指机件运动过程与装配体其余部件发生的碰撞。
干涉分析技术可直接用于判断工装设计是否合理。工装模型与发动机模型组装后,通过间隙检查可以直观检测工装与发动机模型间是否存在静态干涉;通过工装功能的动态仿真,利用交互式冲突碰撞检查可以直观检测工装使用过程中是否与发动机模型发生动态干涉。
图2为高涡转子叶片外撑工装的间隙检查结果,干涉处以带颜色线条显示。分析表明由于压块设计不合理,压块与转子叶片存在相交干涉,需对压块进行切角处理。(如图2)
干涉碰撞分析可以帮助工艺人员在设计阶段就能发现工装设计中存在的缺陷或错误,这对于提高工装设计一次性成功率有着极大的意义,节约了工装设计成本的同时保证了型号装配周期。
3.3 三维图解技术
三维图解是利用可视化装配仿真软件输出的具有立体感的高清图片。采用三维图解技术,可以形象表达发动机结构信息及装配工装使用方法。
三维图解中,轴向爆炸图可以大致说明装配体各大小零件先后装配次序;三维立体剖切图用于表达装配体内部结构及大小零件相对位置关系,三维标注可以精确表达各零件相互安装位置及外形大小;局部放大可以表达装配体细节特征,透视或透明化处理可以看清装配体内部结构。这些手段的综合运用可以直观描述发动机装配信息。
装配工艺规程中采用三维图解(如图3所示),替换原来的二维图解将大幅度提高工艺规程的可理解性,避免了因理解偏差导致错装、漏装现象的发生。
3.4 仿真动画技术
三维仿真动画可以直观演示发动机装配真实过程。
发动机机件繁多,其装配动作基本都是平动、旋转、变形三种动作及其复合。时序上,装配序列、装配动作配合视角的调整(方便观察)、必要的渲染及装配要点提示,形成相应的装配动画演示发动机机件装配过程,指导现场装配。
4 结论
综上所述,可视化装配四种关键技术可以解决目前发动机装配工艺中存在的问题:(1)通过三维模型进行装配规划,减少了大量图纸查阅时间,规划结果可以通过模型直观验证,大幅度地提高了装配工艺设计效率与质量。(2)二维设计环境中难以发现的结构干涉可以通过三维模型直观显示出来,提高了工装设计的一次性成功率。(3)发动机复杂的装配信息可以通过三维图解直观传递,大幅度提高了工艺规程的可理解性。(4)采用三维动画对装配操作者进行培训,直观、形象、高效,节约了大量培训成本。
参考文献
[关键词]飞机企业;机械装配;飞机制造
中图分类号:E926.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)05-0158-01
在机械制造行业中,对机领域而言,相关的装配是制造中的主要程序。但是在这个行业当中关于装配的相关研究和专业的装配设备也不很多,基本上很难见到能够进行高效率装配工作的设备机械。可是装配工作的重要性决定了装配工艺的核心地位,没有技术先进的装配机械设备就很难提高装配的速度同时还要保障装配的质量。与人工装配相比,机械装配的显著优点是准确性和精确度都非常高。机械装配还能够节约劳动力,降低人力劳动的强度,这样人就可以把更多的精力和时间投入到科研实践当中去。飞机部件装配的发展方向是集约化和全球化以及自动化,因此,对于该行业的工艺分析非常重要。下文所述仅供交流参考。
一、飞机制造机械装配工艺现状
1、我国航空领域当中,研究水平与世界前沿距离不大,但是在生产能力方面有所欠缺。从整体上看,我国飞机制造业的整体特点是在飞机零件制造的数量和质量上看,产量不错,但是在飞机零件装配的过程中因为人工装配受到人的精力、体力和时间的限制导致了装配过程中耗时过长,从而导致了装配效率低下而造成的飞机年产量不高的结构。与发达国家相比,如果我们在飞机零件装配中能够应用更多的自动化设备,那么其效率将会大幅度提升,所以在工业3.0时代,我们要加快加深工业的信息化进程。
2、“工欲善其事必先利其器”,生产工具是生产效率的重要保证。我国装配工艺的现状是主要是以人力装配为主,相应的需要的安装设备不是非常齐全,对已有的装配设备相关操作人员的技术不是非常娴熟。整体上看装配工艺当中的现状是缺少先进的加工设备,对已有的相对先进的设备的利用率不高,没有充分发挥应有的效能。
3、由于生产要求增大,相应的劳动工人的劳动强度也增加了。生产设备的信息化程度低和自动化程度不高造成了生产车间劳动强度增加,飞机零件重量非常大,还不可避免的需要在零件成产区和飞机装配区之间进行搬运,这就对相关操作人员体力和耐力是非常大的考验。但是如果这些非技术性的体力劳动通过起重机等机械来完成,就能降低人的劳动强度,相关操作人员就能将精力应用到科研技术上,从根本上助力飞机制造业发展。
二、飞机机械装配内容和工艺基础
1、机械装配内容。机械装配工艺是制造企业的核心工程,制造企业是制造各种机械的工业部门,如农业、动力、运输等机械产品。同时制造企业为国民经济的相关部门提供设备,如冶金、化工等应用设备。机械装配是机械装配工艺中的核心,然而机械装配的合理性更是核心的重中之重。
2、机械装配工艺基础环节。从整个机器制造过程来看机器装配是最后一个阶段,装配质量在很大程度上影响了机器的质量。在装配过程中如果装配不当,即使有合格质量的零件,装配出的产品也不一定能合格。反过来如果零件加工制造的质量一般,而机械装配有所改善,采取合适的工艺措施,则产品就能够达到规定的技术要求。
其次,从机器装配的过程可发现机器在设计方面存在的不合理的地方和在零件加工中存在的一些质量问题,从而能够及时的改进。所以机器装配工艺可以说是机器生产的最终检验环节。装配工艺的基础环节一般还包括:校正、调整与配作、清洗、连接、平衡、验收试验、油漆及最后的包装等方面的工作。
三、飞机机械装配中的工艺改进
只有提高制造企业机械装配工艺精湛度,才能引导企业可持续的发展。
1、输送过程实现自动化。输送过程中的全程自动化是指在质量能够得到保障的前提下,来提高装配效率和减轻工件操作者的劳动强度,是生产企业的一种追求。因此所采用的输送技术是最比较关键的步骤。机械自动化输送的发展,会逐步运用到工程机械的部装生产线与轻型零部件装配工序,并形成生产流水线,从而大大降低劳动者的劳动量,进而降低企业的成本。一些大型工程机械的操作则一定要借助机械的操作,所以笨重固定式的工件装配还将长期存在。
2、设备具有流动性。自动化的装配生产线大大的提高了效率和产能,但多种类小批量却是工程机械生产的固定式装配的特点。具有流动性设备的自动化设备能改善效率低的缺点,采用装配生产线可提高效率,但应采用流动性的,一定的流动性,能够实现不同产品或不同批量的装配。另外在设计装配生产线时,应尽量考虑企业所生产的不同产品在结构上的一些特点,从而可使生产线最大程度的满足多产品的装配需要,或通过所配置的更换支架、工装等来实现不同产品的装配需要。最后还要考虑生产线的生产节拍应一定范围内是可以调整的,以此来满足不同产品的装配时间。
3、在飞机制造的机械装配中,每种零件都非常中同时非常珍贵,这就给相关工作者这带来了繁重的体力劳动和精神上的压力,如果能够在装配过程应用到自动化装配技术,就能够降低相关工作人员的劳动强度,与此同时也将装配工作的效率提升了许多。另外,由于机械装配工作更够匀速工作,与人的劳动疲劳而精力不足导致的失误操作相比,机械装配工作失误可以避免,工作误差可以减小。这也就降低了后续的机务维修中的工作的工作量和工作难度。总之,机械转配应用到对工作质量要求极高的飞机制造业当中,对机装配人员和机务维修人员的工作量上都有所减免,是企业制造操作间工作人性化的具体表现。
4、与传统的人工装配相比,机械装配工艺的作业速度非常高,装配工件间的精确度和准确度也更高一些。因为在机械装配中所用的加工零件都能符合相关的设计需要,因此不需要对工件的规格进行挑选,所以相应的节约了装配的时间。这也使得装配工作能够切实实现流水作业和自动化组装过程。因此,在竞争激烈的大批量生产的大环境下,装配效率非常重要,效率是企业竞争的中心要素,这也是工业4.0时展的急切要求。
四、结语
【关键词】汽车装配工艺,现状分析,发展趋势
中图分类号: U270.6+6 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
随着现在技术的发展,产品正沿着个性化、多样化的方向发展,产品的种类也具有比较明显的多变性。为了满足这些需求,产生了批量化的生产方式,用户化大批量生产必须从零件装配成产品,因此,汽车装配工艺成了我们研究的主要内容。汽车的装配过程就是将数万个零件组装在一起,这些零件按其功能又可以分为组合件、部件和总成等不同类型的装配单元。每个单元完成自身独特的功能,并且各个装配单元之间相互配合,共同实现汽车的各项功能。所以汽车的装配过程中零件种类多、数量大,从而使得整个汽车的装配过程变得非常复杂。
二、汽车装配工艺概述
随着我国汽车制造业的发展,汽车市场的竞争也呈现出了多元化,人们不仅要求汽车产品具有良好的动力性能,也希望汽车越来越美观、舒适、经济、安全,并在各种复杂情境下,都具有良好的实际运载功能,这就需要在设计与制造环节加强工艺管理,并在严格的成本控制下,不断提升产品的质量。作为汽车制造工艺流程的最后一个环节,汽车装配的工作内容是将已检验合格的各类零件,按精度要求与技术要求进行组合,并将完成后的整车产品经严格检测,确保汽车符合制造标准。可见,装配是体现汽车产品设计性能的关键,好的装配工艺可提高企业的生产效益和品牌信誉,而一旦在该环节发生失误,即使使用高精度、高成本的优质零配件,也可能使汽车性能无法达到使用要求,因此,汽车的装配工艺必须得到制造企业充分的重视。
零件间的组成可按其功用分成合件、组合件、部件与总成等不同的装配单元,且各装配单元之内、装配单元之间,都具有相应的配合关系。且汽车装配具有零件数量大、种类多、组装工艺繁杂的特点,除车身、发动机、制动、转向、传动等体系外,还包括空调、电器、玻璃、管线以及各种饰件与油液加注等部分。工艺上可将零件的装配分为总装和分装两大类。
三、当前我国汽车装配的现状分析
随着国内外汽车制造业的发展,人们对汽车的质量和外观要求越来越高,汽车行业的竞争也越来越激烈。因此动力性、经济型和耐久性成为人们对汽车质量不断追求的目标,这些性能除了要在研发阶段充分考虑之外,还要通过汽车装配过程中的工艺特性来控制。
1.整车装配的装备及其工艺
目前,整车装配多使用由输送设备与专用设备构成的整车装配线进行生产。装配线的输送设备分为地面设备与空中悬挂设备两种,主要用于对大总成上线、各总成分装线及总装配线的运输工作。大总成上线设备包括驾驶室、发动机、前后桥和车轮等在组装后送至总装配线中使用的吊装和输送设备,随着技术水平的提高,目前发动机及前后桥等大总成上线多采用积放式悬挂输送机、自行葫芦输送机或带有升降装置的电动磁轨小车帮助其自动上线,极大地提高了装配线的自动化水平,降低了工人的劳动强度。油液加注环节目前也采用机械化操作,燃油、油、冷却剂、清洁剂、制动液等的自动加注,较之手工操作更有利于对其进行量化控制,并带有自动的抽真空和检漏功能,以确保加注质量。为使装配生产满足高标准的作业要求,一些专用设备也在保障组装质量与效率方面发挥了重要作用,如底盘翻转机、车架打号机、液压桥装小车及螺纹紧固装置等,都是先进技术应用于装配生产的实例,现已广泛应用于整车装配线,促进了整车装配标准化程度的进一步提高。此外,在出厂检测环节,由侧滑、前束、转向、制动、车速表等试验台及排气分析仪、灯具检测仪等设备组成的检测线不但由室外移至室内,且试验精度也有了大幅的提升。
2、汽车装配工艺装备
(一)试验设备这类设备主要以引进为主,仅有一些简单的试验设备国内自行制造,主要是由于生产这类设备需要了解试验标准,设备精度要求高,且各种不同的产品试验设备不同,因此,目前国内还没有专门的试验设备生产厂家,这类设备都是由一些研究所设计制造。
(二)输送设备输送设备有刚性和柔性两类,刚性输送设备主要有板式输送带、普通悬挂输送机等,这类设备国内完全能够制造生产,并且质量可靠。柔性输送设备分三种,第一种是整车柔性输送设备、积放式悬挂输送机和自行葫芦输送机,这种设备在80年代末我国一些设备生产厂引进了国外先进技术,因此这种设备目前国内能够制造并且质量可靠:第二种是发动机、变速器、前后桥等大总成柔性输送设备(中型非同步输送线).这类设备国内能够设计制造,但质量不过关,设备寿命短;第三种是空气滤清器、减震器、微电机等零部件柔性输送设备(轻型非同步输送线).该种设备国内能够设计制造,并且质量可靠。
(三)全自动装配线
一般用于结构简单的零部件装配生产中,这类设备国内质量不过关,需要引进。
四、汽车装配工艺发展趋势及未来的预测
1、汽车装配工艺装配的发展趋势分析
未来,汽车的整车装配以及零部件的装配线将会朝着柔性的装配线发展,这样就可以很好的满足汽车装配自动化以及多品种的的生产。未来的汽车装配工艺中,加注设备的装配将会朝着真空型加注设备的方向进行发展,而汽车装配中的试验设备将会不断的实现由计算机控制,实现装配的数字化、高精度话以及装配的自动化。对于专用的装配设备将会不断的实现高精度化,适应性不断增强,并朝着自动化的方向进行发展,在这种趋势下,一台专机可以很好的满足2到3中产品的生产需求,从而就使其能够适应多品种产品的生产要求了。对于将来的汽车装配工具,特别是冲击式气动扳手,将会逐渐的被静扭扳手和定扭矩电动扳手代替,成为未来汽车装配的主要工具。并且对于那些生产量比较大,但是零部件的数量比较少的零部件装配生产线,将会逐渐的实现全部自动化和智能化,从而可以将那些柔性的装配线以及在其上的各种专机和其他的检测设备有机的结合在一起。在未来的汽车装配工艺方面,将会逐渐的实现由一个厂家负责汽车装配的设计、制造以及最后的安装,这种发展方式将更加有利于保证装配设备的质量,从而规避多个部门之间相互推诿以及发生纠纷的现象,从而也就不断的提高了装配工艺设备的整体制造水平。
2、装配工艺装备来来五年需求预测
根据有关方面预测,未来五年汽车工业对各种技术装备的需求总量价值约在600亿元左右,这期间汽车工业发展主要以企业为投资主体,产品以多品种、小批量的方式来适应市场需求的变化,但又要发挥汽车工业规模经济的优势。因此生产规模和工艺要随之变化,各种刚性和半刚性生产线将逐步减少,柔性生产线将占主导地位,这就对技术装蒜提出了更高的要求。
根据有关专家预测,到2015年,中国汽车市场需求总量为2900万辆,其中轿车需求量为1l50万辆。因此在未来五年,还需要建汽车总装配线及与整车配套的发动机、变速器、前后桥等大总成装配线和零部件装配线。由于零部件的种类很多,仅考虑与装配工艺有关的零部件,如空气滤清器、涡轮增压器、离台器、转向器、真空助力器、空调压缩机、汽车锁、组合仪表、汽车灯具、制动器、刮水器、玻璃升降器等。按这样计算,再考虑到现有生产线上一部分设备已经老化,需要更新的量由此可见,未来五年中国汽车装配工艺装备具有广阔的市场。
五、结语
现在,汽车市场的竞争越来越激烈,因此降低成本、提高生产效率成了其中的关键问题。所以我们要加强对汽车装配工艺的研究,满足市场需求,从而在竞争中立于不败之地。
参考文献
[1]刘强 王匀 汽车装配工艺规划及相关技术的探讨[J]黑龙江科技学院学报2011(02)
[2]斐德思 赵海英 数字化工厂带来的新工业革命[J]可编程控制器与工厂自动化2012(02)
【关键词】智能化;节能;应用
随着现今国内汽车产品向个性化、多样化、全球化、小批量方向的发展,流水线总装式的大批量生产方式因为其自身的原因(在相对固定生产时间段中进行重复生产的方式)而限制了产品种类的多变性,所以已经不能适应快速反应的市场和商品多样化的需求。如何有效实现汽车产品装配自动化和柔性化,如何将计算机及网络技术应用到装配工艺的问题日趋成为汽车行业提高流水线总装效率的关键。
一、整车装配工艺装备概况
整车装配线—指由输送设备(空中悬挂和地面)和专用设备(如举升、翻转、压装、加热或冷却、检测、螺栓螺帽的紧固设备等)构成的有机整体。整车装配所用的设备主要包括:装配线所用输送设备、发动机和前后桥等各大总成上线设备、各种油液加注设备、出厂检测设备以及各种专用装配设备。
输送设备—输送设备主要用于总装配线、各总成分装线以及大总成上线的输送。完成汽车装配生产过程最重要的设备之一是汽车总装线。
大总成上线设备—大总成上线设备是指发动机、前桥、后桥、驾驶室、车轮等总成在分装、组装后送至总装配线并在相应工位上线所采用的输送、吊装设备。车轮上线一般采用普通悬挂输送机和积放式悬挂输送机。发动机、前桥、后桥、驾驶室等大总成上线,传统的方式是采用单轨电动葫芦或起重机。随着汽车装配的机械化、自动化水平的提高,目前各大总成上线普遍采用自行葫芦输送机和积放式悬挂输送机,也有少数厂家采用了带有升降装置的电动磁轨小车(AGV)自动上线。
各种油液加注设备—随着轿车技术的引进,燃油、油、清洁剂、冷却液、制动液、制冷剂等各种加注设备的水平也有了很大的提高,由过去的手工加注发展到采用设备定量加注,直到自动加注。尤其是在轿车装配中,普遍采用具有抽真空、自动检漏、自动定量加注等功能的加注机,保证了加注的质量。
二、发动机装配工艺装备概况
发动机装配工艺装备主要分为五个类型:总成和分总成装配线、移载翻转设备、自动拧紧设备、专用装配设备和检测设备。
发动机装配线的型式—国内各发动机制造企业所采用的发动机装配线型式较多,大致可归纳为:自由滚道“双链桥架小车式”、自由滚道“单链牵引地面轨道小车式”、自由滚道“带随行支架地面板式”、悬挂链式等。这几种装配线的主线皆为强制流水(连续或间歇),装配对象与主线的运行是一致的(同步),故称为同步装配线或刚性装配线。
专用装配设备和检测设备—在轿车发动机装配中普遍采用定转矩的多头螺栓(母)扭紧机(也称装配机)。拧紧方法采用控制转矩—转角法,这种方法是目前世界上最先进的螺纹连接方法。此外,还采用气门自动装配机、装配机械手、自动涂胶机等设备。在关键的装配工序后都设有专门的检查工位,采用自动化检测设备控制装配质量。
发动机出厂试验设备—发动机出厂试验是发动机产品的最后检验。在大量生产中,为了提高生产效率及试验数据的准确性,发动机出厂试验台架系统向全自动化台架系统发展。
三、变速器及车桥装配工艺装备概况
变速器及车桥总成装配线也与发动机装配线一样,由刚性装配线向柔性装配线方向发展,输送线的型式同发动机的装配一样,也有四种型式,但目前采用较多的是摩擦式机动辊道式。在装配线上配备各种专用装配设备和检测设备。
先进的装配工艺需要先进的工艺装备,工艺装备设计制造水平,对保证高效率的生产和高质量的产品至关重要,也是汽车装配技术水平的标志。随着我国汽车工业的发展,我国从国外引进了大量先进的设备,使汽车工业装备水平有了很大的提高;同时,许多设备制造企业也纷纷引进技术,购买产品生产专利权,合资合作生产国内急需的装备。在机械加工、铸造、冲压、焊接、涂装等设备方面均取得了一定的进展。但从整体来说,国内的装备制造水平尚不能满足汽车工业发展的需要,几大轿车厂所用设备70%都是引进设备。就装配工艺装备而言,与其它工装设备相比,由于技术要求高(特别是试验设备),且大多为非标设备,我国设备厂家开发装配设备难度较大,导致我国汽车装配设备的发展落后于其它国家设备的发展。
四、汽车装配工艺装备发展的必然趋势
关键词:总装过程;iGPS系统;装配工艺技术
1.总装过程
在飞机整体装配过程中,是将飞机的机身组装完成,将上边的基准部件组装之后,需要将飞机的起落架组装上,在将飞机两旁的中翼组装上,这些是飞机整体装配的大框,是将飞机整体支撑起来,这些组装完成之后对内部系统进行组装,将电气设备和液压控制系统还有冷却系统组装进去,然后在组装飞机发动机,最后将一些特征设备和尾翼、机翼组装上,总装过程完成,如示意图1。
而在飞机总装上,对于总装生产线的要求是要使飞机成批量的总装,不能单独对一个飞机进行装配,要实现流水线形式的总装,所以一般在飞机制造厂,对飞机总装生产线设计上,一般采用串行式的飞机总装线、并行式的飞机总装线和斜排式的飞机总装线。
2.iGPS系统
iGPS是iNdoor GPS的缩写,就是室内定位系统,通过三维测量理念,建立三维坐标系,不同的红外线激光,对装配起到监视的作用,如图2。
对于iGPS的技术指标为:
1)iGPS系统测量范围在2到80米之间;
2)激光的波长为758nm;
3)覆盖的空间为水平方向上290°,垂直方向上3°
4)测量精度在0.12mm与0.25mm之间。
iGPS的组成包括发射器TXi(图3)、传感器、手持探头、软件系统、接收器,以上这5个组成部分,它们分别有着不同的作用,发射器就是将激光发射出去,用于高精度计算的前提,传感器是读取发射器的信号,就行iGPS系统的通信作用,手持探头是人员进行手工测量的工具,是对一些复杂位置的检测装置,软件系统是整个iGPS系统的核心,这个部分是整个系统的心脏,是分析、处理的服务器,接收器就是起到接受发射器信号的作用。
在应用iGPS系统上,一般接收器是放置在工装上的,操作人员可以再装配过程中进行移动,保证工装与机身整体相对位置不变,在一些大型飞机的装配中,需要安装十几个接收器,以便保证测量信号的正常接收。
3.装配工艺技术
在飞机装配工艺技术方面,综合利用了机械制造中的装配工艺学:
1)柔性装配方法:在飞机装配上越来越多的采用柔性装配方法,不在对飞C零件等方面采用刚性指标,飞机上的零件、系统和设备80%以上都是通用的,非常柔性化。
2)自动化运输:在飞机装配中采用高度自动化,大大的减少了装配时间,例如F-35飞机的装配过程,采用了6个自动化导向小车进行装配,不断的在机身和机翼之间进行各种钻孔、打磨的操作,同时也对零件进行运输装配。
3)对接自动化:采用激光定位系统对飞机零件进行对接校验,保证对接的准确性,使得飞机大部件对接的自动化程度。
4)移动装配生产线:飞机装配工艺上采用了移动装配方法,每个工位配置相应的人员,然后飞机在生产线上进行移动,工人不用进行移动,在本岗位进装配,如图4.
4.结束语
在好的零件和部件,没有很好的进行装配,也不能体现出它的优良,所以在飞机装配上,之前的生产加工都是为最后装配的准备,只有将零件完美的组装在一起,才是合格的飞机,所以飞机装配技术是飞机制造过程中最重要的环节,只有不断的去完善它,提高它,才能组装出最完美的飞机。
参考文献