自动装配线（精选9篇）
自动装配线 篇1
精益生产是企业通过生产系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革, 使生产系统能很快适应用户需求的不断变化, 并使生产过程中一切无用、多余的东西被精简, 最终达到包括市场供销在内的生产各方面最好的结果[1]。
精益生产起源于丰田生产方式, 而丰田生产方式的最初应用就是在汽车装配线上, 精益装配实际就是丰田生产方式在更多领域的应用。
1 装配状况及原因剖析
经纬纺织机械股份有限公司榆次分公司是国内最大的棉纺成套设备生产企业, 棉纺细纱机是公司量大面广的重要创利产品, 而细纱机的生产装配常年以来一直沿用旧式管理作业方式, 制约着产品质量水平、商品进度和生产效率的提高。在新的发展时代, 迫切需要应用新型的科学理念、先进有效的保障措施来更新装配技术及生产流程, 实现企业利润的最大化。
2 精益自动化装配线设计
精益装配线是一种特殊的产品导向布局形式。装配线设计分为, 生产线工艺设计、物流的优化设计、工位器具的定置管理、工艺可视化及检验、检测顺序设计[2]。
基于上述精益化装配管理思想, 笔者结合企业实际状况, 设计全新的总装配流水线, 并配制完整的检查和测试过程。
2.1 精益化装配线工艺布局重组
新总装厂分为装配线车间和准备车间两部分。装配线车间完成细纱机产品的车头、车尾主机装配及试车检测。准备车间完成零件组装、辅料周转的物流准时化工作。
装配线车间的流水线包括:车头线体23个工位和车尾线体11个工位, 共34个工位。流水线设置LED电子屏、中央控制系统, 使用一台西门子S7-200 plc作为中心控制器连接整个操作过程。各装配区间采用柔性连接, 操作速度不受节拍的严格限制, 线体周围设有标准件、零件、工装等装配所需的容器架、料架, 便于随时取用。流水线配备各型气动工具, 提高连接的可靠性, 气路地下铺设, 便于空间整齐, 增加检测工装和模拟试车装置, 确保主机装配质量的一致性。流水线运行通过升降台将零件输送至各工位, 由托盘运输循环, 实现流水作业。
装配流水线的动作循环, 吊装底板→完成按钮→托盘向前 (棘爪输送带快进) →装配 (棘爪输送带快退) →完成按钮→重复动作9次→吊卸总成至试验检测工位→完成按钮→托盘向前 (棘爪输送带快进) ;托盘落下装置机动滚道启动→挡料上→机动滚道停止→托盘落下→挡料下;托盘落下装置机动滚道反转→托盘返回机动滚道启动→托盘返回机动滚道停止→挡料下;托盘返回机动滚道启动;托盘抬起装置机动滚道启动→挡料上→机动滚道停止→托盘抬起→挡料下;插销→托盘抬起装置机动滚道反转;上料机动滚道启动。
2.2 装配线在线试车检测
装配线总装线试车, 采用流水线试车台对产品、车头、车尾单独试车, 并进行调试与相关参数打印。车头试车工作包括电器检查项和机械检查项。车尾试车检查项包括对主电机运转进行测试;对风机运转进行测试;对主电机、风机空载功耗进行测试;对测试结果及电压电流进行打印。正常试车台架对接试车, 按各机种试车技术条件及工艺要求, 对机械与电气各项指标进行测试, 并做好试车工序质量卡与电气记录卡的记录工作。
2.3 装配线物流的优化设计
追求物流的平衡是精益生产的核心所在, 在进行装配线的设计研究中, 物流的优化设计是一个比较关键的环节, 通过物流的设计准时化生产, 拉动前期生产工序能力的提升。物流的优化设计分为外部物流和内部物流设计, 设计外部物流在准备车间执行, 内部物流在装配线车间执行。
1) 物流的节拍。通过对多年来用户提货高低峰时间的积累汇总, 进行分析计算, 设计装配线的生产节拍为30台车头、尾/班产。装配采用线上生产和线下生产两种方式进行, 准备和组装的生产全部按上线来组织。
直接进行总装的零部件提前3 d进入准备车间, 需组合后再参加装配的零件提前4 d进入准备车间;大型配套件 (风箱、电气箱、电机、油浴箱体) 提前1 d进入装配车间。各制造单位按照日装配需求清单, 按时定量配送物料到指定工作地。大型零部件单日配送数量为30台/d, 小型零件单日配送数量为75台/d。
2) 物流信息的管理。生产计划部门、信息部门、总装厂对原ERP系统程序进行改造, 联网统一管理, 使装配线车间能够向制造单位提供准确的物料需求清单 (看板) 。设立中控室, 负责所有来料数据的录入, 中控室数据与计调室共享, 便于及时掌握下一批次上线零件的状况。
2.4 工位器具的定置设计
根据装配线物流的日当量及零件的种类不同, 设计制造装配线专用工位器具共计75个系列, 在不同的工位, 确定零件工位器具的定置, 确保操作员工能够直接、有效、便捷取用到相应的零件, 建立清洁有序的工作环境, 提高效率和产品质量。
整体装配流水线是适应公司简单、高效、精益的生产装配要求, 以车头、车尾线为主框架, 准备、组合装配等为辅的新型自动化装配线。它具备高柔性、高效率、高稳定性的特点, 可满足不同品种、不同系列产品生产的需要。
3 精益自动化装配线生产管理
为避免装配线过程中出现的意外失误, 除对工艺制定、装配手段、装配方法、辅具、工位器具、装配工位、人员分布、日均衡工作量进行策划准备外, 同时对容易出现问题的环节采取以下防范举措。
1) 根据上线零件的装配顺序和物流区域合理性制定流水线车头、车尾总装工艺看板。看板内容包括, 工位设置、装配内容及要求、装配零件、数量、设备工装、人员组成等相关内容。
2) 编制“车头、车尾装配线操作规程”, 使流水线从开机运行到操作、故障排除等都进行详细说明, 操作者一目了然, 便于操作者使用、维护。
3) 制定“细纱机装配流水线质量控制办法”, 质量控制办法包括, 从装配前的场地清理、技术准备、注意事项, 到装配中每个工位操作者如何装配、量具的使用、问题零件的处理、解决, 直到装配后的零件放置、完工检验等相关内容, 使上线零件的总装质量得到有效保证。
4) 对存在质量问题的零件, 通知车间送料人员将隔离零件收回隔离区, 由车间对装配厂房进行补料, 清理区质量部检验员检验, 报废零件开具报废单, 需退修的由检验员开具退修单, 由调度人员负责报废和退修零件的处理, 并对进度负责。
按照设计方案和实际生产状况, 整个装配流水线运行从准备到上线、装配完成, 再到下线, 满足了日产30台千锭长车的需求量。通过日均衡, 彻底转变落后观念, 改变以往旧的生产组织模式。采用制件移动式流水作业, 改变装配方法, 提高了细纱机整体装配水平和生产效率, 在生产实际中取得了良好的经济效果, 为企业规模化生产提供了有力保障。
4 结束语
应用精益生产的技术支持, 对装配线进行工艺布局重组, 生产线平衡, 物流优化, 工作场地标准化, 目视化管理等技术措施, 能够提高装配作业的自动化水平, 降低人员劳动强度, 工作环境更加整洁安全, 工作效率提高, 生产成本降低。总之, 任何有着多种零部件并进行大批量生产的最终产品在某种程度上都可采用精益自动化装配线生产。
参考文献
[1]大野耐一.丰田自动生产方式[M].北京:中国铁道出版社, 2006.
[2]李娟, 刘旭.精益自动化装配管理[M].北京:中国计量出版社, 2006.
自动装配线 篇2
姓名：部门：专业：机械
从8.2号从上海出发到XX距今已经过去一个月了，时间过得不可谓不快。这期间主要在车间实习，接触产品装配及调试方面的知识。在领导和师傅们的帮助及带领下，我收获了很多，在此表示深深的感谢！现将工作总结汇报如下。
首先，安全至关重要。清楚地记得刚来XX公司，领导们给我们上的第一堂课就是安全教育课，反复强调安全生产的重要性。尤其对于在车间作业的人员，公司有一套完整的安全操作规范，一定要严格遵守，切不可将安全生产的理念抛诸脑后。因此在车间实习期间我都时刻提醒自己注意安全操作及作业，没有出现安全事故。
其次，“不规矩，无以成方圆”。严格遵守公司的各项规章制度并服从管理，争取做一个守规矩的员工，这是每个员工的义务。这一个月以来我都严格按照公司规章制度规范自己的行为，不迟到、不早退；每次进车间前都按照要求穿上工作服，不穿短裤、凉鞋；不在车间嬉戏、打闹，与同事和睦相处；在师傅的指导下完成任务而不擅自操作等。
再次，我在专业知识的学习方面也有很多收获和感悟。自从跟随师傅下车间工作以来，很多自动化设备就实实在在、完全零距离地摆在我面前，因此我首先的任务就是熟悉各个工作站上出现的各种元器件。经过一段时间的观察与了解，我知道气缸、电缸、导轨滑块、阀岛、传感器、气管、电磁阀、直线轴承、丝杆等等一系列元器件是什么样的、有什么作用，在脑海中对这些东西有了一个深刻地感性认识。与此同时，在三期车间我还有幸近距离接触到分拣机器人、服务机器人、贴膜机器人、堆垛机器人以及立体仓库的相关设备，眼界得到了大大的开阔。接下来主要对每一个工作站分别进行细致观察和分析，了解工作站的基本功能、包含哪些重要的元器件、零件的安装方法、实现某一动作的机械结构。经过一段时间的努力，我对这些元器件以及机械结构的了解逐渐深入，然而自身所产生的疑惑和不明白的地方也越来越多，因此我不断地向师傅请教，争取将问题搞清楚。随后我主要针对性的分析了举升机构、夹紧旋转机构以及气管排线方面的知识，加深对它们的理解，而且还从整体角度分析工作站的大体结构、共通之处并在笔记本上做总结。接下来的主要工作就是一边仔细研习设计图纸，了解零部件的设计理念、绘图标注方法，一边认真学习钳工对零部件的装配方法，明白装配过程中需要注意的一些问题和具体的安装步骤等等。在这个过程中我对照图纸认真核对装配好的零部件，不久之后突然发现有一个工作站存在严重的装配错误，因此我立即向师傅反映情况，最终将问题及时解决。这件事情让我认识到，装配过程中经常会出现很多大大小小的问题，这就需要钳工们细心谨慎，及时发现错误并更正，避免后期带来的诸多不便。随着对工作内容的熟悉，我逐渐有幸亲自参与到装配工作中来，比如协助钳工安装零部件、给站内和站外挡停机构安接气管、安装传感器等等，这些工作锻炼了我的动手操作能力，加深了我对它们的认识。最后项目进入整体调试阶段，在此过程中认识到线体安装要平直、不能弯曲，托盘要能顺利平稳通过，每个工作站都要调整地脚螺栓以保证高度的统一，传感器要安装到位，零部件动作无卡滞，安装位置合理无干涉等等一系列知识。在车间学习的这段日子里，我还根据公司相关考核要求查阅相应资料，进行必要的理论学习，争取在考核中表现优异。
最后，当我看到每个工作站都有一份厚厚的设计图纸时，内心深刻感受到做为一名机械设计人员的不易，不仅要掌握机械方面的知识，还要掌握气动、电机、传感器等多方面的综合知识。通过对工作站装配的观察和与装配钳工的交流中发现，设计人员不能仅凭自己的想象设计，更重要的是要结合实际情况，设计出更为合理更为人性化的结构，否则在后续的加工、装配、调试阶段会面临很多问题而难以解决，不仅耗费人力物力，更会耽误项目进度。因此，设计人员考虑问题一定要全面仔细，尤其在细节上不能有所忽视。以前觉得装配是一件很简单的事情，然而现在我才体会到装配并不是一件轻而易举的的事情，相反地，装配质量的好坏直接影响设备的使用性能和寿命，而有些零部件的安装是要有很好的技巧才能完成的。
95式自动步枪的装配工艺性 篇3
首先比较一下这3种枪的组成，详细情况见表1。
从表1可以看出，随着刺刀功能的增加，95式自动步枪的零部件总数最多。但除去刺刀后进行比较，95式自动步枪的零部件总数又是最少的，其中95式自动步枪的组件和部件数量最多，零件数量最少。这就是95式自动步枪的标准化、模块化设计和优化设计的体现，它为组织生产由串行型转变为并行型创造了条件，利于缩短生产周期，提高生产效率。3种产品相比较，95式自动步枪的性能具有明显的优势。
再进一步比较3种产品的总装配工艺，详细情况见表2。
由表2可以看出，实现相同的功能，95式自动步枪装配的总工序数、装配工序数、修锉工序数都是最少的，我们再作进一步分析：
(1)装配工序情况比较
56式冲锋枪和81式自动步枪由于参与总装配的结构比较复杂，除有组件和零件外，还有部件，并且参与总装配的各件数目也较多，分别达44、49个，使总装配工序数目多，流程长。
95式自动步枪总装配的结构组成最简单，只有组件和零件；参与数目最少，仅27个。95式自动步枪的装配工序数大幅度减少，其主要原因首先是95式自动步枪采用模块化设计，并且在零部件的设计过程中尽量采用标准化，优先采用国标或国军标，对95式枪族的相同功能部件实现系列化设计，各个功能模块由零件制造、部件装配、组件装配再进入总装配，这样就使总装配的工序流程相对较短，便于生产管理，提高装配效率，也使零部件质量一致性得到有效控制，产品质量得到提高。
（2）修锉工序情况比较
56式冲锋枪和81式自动步枪由于采用较多的木制件、冲压件和铆接件，在加工过程中难以控制尺寸精度，所以只有在总装配时靠修锉来保证产品的装配要求，导致修锉工序量大，使总装配工序数目增加，装配节拍缓慢，生产效率低下，只能靠增加人员的办法完成生产任务。
而95式自動步枪的修锉工序只有上两种产品的1/3,这主要应归功于95式自动步枪的设计质量和零部件制造质量的提高。重要零件尺寸较一般零件尺寸提高一个精度等级,由于加工手段的改进和提高，在生产过程中关键件的加工采用数控加工中心和数控改造的普通设备,使零件的加工精度得到可靠的保证,体现在总装过程中，就是修锉工序大幅度减少。除少数零部件需分组选配外,只有装配闭锁机构和发射机构等工序需要修锉,其余零部件可以直接装配。
(3)总装配工艺不同
95式自动步枪与56式冲锋枪和81式自动步枪总装配工艺明显不同，由此导致装配过程中的设备、夹模具、辅具辅料的配置也存在着差异。56式冲锋枪和81式自动步枪的工装配置数量和种类均比95式自动步枪多，所以95式自动步枪总装配的生产管理相对简单，生产场地明显缩小，生产员工减少。
综上所述，由于95式自动步枪设计中采用了模块化、标准化和系列化，以及加工能力的显著提高，使零件加工满足装配要求，致使总装配工艺简化，装配效率提高。
目前,工厂正在研究如何取消为数不多的修锉工序,争取达到互换装配。
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自动装配线 篇4
关键词：车门铰链,输送线,机械手,工控机
1 引言
作为汽车安全领域的重要部件, 车门铰链总成的单人单机装配生产效率低, 劳动成本高, 制约着这一领域的大规模化生产。我公司研发的轿车车门铰链总成自动装配线, 成功地解决了这一问题, 提高了装配效率, 保证了装配精度, 降低了成本。
2 自动装配线上工艺方案的制定
轿车车门铰链根据上下、左右和前后的位置不同共分为8种, 除上下两类因结构差别过大不能兼容外, 左、右、前、后四种件都能通过更换随行夹具的方式来实现与装配线的兼容。选取其中工序最为复杂的作为典型零件CD391后上门铰链总成, 如图1所示。
该总成共有垫片、衬套、车门件、销轴、车身件、定位螺栓座、螺栓、定位螺栓、电泳止挡片和销轴螺栓10个零件, 如图2所示, 据此设计自动装配线工艺。原手工装配工序为: (1) 打印标记, 钢号字迹清晰、完整、易读; (2) 压入螺栓; (3) 压入衬套于车门件, 衬套与车门件不要留有间隙; (4) 精整内孔; (5) 衬套翻边; (6) 将销轴压入衬套内, 检验销轴压入方向; (7) 放入垫片于销轴上, 光亮带朝上, 并铆接、检验; (8) 将车身件安装到销轴上; (9) 将电泳止挡片安放到车身件凸台上, 将销轴螺栓拧入销轴内; (10) 检验拧紧力矩; (11) 检验总成开合力矩; (12) 安装定位螺栓座、螺栓:定位螺栓与车身件间隙≤2.5mm, 拧紧力矩1~4Nm, 衬套凸缘平整, 宽度为10+0.15; (13) 目测检验外观。
1.垫片2.衬套3.车门件4.销轴5.车身件6.定位螺栓座7.螺栓8.定位螺栓9.电泳止挡片10.销轴螺栓
为了方便自动化装配, 减少装配误差, 我们将工艺调整为22个工位:
10工位, 定位夹紧螺栓座, 定位夹紧车门件, 同时定位夹紧销轴。
20工位, 定位夹紧车身件, 定位衬套并把衬套压入车门件。
30工位, 精整衬套内孔。
40工位, 打印车身件钢号。
50工位, 检测钢号。
60工位, 将衬套翻边。
70工位, 把定位螺栓拧入定位螺栓座, 同时检测翻边质量。
80工位, 把车门组件1压到销轴上。
90工位, 把螺栓1装入车身件。
100工位, 把螺栓1压入车身件。
110工位, 把螺栓2装入车身件。
120工位, 把螺栓2压入车身件。
130工位, 将垫片压入销轴。
140工位, 铆接销轴。
150工位, 检验铆接质量。
160工位, 翻转车门组件2。
170工位, 把车身组件安装在车门组件2上。
180工位, 安装止挡片于销轴上, 拧紧销轴螺栓于销轴上。
190工位, 检测力矩。
200工位, 卸料。
210工位, 复位工位。
220工位, 空工位。
其中, 为了减少车门组件的反转造成的装配误差, 我们将原工序6 (将销轴压入衬套内) 改为现工位60 (把车门组件1压到销轴上) 。先定位销轴, 也省却了检验压入销轴的方向。我们将原工艺的12工序前置为10、70工位, 避免了此工序不合格造成的前端工序已合格部件的成本损失。
3 自动装配线的配制
(1) 装卸料方式:车身件和车门件采用槽道排料方式上料, 倾斜一定角度, 靠自重向前移动, 机械手抓取上料。其它小件采取振动盘上料, 在料道上完成整列, 机械手抓取上料。卸料采用倾斜滑道的方式, 由机械手抓取卸料。
(2) 工件的输送方式:工件的输送采用随行夹具和皮带输送线的方式, 采用阻挡气缸使随行夹具停止在工位的正确位置。各工位间不必等距, 以节约场地。
(3) 电、气管路和箱柜的方向位置:每个工位的电气单元做成单独的电气柜置于该工位下。
(4) 自动装配线的生产率:根据最复杂工位初步计算为10s/件。
4 自动装配线的总体布局
如图3所示, 根据铰链最大的规格尺寸, 确定随行夹具轮廓尺寸为320mm×280mm。为了最大化节约随行夹具, 装配线做成回字线。输送线高度1000mm, 所有工位高度一致。工位间距初步定为700mm, 总周长16800mm, 在6000×9000mm区域内布置。工件及随行夹具的最大重量为15kg。根据传送的随行夹具及工件的重量, 输送线最大长度定位2400mm, 分为六段, 另外在回字线四角设置四段90°转台。这样输送线需要10台电机, 总功率为3.7kW。传动电机设于输送带前端。用于拾取定位工件的伺服机械手轴数为29个, 总功率为5.8kW。设备与输送线固定连接。设备与工位用定位销精确控制位置。卸料、复位、空工位端的输送线做可移动式, 可移动拉开, 方便人员的看管、调整和维修;此处同时架设维修梯子。
5 自动装配线的驱动和控制
信号传递如图4, 输送带开始启动时, 所有的随行夹具定位销处于拔出状态, 落于输送线之上, 所有机械手和设备归零位。阻挡气缸挡住随行夹具后, 顶起气缸顶起随行夹具, 随之定位销定位夹紧。机械手和相关设备开始动作。动作完成后, 夹紧松开, 随行夹具落输送带上, 此时阻挡气缸落下。夹具随输送线到下一工位。当夹紧失压时, 压力传感器发出信号, 装配动作停止。
由于要融合左右前后4种车门铰链的装配, 所以采用集中控制系统, 这种方式自动循环时间短, 电气线路安装简单, 安装和维修方便。在机械手臂和设备中采用电气-液压-气动混合的控制方式, 两点运动的机械手采用气缸执行, 多点运动的机械手采用伺服电机驱动。
6 结语
此方案从经济、技术和装配效率等方面满足了采购商的要求, 得到了好评。希望能为汽车安全领域自动装配线的设计提供借鉴。
参考文献
[1]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京:机械工业出版社, 2010.
[2]胡宗武.非标准机械设备设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2002.
自动装配线 篇5
关键词：装配线,机械手,电气混合,控制核心
现代工业中大量应用到了机器设备, 伴随我国经济发展、现代化建设的初步完成及城市化水平的不断提升, 加之信息技术的大量发展与应用、电气工程智能化的发展与应用, 都有效的促进了工业产业向着新型的工业4.0 方向转型;在现代工业中, 自动化不仅成为了重要组成部分, 也由此带动了工业化的飞跃式发展, 这不仅体现了科技创新带来的益处, 也反映出我国的综合实力的提升与工业化水平的不断提高。因此, 应该对我国的电气工程及其自动化的经验做一些总结, 并且通过其发展阶段, 对其发展趋势做出正确的评估。
1 概述
通常情况下, 较为常见的机械手类型为搬运物料机械手, 从结构方面看, 它主要以三自由度圆柱坐标型为主, 可分为水平手臂、腰部、机座、垂直手臂、气爪等, 较为常见, 现在市面上所售的服务员机器人、清理垃圾机器人等都与此相关。与搬运物料的机械手不同, 在装配机械手方面有着更为独特的侧面。从动力应用的角度看, 气压传动优于油压传动, 可以做到清洁、价格低廉等;从现实的工业生产中可以看到汽车制造、半导体加工制造等领域在能源的选择上有了很大的进步, 注重环保与节约成本;与之相比, 电气混合控制系统, 则是利用电、气两种能源传动系统优势之结合而创造出的新型控制系统。
2 装配机械手的气动与电动控制
2.1 装配线机械手结构动作与气动回路
装配机械手在自动化生产方面应该极为广泛, 驱动由气动系统实现, 从控制方法看, 基于可编程控制器。在气动机械手结构方面, 有三个气缸、一个摆动气马达。从生产工艺要求来分析, 这个气动机械手的应用程序或者逻辑顺序可以依次表述为:立柱下降、伸臂、夹紧工件、缩臂、立柱顺时针转、立柱上升、放开工件、立柱逆时针转。
2.2 装配线机械手电控制系统与程序设计
可编程控制器是装配机械手程序控制的核心部分, 以机械手、气动系统为准, 可以了解到在电气控制系统中, 要求有节点 (17 个) 、输入点 (10 个) 、输出点 (7 个) 、输出入供电电压 (DC24V) , 因此, 需要选择与之相适应的主控模块, 如松下FPO-C16 可编程控制器即属此列。从原理方面看, 电控主要是系统工作启动、停止按钮、各气动执行机构极限限位开关可充当主控模板, 并与输入的相关地址端子相对应, 然后通过输出地址所对应的端子, 完成整个动作。注意在开始或停止其循环工作时, 需对初始准备状态加以恢复或开启。
2.3 软件设计
(1) 以基于PLC的配装机械手混合驱动程序为主题, 先对气动伺服控制程序进行设计, 然后再进行PLC控制程序的设计;
(2) 选择Record Select模式, 设定气缸位移、与程序输入端状态间的对应关系, 再编写气动伺服程序;
(3) 在PLC控制程序设置方面, 要求对立柱下降、伸臂、夹紧工件、缩臂、立柱顺时针转、立柱上升、放开工件、立柱逆时针转的整个工序进行一个全面的数据编写, 这方面的编写根据编码系统即可完成, 或者可以采用较为简便的控制系统, 进行所需参数的填写, 从而完成软件设计。
2.4 模拟实验的可能性
如果在具体的设计中因各种因素的关联性差, 而不能有效的达到标准, 或者在较为简陋的情况下, 则可以根据以上所说的原理, 利用计算机相关设计软件, 构建起实验模型, 利用数据来达到对这一设计的虚拟实现;另一方面, 若设计完成也可以根据虚拟设计的思路将其进行保存或者试运行, 为真实的理论应用到实践做好考验工作与检查工作, 以此保障理论与实践的有效衔接, 减少其间的反复工作, 提升工作效率。
3 展望
由于装配机械手应用普遍性的增加与扩展, 随之而来的将会是统一化的电气工程标准、完善而独立的自动化系统平台构成, 都根据实际的需求与发展的迫近需要而出现, 系统化有助于增强管理与监督, 但是, 这种建立在基础的或基本要求之上的系统并不完善, 还需要进一步从更高远的地方对其进行维护成本的降减, 并集中的将其管理科学化, 尽可能的把经营目标与企业发展协调一致。上文所说的电气混合控制系统就表明了通用化的自动化系统结构随着稳定性与高效性的发展必然会出现;尤其是随着不断的改革与创新、市场的逐渐扩大、自主研究的能力的提升、信息资源管理水平的提升, 在工业生产、流手线作业方面的节能环保、低碳经济清洁等皆可以通过装配线机械手电气混合控制系统的成功应用与大规模运用而实现。从长远的发展方向看, 工业社会的发展与产业结构的调整, 加上金融经济的不断波动, 使人们更加认识到实业的重要性与革新的必要性, 因此, 对其应用范围不断扩大, 而且会集中、快速的扩大自动化的技术普及, 并推动整个产业的转型与调整, 属于一种资源配置的合理分配与调整, 在未来很有可能以自动化的发展使我国的工业化水平不断的向4.0 级迈进。
4 结束语
总而言之, 在新的时代就要坚持与时俱进、因时制宜;以上分析可以了解到电气混合驱动控制系统, 充分的利用了电机伺服、气动伺服两个控制系统的优势, 并将其有力的结合在一起, 这一桥梁或媒介就是PLC核心, 由于PLC技术在电气控制中应用的越来越广泛, 它不但提高了工作效率, 并保证了其运行的稳定性与安全性。但是该技术在应用的过程中, 还存在很多问题, 如线路老化, 设备操作不规范, 接触不良等。所以在这方面虽然有了长足的进步与发展, 还是需要不断的加大研究力度, 利用交叉学科知识与新型材料彻底解决掉其中可能出现的问题。
参考文献
[1]谢光辉, 金敉娜.自动装配线螺栓紧固机械手设计[J].制造技术与机床, 2014 (9) .
自动装配线 篇6
在自动装配线中, 上料装置的任务是把待加工的物品 (工件) 从存料器 (料箱) 中分离出来, 按照自动机的加工要求, 定量、定时、定向地送到加工位置。随着自动机和自动线的高度自动化, 对上料装置的生产率和上料准确性等提出了更高的要求, 同时也要求上料装置更加灵活、柔性化, 以适用供送不同的物品。在自动装配线中, 上料装置的研制与开发是自动装配线设计的重点, 本文对机油冷却器自动装配线中的上料装置进行了设计。
1 上料装置的设计要求
上料装置的设计要求为:①根据自动机的生产节拍及工位位置, 准确、快速、可靠地将工件送到位;②供料过程平稳、无冲击, 不能损伤工件;③适应性强, 调整方便;④结构简单, 工作可靠。
2 上料装置的方案设计
要实现装配自动化, 首先要实现上料装置的自动换料, 本设计采用圆盘式回转料仓, 由步进电动机带动其运动, 并采用PLC进行控制。其次要保证机械手准确无误地抓取工件, 根据散热片的结构特征, 采用较合理的定位方案, 并由托盘带动散热片上升, 这些都可以保证机械手能够连续、准确地进行装配, 从而在这一环节上实现自动化。
上料装置一方面要实现连续不断地供料, 另一方面要保证其与机械手动作的协调, 使机械手能连续不断地抓取工件, 因此选用回转工作台作为上料装置。在回转工作台上均匀分布4个上料工位, 每个工位上安装两个定位销, 以保证工件放置在工作台上的定位精度。另外还设有4个托盘, 每个托盘下部有两个小孔, 以保证它们能穿过定位销放置于工作台上, 托盘上放置有工件。
为保证机械手运动控制系统的简单和稳定, 机械手的动作设计应尽可能简单。因此要求机械手每抓取一个工件后, 托盘就应上升一个高度, 从而使工件的上表面保持在一个固定的高度, 为机械手的下一次抓取做好准备, 保证机械手每次只需下降一个固定的高度就可抓到工件。
在设计的过程中有4种方案, 分别为:
(1) 方案一:
此方案用一个中心轴来支撑回转工作台, 并带动回转工作台转动, 该轴通过齿轮副与减速器相连, 再与三相异步电机相连, 并通过三相异步电机的通、断电来保证工作台旋转的角度;用一个支撑轴穿过托盘正下方工作台上的孔来撑起托盘, 支撑轴每次上升的高度通过与其相连的一个气缸来保证。该方案具体的原理简图见图1。
(2) 方案二:
在该方案中, 中心轴通过同步带与步进电机相连, 并通过步进电机来控制工作台的回转角度;由丝杠螺母副来控制托盘的上升, 丝杠的一端与花键轴相连, 另一端则穿过托盘正下方的工作台上的孔来托起托盘, 花键轴则通过同步带与步进电机相连。在该机构中, 螺母是固定在箱体上的, 当步进电机开始工作时, 丝杠在花键轴的带动下边旋转边上升, 其穿过托盘正下方工作台上的孔将托盘托起。该方案具体的原理简图见图2。
(3) 方案三:
在该方案中, 中心轴通过同步带与步进电机相连, 并通过步进电机来控制工作台的回转角度;由丝杠螺母副来控制托盘的上升, 在此处丝杠轴用轴承固定在箱体上, 它的一端通过同步带与步进电机相连, 另一端与螺母相连。当机械手抓取一个工件后, 步进电机在控制系统的作用下开始工作, 从而通过丝杠带动螺母沿导柱上升, 螺母上均匀分布的3个支撑柱穿过工作台上的小孔将托盘托起一定的高度;当机械手抓完一个托盘上最后一个工件时, 螺母再上升时会触动安装在箱体上的一个行程挡块, 此时控制机构便会发出信号使步进电机反转, 从而带动螺母下降;当螺母下降到一定高度时, 又会触动另一个行程挡块, 电机随即停止作用;此时, 中心轴所连步进电机开始作用, 带动工作台旋转到下一个工位, 然后停止作用, 进入下一个循环中。该方案具体的原理简图见图3。
(4) 方案四:
在该方案中, 中心轴通过同步带与步进电机相连, 通过步进电机来控制工作台的回转角度;用丝杠螺母副来控制托盘的上升, 在此处丝杠轴用轴承固定在箱体上, 它的一端通过同步带与步进电机相连, 此处螺母处于丝杠上两个轴承之间部位。当机械手抓取一个工件后, 步进电机在控制系统的作用下开始工作, 从而通过丝杠带动螺母沿导柱上升, 螺母上均匀分布的3个支撑柱穿过箱体及工作台上的小孔将托盘托起一定的高度;当机械手抓完一个托盘上最后一个工件时, 螺母再上升时会触动安装在箱体上的一个行程挡块, 控制机构便会发出信号使步进电机反转, 从而带动螺母下降;当螺母下降到一定高度时, 又会触动另一个行程挡块, 电机随即停止作用;此时, 中心轴所连步进电机开始作用, 带动工作台旋转到下一个工位, 然后停止作用, 进入下一个循环中。该方案具体的原理简图见图4。
3 几种设计方案的比较与最终确定
在方案一中, 三相异步电机不能保证工作台旋转的精度。另外, 工件每次上升相当于散热片或水隔板厚度的高度, 因此每次上升的高度很小, 气缸达不到这个精度。
在方案二中, 步进电机可以保证工作台的回转精度。但是在此结构中, 丝杠要一边旋转一边上升, 结构不是很合理。
在方案三中, 步进电机可以保证工作台的回转精度, 丝杠只需做旋转运动。但是螺母位于丝杠的一端, 是一个悬臂机构, 从结构和受力角度来看均不合理。
在方案四中, 步进电机可以保证工作台的回转精度, 丝杠只需做旋转运动, 螺母位于两固定轴承之间, 轴的结构和布置更合理。但是相较于第三种方案, 螺母位置的改变将导致托盘尺寸的增加, 从而使回转工作台占用空间加大。
我们从工厂实际的安装空间及结构和受力角度综合考虑后, 最终确定采用第四种方案。但仅仅利用步进电机并不能保证回转工作台的回转精度, 因为步进电机也必定存在工作误差。因此, 在工作台的侧面加装定位销来保证其回转精度。
综上所述, 第四种设计方案能够较好地实现机械手与上料装置动作的匹配, 使上料装置能实现不间断地供料, 保证机械手能连续不断地抓取工件, 达到了降低工人劳动强度、提高生产率、降低生产成本的目的。
参考文献
[1]刘德忠.装备自动化[M].北京:机械工业出版社, 1998.
[2]周骥平, 林岗.机械制造自动化技术[M].北京:机械工业出版社, 2001.
[3]侯镇冰.机械设计制图手册[M].上海:同济大学出版社, 1992.
[4]尚久浩.自动机械设计[M].北京:中国轻工业出版社, 2004.
自动装配线 篇7
装配线的使用使得企业生产模式由传统的大批量、单产品、库存式生产,转为小批量(甚至单件)、多产品、定制式生产。一般装配线由多个有向工作站组成,在各工作站内可以完成若干个操作。装配线平衡问题求解的NP-hard属性,和企业追求生产高效性、工位平衡性的目标,使装配线平衡问题始终为制造领域的研究热点。
当前使用较多且比较成熟的装配线平衡方法主要有:数学规划法[1]、分支定界法[2]、遗传算法[3]、蚁群算法[4]等。确切方法如数学规划法和分支定界法等,能求出最优解,但是计算时间长,代价大,随问题规模扩大,其计算时间呈指数方式增加。遗传算法和蚁群算法等群智能算法在求解过程中通过搜索解空间寻求较优解,与确切方法相比,其全局优化能力较差,同时遗传算法存在局部收敛的可能,而蚁群算法中随蚂蚁数量增加,运算时间会明显增加。
元胞自动机(cellular automation,CA)算法是解决离散优化问题的一种新型数学工具,是一种时间、空间和参量都离散的数学模型,该算法在处理复杂大系统的离散化并行计算方面具有优势[5]。作为一种动态仿真模型,目前主要是把元胞自动机作为一种通用性建模方法在使用。近年来,一些国内外学者将元胞自动机引入优化算法领域,在最短路径求解[6]、拓扑排序[7]等方面作了很多研究并取得了一定的成果,但是将元胞自动机应用于求解装配线平衡问题,目前还鲜见研究。
相对于解的最优性,企业一般更关注求解速度。由于元胞自动机算法具有并行计算的特性,能够快速求解问题,所以本文引入元胞自动机来求解第Ⅱ类装配线平衡问题,力求在求解精度和速度两方面都能更好地满足企业的需求。
1 问题陈述
第Ⅱ类装配线平衡问题(ALBP-Ⅱ)是在已知工位数的前提下,求最小生产节拍。为了方便描述,本文引入以下符号:I为操作集合;J为工位集合;Aj、Aj′分别为分配给工位j和j′的操作集合;i、i′、i″、i*、i**为操作;j、j′、j″为工位;M为总工位数;δ为常数;ti为操作i的作业时间;TWj为工位j的作业时间;Cm为理想生产节拍,
Pii′、Pi*i′、Pii**、Xi j定义如下:
第Ⅱ类装配线平衡问题的数学模型如下:
min f=CT (1)
约束条件:
Xi j∈{0,1} ∀i,j (6)
式(1)说明优化目标是最小化生产节拍。式(2)～式(6)为将操作分配到工位所必须满足的约束条件:式(2)确保每个操作必须且只能分配在一个工位上;式(3)说明任意一个工位至少包含一个操作;式(4)是操作间的优先关系约束,当操作i是操作i′的直接优先操作,且i分配在工位j中,i′分配在工位j′中,则工位j′必须在工位j之后;式(5)引入生产节拍CT,且生产节拍应该大于或等于每个工位的操作时间之和;式(6)引入一个二进制变量Xi j,当操作i分配在工位j中时,Xi j=1,否则Xi j=0。
2 元胞自动机算法
考虑到装配线与元胞自动机的特点,将两者结合,引入新的元胞、元胞空间、元胞邻居定义,以说明元胞自动机算法的机理。通过设定演化规则,对初始可行解进行优化,最后得到最优解或近优解。
2.1 元胞自动机
元胞自动机最初由Conway于20世纪60年代末提出,它是定义在一个由具有离散、有限状态的元胞组成的元胞空间上,按照一定局部演化规则,在离散的时间维上演化的动力学系统[6]。
元胞自动机CA可表示为下面的四元组:
CA=(La,S,N,f) (7)
式中,La为离散的元胞空间,也称为网格;下标a为元胞空间的维数;S为元胞的状态,是一个有限离散的状态集合,任意时刻每个元胞处在其中的一个状态,随着时间的推移,各元胞的状态会按照某种规则变化;N为元胞的邻居集合,每个元胞有n个邻居;f为元胞的状态转换函数,即元胞状态的演化规则。
元胞i在t+1时刻的状态S(t+1)i可由下式得到:
S(t+1)i=f(S(t)i,S(t)N)=f(S(t)i,S(t)N1,S(t)N2,…,S(t)Nn) (8)
给定某种特殊的演化规则f,经过一定时间运行后,元胞空间有时会趋于一个空间平稳的构形,即元胞空间的每个元胞会处于一种稳定状态,这一点与第Ⅱ类装配线的平衡目标一致,也使得应用元胞自动机算法求解第Ⅱ类装配线问题成为可能。
2.2 元胞自动机算法的机理
元胞自动机能够将复杂的连续问题离散化,并且离散化后每个元胞在某个时刻的状态只取决于本元胞和邻域元胞上一时刻的状态。由于元胞自动机具有以上特点,所以基于元胞自动机的算法能够很好地用于反映生产调度的动态性和柔性。
ALBP-Ⅱ的分配结果具有以下特点:每个工位的操作数是有限的,分配至工位的操作是离散的,每项操作能且仅能分至一个工位上,因此可以将整个装配线设定为一个二维网格系统,将其划分为大小均匀的网格,每个网格作为一个元胞,代表一个操作可能被分配到该位置上。工位是作业进行的空间载体,该二维网格系统的每一行就代表一个工位,且每个工位允许分配的最大操作数是相等的,即该元胞空间的行格点数是相等的。网格划分只表示个体,与实际空间大小无关。元胞的状态可取“0”或“1”,如果元胞空间中的某个元胞被分配了操作,则此元胞状态为1,否则为0。元胞邻居为分配在相邻工位的操作所在位置的元胞。平衡装配线的方式相当于CA中的进化规则,进化规则保证了状态变化的趋势,根据演化规则实时更新各元胞状态,即可实现装配线的动态平衡。
2.3 演化规则制定
演化规则的制定是为了加速求解的过程,确保在一定的计算时间内得到最优解。本文设定了两种规则:转移和交换。转移即一个操作从某个工位移到另一个工位;交换是当前工位中的某个操作与另一个工位中的某项操作进行交换。为简化问题,本文限定了元胞自动机演化的规模:每次进出工位的操作总量为1。
不同规则在使用之前必须满足不同的约束条件,下面分别给出不同规则下的不同约束条件。
2.3.1 转移规则
囿于演化规模的限制,仅存在两种转移方式:移入一项,即一个操作从邻居工位移入到当前工位;移出一项,即一个操作从当前工位移出到其他工位。工位j为当前工位,工位j′和工位j″是工位j之后的某个工位。
(1)移入一项。
将工位j′中的操作i′移动到工位j中。执行此操作前,必须满足以下三个约束条件。
①i′的所有前续操作必须在j+1工位之前,即
Pi i′=1 ∀i′∈Aj′,i∈{A1,A2,…,Aj} (9)
②当前工位j的新的闲置时间TnewI j 必须小于没有移入操作前的闲置时间ToldI j,即
TnewIj<ToldIj (10)
ToldIj=|ToldWj-Cm|
TnewIj=|ToldWj+ti-Cm|
③工位j′的新的工位时间T
Cmin≤TnewWj′≤Cmax (11)
TnewWj′=ToldWj′-ti
工位j′中的操作i移入到工位j后,工位j的工位时间增加,闲置时间缩短,同时工位j′的作业时间缩短且其在区间[Cmin,Cmax]内。
(2)移出一项。工位j中的一个操作i移动到工位j″中。
①i的所有后续操作必须都在j″-1之后,即
Pi i″=1 ∀i∈Aji″∈{Aj′,Aj′+1,…,AM} (12)
②当前工位j的新的闲置时间TnewIj必须小于没有移入操作前的闲置时间ToldIj,即
TnewIj<ToldIj (13)
ToldIj=|ToldWj-Cm|
T
③工位j″的新的工位时间TnewW j″必须在区间[Cmin,Cmax]内,即
Cmin≤TnewWj″≤Cmax (14)
TnewWj″=ToldWj″+ti
工位j中的操作i移入到工位j″后,工位j的作业时间增加,闲置时间缩短,同时工位j″的作业时间缩短且其在区间[Cmin,Cmax]内。
2.3.2 交换规则
工位j中的操作i与工位j′中的操作i′进行交换,必须满足以下五个条件:
(1)i′的所有前续操作必须在j+1工位之前,即
Pi*i′=1 ∀i′∈Aj′,i*∈{A1,A2,…,Aj} (15)
(2)i的所有后续操作必须都在j′-1之后,即
Pii**=1 ∀i∈Aj,i**∈{Aj′,Aj′+1,…,AM} (16)
(3)同时操作i和i′之间没有优先关系约束,即
Pii′=0 (17)
(4)当前工位j的新的闲置时间TnewIj 必须小于没有移入操作前的闲置时间ToldIj:
TnewIj<ToldIj (18)
ToldIj=|ToldWj-Cm| TnewIj=|ToldWj-ti+ti′-Cm|
(5)工位j′的新的工位时间TnewWj′必须在区间[Cmin,Cmax]内,即
Cmin≤TnewWj′≤Cmax (19)
T
工位j中的操作i移入与工位j′中的操作i′进行交换后,工位j的闲置时间缩短,同时工位j′的作业时间在区间[Cmin,Cmax]内。
2.4 改进的元胞自动机算法
元胞自动机算法的步骤如下:
(1)初始化得到初始解。①找出初始可选操作,即无优先操作或者是所有优先操作已经分配完毕。②找出所有可选操作的直接后续操作。③找出每个可选操作的可直接释放的操作,即可选操作分配后可以作为可选操作的操作。④选择分配操作。将各操作的作业时间、后继操作数以及可释放操作数单位化求和,得到各个操作的选择权重。⑤根据权重大小选择要分配的操作,权重大的优先分配,直至工位的作业时间大于或者等于Cm+δ。
(2)优化初始解。利用演化规则转移和交换对初始解进行优化,得到更好的工位分配方案,使得节拍最小。
(3)重复(2)直到满足算法终止条件,得到最小节拍。
在此算法中,定义三种终止条件:求得最优解;达到迭代次数;达到设定的运算时间。
3 实例验证
针对第Ⅱ类装配线平衡问题,Uĝurdaĝ等[8]提出了一种基于整数规划方程求解的两阶段启发式方法。Ozcan[9]则提出了一种基于Petri网的启发式方法。不同的算法流程形成了三种不同的版本:前向、后向和双向。三种版本均得到了较好的解,本文参照的是后向流程(PNA-back)所得的解。本文直接应用文献[8,9]中所用案例,利用所提出的元胞自动机算法进行求解,以便对比和分析所提出的元胞自动机算法的性能。其中,本文算法是通过MATLAB进行编程实现的。
表1中,U表示Uĝurdaĝ等提出的启发算法,O表示Ozcan提出的PNA-back算法,CA表示本文的元胞自动机算法。其中最优解(Oopt)是采用全局优化的方法,利用GAMS软件求解所得的。
由表1可知,Uĝurdaĝ等提出的启发式算法、Ozcan提出的PNA-back算法和本文提出的元胞自动机算法求得的最优解个数分别为6、12和21。显然,元胞自动机算法求得的解的质量较其他两种算法要高。特别是在解决小规模的装配线平衡问题上,元胞自动机算法可以得到最优解。在Tong和 Acrus这两个问题上,三种算法均未得到最优解。
为了更有效地描述解的性能,引入相对偏差RD,用以表示各算法所得解ct与最优解Oopt之间的相对误差,即
RD=(ct-Oopt)/Oopt (20)
由图1可以看出,元胞自动机算法得到解的相对偏差RD最小,说明了元胞自动机算法求的解更接近最优解,同时也说明了此算法求解的稳定性,这说明元胞自动机算法在求解第Ⅱ类装配线平衡问题上是可行的、有效的。
4 结语
本文针对第Ⅱ类装配线平衡问题提出了一种基于元胞自动机的算法,完成了元胞自动机各组成元素的重定义,制定了演化规则。标杆问题的求解结果证明了该算法的可行性,与相关文献的比对进一步说明该算法所求解的相对误差更小,得到最优解的几率更大,算法性能更优。下一步将制定更优的演化规则用来寻找最优解以及将元胞自动机应用于大规模混合装配线平衡问题的求解中。
参考文献
[1]Tang Qiuhua,Li Jie,Floudas C A,et al.Optimiza-tion Framework for Process Scheduling of Opera-tion-dependent Automobile Assembly Lines[J].Optimization Letters,2011,6(4):797-824.
[2]Liu S B,Ng K M,Ong H L.Branch-and-boundAlgorithms for Simple Assembly Line BalancingProblem[J].International Journal Advanced Manu-facturing Technology,2008,36:169-177.
[3]Nearchou A C.Multi-objective Balancing of As-sembly Lines by Population Heuristics[J].Interna-tional Journal of Production Research,2007,46(8):2275-2297.
[4]Bautista J,Pereira J.Ant Algorithms for a Time andSpace Constrained Assembly Line Balancing Prob-lem[J].European Journal of Operational Research,2007,177:2016-2032.
[5]夏斌,高自友,李克平,等.基于元胞自动机的交通系统建模与模拟[M].北京:科学出版社,2007.
[6]Adamatzky A I.Computation of Shortest Path in Cellular Automata[J].Mathl.Comput.Modelling,1996,23(4):105-113.
[7]Andrés T.Topology Optimization Using a Hybrid Cellular Automaton Method with Local Control Rules[J].Journal of Mechanical Design November,2006,128:1205-1216.
[8]Ugurdag H F,Rachamadugu R,Papachritou C A.Designing Paced Assembly Lines with Fixed Num-ber of Stations[J].European Journal of Operational Research,1997,102(3):488-501.
自动装配线 篇8
1 电液转辙机和传统手工装配简介
1.1 电液转辙机简介
电液转辙机是转换锁闭道岔的一个重要设备,在20世纪80年代形成了ZY (J) 1大功率型、ZY (J) 2挤岔保护型、ZY (J)3可挤岔型系列产品,之后通过优化改进逐步形成了ZY (J) 4、ZY (J) 5、ZY (J) 6、ZY (J) 7型电液转辙机。进入21世纪,研制出ZYJ7GZ型电液转辙机。目前,常用的电液转辙机主要包括ZY (J)4型、ZY (J)6型和ZY(J)7型三个系列。下面以ZY(J) 7型电液转辙机为例进行阐述。
ZY (J) 7型电液转辙机主要由动力机构、转换锁闭机构、表示锁闭机构和手动安全机构组成。整体采用液压传动、机械锁闭,以减少机械磨损,延长使用寿命,且其锁闭装置可靠;机壳和部分零部件采用铝合金材料,使整机重量轻,机械强度高,便于现场安装和维护;溢流压力稳定易调整,不受气候和温度的影响;单线电阻达到了54Ω,技术指标达到了国际先进水平;管路接头采用进口的卡套式接头,拆装方便,并且固定扭力,密封可靠,让道岔转换系统真正做到高安全、高可靠、长寿命、少维护、无维修。
1.2 传统手工装配简介及其缺陷
在ZY (J) 7型电液转辙机的生产中,整机装配是最为关键的一道工序,它的主要技术指标和整体质量保证都在此工序中控制。传统的整机装配都是采用“一人一机”制装配模式,即一个装配人员对一台转辙机的所有零部件进行装配、测试。
1.2.1 备料
当下达生产任务后,要把任务中所有的零部件、紧固件、工具和其他辅助材料等完全准备齐全,才能进行下一步装配,这样做容易发生遗漏或短缺的情况,无形中就浪费了很多工作时间,而且混乱、烦琐,工作场地堆积大量的备用材料,显得杂乱无序。
1.2.2 装配
在整机装配中,在每个装配环节中都要求装配人员完全熟练掌握装配技能,能快速完成一台转辙机的装配,并保证装配质量。如果生产任务比较重,需要加班才能完成当天的任务,就会大大制约生产的效率;有的零部件比较重,人工搬运并且要保证准确定位就要消耗装配人员的大量体力,这些都是存在一定安全隐患的。
1.2.3 测试
整机测试是装配完毕后进行的关键工序,它是检验整机是否达到要求的技术指标。在此工序中,有几个装配人员就要配备几套测试装置。测试装置容易滴落液压油,不仅浪费资源,而且还会污染工作场地。另外,每个装配人员的操作习惯不一样,导致最后的测试数据不能准确无误。比如,油缸动作板与接点组的启动片立面间隙要求0.6～1.5 mm,但是,在整机测试中,这一指标如果不在此范围内,就需要返工重新调整。这不仅会影响整机一次性合格率,而且还会浪费工作时间。“一人一机”制装配模式依靠装配人员填写装配测试卡片来记录装配结果,保存这些资料很不方便,容易丢失,而且将来查阅、追溯比较复杂。
2 半自动化装配线简介及其优点
2.1 半自动化装配线组成结构
基于ZY (J) 7型电液转辙机在传统手工装配模式下存在的诸多不足,经过几年的调研和探索,设计出了一条现代化的半自动化装配线,其组成结构如图1所示。该装配线主要由人口升降装置、上料装置、整机装配线、出口升降装置、下料装置和测试系统等组成。其中,入口升降装置、上料装置、出口升降装置和下料装置为全自动无人操作区域,装配人员在整机装配线上进行装配,在测试系统处进行整机测试。
整机装配线分为九个工位,根据装配工艺每个工位配有一名装配人员来完成本工位的装配任务。待装配的转辙机从工位一流动到工位九,且每个工位的装配人员不会随着待装配的转辙机移动。
2.2 半自动化装配线的工作原理
如图1所示,底壳由上料装置配合入口升降装置自动运送到整机装配线上的工位一,此时,工位一上的装配人员就可以进行本工位的装配任务。完成并确认后,待装配的转辙机将自动进入工位二,这样直到工位九的装配人员完成本工位的装配任务后,由下料装置配合出口升降装置把已经装配好的转辙机送到测试系统中。测试系统中的人员再根据测试项目进行整机测试。该装配线的节拍为6 min,即6 min可完成1台转辙机的装配和测试。
2.3 半自动化装配线的优点
与传统的“一人一机”制装配模式对比,采用半自动化装配线装配ZY (J) 7型电液转辙机主要有三方面的优势。
2.3.1 提升产品质量,提高生产效率
依据多年来现场的使用经验和反馈信息,ZY (J) 7型电液转辙机总体使用比较稳定、可靠。该电液转辙机常发生渗油、漏油等情况,主要原因是零件在密封处加工尺寸工差超标,密封螺栓紧固力不够,长时间高频率震动导致松动。采用半自动化装配线装配后,要求零部件达到一致性与互换性,为现场维修、更换零部件带来方便。如果某个零件尺寸超标,在整机测试系统中就会反映为技术指标不合格,这将从根本上控制零件加工尺寸的工差,大大提升产品质量。
在8h工作制中,传统“一人一机”制装配模式平均每人最多完成6台左右的整机装配,9个人同时工作最多也就是装配54台整机。而在半自动化装配线上,按6 min的节拍,8 h能够完成80台的整机装配——在保证产品质量的前提下,明显提高了生产效率。
2.3.2 减轻劳动强度,改善工作环境
半自动化装配线设有若干个机械手,比较重的零部件装配人员无需自己去搬、去抬,机械手会准确无误地把需要的零部件放到正确的位置上,装配人员仅需用规定的气动工具紧固即可。这样做既省力又安全,单在这方面就能有效地减轻劳动强度。
半自动化装配线的整机测试系统设在固定的地方,设有费油、污油回收器,滴落的液压油不会散落到工作台和地面上,这样在很大程度上改善了工作环境。
2.3.3 实现智能管理,提高经济效益
该半自动化装配线配备有一套完整的计算机管理系统,不再依靠装配人员填写装配测试卡片来记录装配结果,每台整机和其对应零部件的信息都储存于计算机中,形成一套清晰、完整的产品档案系统,实现产品智能管理,提高经济效益。
另外,测试系统配有光电检测装置,保证整机的技术指标不受人为读数误差的影响,以保证数据的准确性和统一性。在工作中,这一套测试装置就能够满足生产任务中的所有测试,提高资源利用率。
3 结束语
通过对ZY (J) 7型电液转辙机采用半自动化装配线装配与传统手工装配进行对比、分析,充分展示出了半自动化装配线的优势。同时,在工作中,要保证ZY (J) 7型电液转辙机少维护、无维修、高寿命的优点。
摘要：为了进一步增强对电液转辙机总体性能指标的有效控制,提高生产效率,提升管理水平,现对电液转辙机采用手工装配与采用半自动化装配线装配进行对比、分析。结合多年来的现场使用经验,阐述了半自动化装配线装配电液转辙机的优势所在。使用这种技术,在保证铁路运输安全要求的同时,给现场使用、维护和维修带来很大的方便。
关键词：电液转辙机,手工装配,半自动化装配线,优势
参考文献
[1]纪晏宁,万良元.电动液压道岔转换系统[M].北京:中国铁道出版社,2004.
一种新型自动装配弹簧机构 篇9
目前,市面上的乳液泵或喷雾泵一般都包括有泵室、泵珠、弹簧、带上、下泵杆的吸塞、锁紧盖及锁瓶盖等。在生产乳液泵或喷雾泵时,弹簧一般都是通过手工或者自动组装机组装在一起的,手工组装不仅需要大量的人力,还需要较大的场所来完成,且手工组装效率低,容易漏装配件,造成不良品。而现有自动化组装机在此工序同样因一些技术的问题容易因误动作或误检测造成漏装或多装弹簧。因此,造成不良率高,生产成本居高不下,很难应对市场竞争。针对上述现有技术不足,在此介绍一种用于自动组装机的新型弹簧下料装置,可实现快速、稳定、可靠的弹簧供料。
2 技术特点
本装置是一种自动化程度高,效率高,且结构简单的乳液泵或喷雾泵自动组装机的弹簧下料机构。
2.1 特点
(1)可实现全自动化连续供应弹簧,大大提高工作效率,节约生产成本。
(2)结构简单,组装方便,制造成本低。
(3)操作简单,供应弹簧的精准度高,不会造成漏装、多装弹簧,彻底解决了以往的自动组装机装弹簧不稳定的问题,有利于生产。
(4)弹簧的检测直观,稳定可靠,完全消除了弹簧的结构对检测的影响,彻底解决了以往弹簧检测不稳定的问题。
2.2 技术方案
下面结合附图对该弹簧下料机构作详细说明:图1是剖视示意图,图2是结构原理示意图,图3是检测装置示意图。
2.2.1 结构
本机构主要包括:弹簧供料装置,弹簧传送装置包括弹簧下料管1,弹簧下料管支板2,弹簧3,弹簧转盘4,泵室转盘6,胀紧套7,连接盘8,链轮9,传动轴10,台面板11,轴承座组件12,隔套13,气缸支座14,气缸15,弹簧托板16及检测装置等(如图1、图2)。
2.2.2 工作原理
如图1～3所示,弹簧供料装置通过弹簧下料管1将弹簧输送到弹簧传送装置上;弹簧传送装置1包括有弹簧转盘4、设在转盘4下侧的托板16及带转动轴10的轴承座12,弹簧转盘4固定在转动轴10的上端;并在弹簧转盘4上沿周边均布有容置弹簧的“V”型孔,弹簧托板15贴在转盘4的下侧将孔“V”型孔下端堵住B到C段且不随转盘转动,转盘4连续旋转时,当弹簧下料管刚刚偏离“V”型孔,在两个“V”型孔之间的转盘上表面时,气缸缩回,弹簧下料管里的弹簧由于重力作用,下到转盘的表面,被转盘上表面托住,转盘继续转动,当“V”型孔转到接近弹簧下料管口正下方时,气缸伸出,挡住管里第二条弹簧,转盘继续转动,当“V”型孔转到弹簧下料管口正下方时,第一条弹簧就掉入“V”型孔中被转盘方的托板挡住,在图2的C处通过检测后随着转盘继续转动,越过BC段的托板后,在D处掉入泵室中。这样,转盘连续转动,气缸不断的伸出、缩回,弹簧就能源源不断的掉入泵室,进入下一道组装工序。
在本例中,轴承座组件中的转动轴10下端设有联动链轮9,可通过传动链将主机电机和联动链轮9相联,带动转动轴10转动,从而使转盘4连续转动弹簧不断落入泵室中以供应弹簧。
2.2.3 弹簧的检测
弹簧的材质一般为不锈钢制造且直径和线径较小,但节距较大,一般的光纤传感器及接近开关使用时常常造成误检、漏检,因此在以往的一些自动化组装机中,弹簧的检测一直是一个难点。本机构提供了一种机械式的检测方式。如图3:检测装置包括有支柱3、检测刮板2及传感器1,检测刮板2与支柱3由刮板支撑销7连接,并可在支撑销上自由转动,检测刮板2的下端设置在转盘4上方,上端压在传感器1上。当转盘4的“V”型孔内有弹簧时,随着转盘4的转动,弹簧碰到检测刮板2并使其旋转偏离感应器,感应器指示灯灭提示有弹簧,反之,“V”型孔内没有弹簧时,检测刮板2不会偏转,感应器指示灯常亮,提示“V”型孔内缺弹簧。该检测方式彻底消除了弹簧材质及结构的影响,检测直观,稳定可靠。
2.2.4 使用
该机构在使用时,先使弹簧供料装置将弹簧输送到弹簧下料管内,通过电机带动转动轴10转动,使转动轴10上的弹簧转盘4旋转,在气缸不断拦截和放开作用下,弹簧一根一根地掉入弹簧转盘的“V”型孔中,通过检测装置后,最后掉落到泵室中,进入到下一工序的设备上。
3 结束语
该全自动装配弹簧机构具有精确度高,结构简单,组装方便,制造成本低的优点,并能实现连续供应弹簧,使工作效率大大提高。为乳液泵或喷雾泵自动组装机提供了一种全新的弹簧下料装置,本装置已成功应用在我公司生产的新型连续式泵组装机上,运行可靠,操作简单,供应弹簧的精准度高,很好地解决了弹簧下料与检测等问题,可实现快速、稳定、连续、可靠的弹簧供料,为公司取得了良好的经济效益。
摘要：介绍了一种全自动装配弹簧机构,从结构、工作原理及特点等方面进行了阐释,说明了该机构的运用,供料稳定可靠,提高了生产效率。