装配工艺模型

装配工艺模型（精选10篇）

装配工艺模型 篇1

0 引言

BOM即物料清单, 它定义了生产特定产品所需物料、数量及其相关属性, 又被称为产品结构树[1]。装配工艺BOM是在表述物料组成的基础上增加了线、工序等装配工艺信息, 它是计划编制、工单下达、物料配送等多个系统的基础。一个具有良好结构的装配工艺BOM最重要的是能清晰的表达企业产品的装配层次结构, 并方便企业在各业务系统中管理和应用[1,2]。

当前, 很多企业为了平衡忙季与淡季生产或预防不合格产品影响交货, 通常会多于计划生产, 并在某些工序进行半成品入库。如某个五金单位在生产过程中, 多个工序均具有半成品入库操作, 如图1所示。

若采用传统BOM结构表述上述产品模型, 为了计划编制、工单下达与物料配送等业务系统需要, 会生成大量的半成品BOM数据, 并且基于半成品生成的成品BOM数据结构层次较深, 在各业务系统中应用较为复杂。本文提出了以输入BOM和输出BOM松散耦合方式表示的一种柔性装配工艺BOM模型, 即可简化产品BOM定义、减少数据冗余, 还能清晰的表述中途入库的半成品信息, 方便在各系统中应用。并且模型具有一定的通用性, 对具有或不具有半成品入库的产品均适用。

1 现有主要BOM结构模型

1) 单层BOM模型

单层BOM是采用“单父一单子”的数据结构, 通过父子关系来描述零部件之间的装配与被装配关系, 每种层次结构只需描述一次[2,5]。单层BOM适用于产品类型较多但组装层次较少的企业[2,6]。

2) 多层BOM模型

多层BOM[1]是采用“单父一多子”的数据结构, 详细地记录了产品的每个层次结构信息。相同的零部件结构可重复出现。多层BOM适合于产品种类不多、结构稳定的企业[2,3]。

3) 层次编码BOM模型

层次编码BOM通过制定零件的层次码编码规则, 明确零件层次和结构[4]。它可清晰体现产品的层次结构, 数据冗余量较大。

4) 差异BOM模型

差异BOM以标准产品为基准, 规定增加或去掉哪些零件[1~6]。这种方法能有效地描述不同产品之间的差异, 适合产品结构稳定企业应用。

上述BOM模型分别适合于具有不同生产特征的企业。但都用于描述产品的装配物料组成信息, 没有考虑到产品的中途输出。若产品生产过程中半成品入库较多, 会造成产品BOM结构层次复杂。

2 柔性的装配工艺BOM模型

本文提出的柔性的装配工艺BOM模型, 包括输入BOM与输出BOM两部分, 如图2所示。输入BOM表述产品的物料组成及其装配信息, 可采用单层或多层等常规BOM定义方法。输出BOM定义在产品加工过程中需半途入库的半成品信息。

模型具有很好的柔性, 输入BOM与输出BOM互相独立, 依据产品的生产过程特点, 可有选择的进行输出BOM的定义。这种模式有效规避不必要的半成品BOM定义, 减少数据冗余量。

由输入BOM与输出BOM组成的柔性的装配工艺BOM简要模型如图3所示。

2.1 输入BOM模型

可根据企业的生产过程特点, 采用现有的任何一种BOM结构定义, 本文以单层BOM定义为例。图3的左半部分表述了输入BOM的单层表示模型。主要包括产品 (分装品) 、产品 (分装品) BOM、输入BOM组成、物料替代件、物料属性和物料。输入BOM定义详细的物料组成和装配信息。它的定义与常规单层BOM模型相同, 不需要关注中途入库的半成品。

2.2 输出BOM模型

输出BOM定义需半途入库的半成品信息, 为计划编制、下达工单和物料配送系统计算提供依据。

输出BOM模型如图3中的右半部分所示包括输出BOM组成与半成品信息, 并与输入BOM模型公用产品 (分装品) BOM数据。输出BOM组成包括半成品的编码、入库前的装配线、装配工序等信息。半成品数据包括产品编码和BOM名称等, 方便库存、计划等系统应用。半成品如为通用品, BOM名称为空, 表示所有版本BOM的产品都可使用。

输出BOM模型表达图1所示的半成品中途入库, 如表1、表2和表3所示。表1表示产品BOM的基本信息, 表2记录半成品入库前加工工序信息。表3为半成品信息。

3 柔性的装配工艺BOM模型应用

3.1 在车间计划编制中应用

企业在车间计划编制过程中不仅要考虑半成品的库存量, 还要设定产品在生产过程中半成品计划出入库数量。计划编制处理流程如图4所示。

依据要编排计划的产品编码和BOM名, 系统检索与其相关的半成品库存表, 形成依据工序的执行顺序倒序排序的半成品出入库计划表, 包括半成品编码、BOM名称、工序名称、可用数量 (库存数量-安全库存数量) 、计划需求数量、计划出库数量、计划入库数量。用户根据需求依次设定计划入库与出库数量。计划需求数量为动态变动值, 当依序完成一种半成品的数据设定后, 将自动触发系统计算剩下半成品的计划需求量信息。计算公式为:

j1为j2的直接前驱工序。

planQuantityj1为工序j1的计划需求量。

planQuantityj2为工序j2的计划需求量。

IntoQuantityj2为工序j2的计划入库数量。

OutQuantityj2为工序j2的计划出库数量。

AssemblyPerQuanityj1为工序j1的单位产品装配量。

其中最后一道工序的计划需求量为产品计划下达数量。

依据以上公式依次计算设定, 可完成产品计划编制工作, 同时可获得半成品计划出库表和半成品计划入库表。

3.2 在下达工单中应用

基于半成品出入库计划表, 并依据以下公式可计算具有半成品出入库的工序的加工量, 形成部分工序加工单P。

加工量j=计划需求量j+入库量j-出库量j。

其中j为具有半成品出入库的工序。

ProcessQuantityj为工序j加工量。

对最后一道工序来说加工量等同于产品计划生产数量。

其他工序的加工量计算方法如图5所示, 计算结果与工单P合并形成所有工序的加工单。

3.3 在物料配送中应用

依据获得的工序加工单, 可计算出工序物料配送清单。

m为物料, j为工序, p为工序j加工的产品。

Quantitym, j表示物料m在工序j的需求量。

Processp, j表示产品p在工序j的加工量。

InputBOMp, j, m表示产品p在工序j对物料m的需求量。

依据上述公式可获得产品物料配送清单。结合在计划编制中获得的半成品出库清单, 可得到完整物料配送清单。

4 结束语

以输入BOM与输出BOM基于松散耦合形式联合表述的装配BOM模型规避了半成品BOM定义, 避免不必要的BOM层次扩展。模型在不改变传统BOM定义的基础上, 清晰表述了半途入库的半成品信息。模型具有很好柔性, 可根据产品生产过程特点, 选择定义输入BOM与输出BOM。并方便企业在计划编制、工单下达和物料配送等多个系统中的应用。

摘要：为解决半成品中途入库导致产品装配BOM表述层次深、数据冗余大和在计划编制、工单下达等系统中应用复杂的问题, 本文在分析了已有BOM特点的基础上, 提出了以输入BOM与输出BOM松散耦合方式联合表示装配BOM的方法, 定义输入BOM与输出BOM, 建立了柔性的装配BOM模型。模型可清晰表达产品装配物料组成和中途入库的半成品信息, 简化BOM定义层次和系统应用的计算。最后给出了全新BOM模型在计划编制、工单下达和物料配送中的应用方法。

关键词：输入BOM,输出BOM,装配BOM模型

参考文献

[1]姜丽苹, 史海波, 刘昶.离散制造业中分解BOM与组合BOM模型建立及应用[J].制造业自动化.2010, 32 (3) :3-6.

[2]郭钢, 程静波, 刘飞.产品生命周期中的单/多层BOM表示与应用[J].计算机集成制造系统, 2004, 10 (1) :51-64.

[3]石双元, 张金隆, 蔡淑琴.层次码BOM与指针码BOM转换模型及算[J].华中理工大学学报, 2000, 28 (11) :67.

[4]袁建国, 张国军, 李培根.基于BOM的制造信息系统集成关键技术研究[J].计算机应用研究, 2004, 21 (4) :39-40.

[5]约瑟夫.萧塔纳, 祁国宁, 译.制造企业的产品数据管理[M].北京:机械工业出版社, 2000.

[6]周健, 张忠能.可配置BOM表构造研究及应用[J], 计算机工程, 2004, (30) :530-532.

复合材料装配工艺研究 篇2

关键词：顺切；逆切；劈裂；铰孔

中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0005-02

先进复合材料由于具有高比强度和高比刚度、耐高温、耐腐蚀、重量轻等优良的性能，是最理想的结构材料。复合材料装配工艺中的关键技术是修合、制孔和连接。而孔的质量状态能造成连接部位应力集中，导致结构提前破坏，对连接件的寿命影响极大。

1 研究内容

复合材料装配过程主要包括以下几个方面：修合-制孔（钻孔、扩孔、铰孔、锪窝）-紧固件安装。

2 复合材料的修合

复合材料壁板修合一般采用切割和修磨方法。修合量大时对壁板和蒙皮进行切割，修合量小时采用修磨的方法。

2.1 复合材料的切割

复合材料切割一般包括机械切割、高压水切割、激光切割和超声波切割，在装配生产中常用的方法为机械切割，机械切割包括顺切和逆切。

2.1.1 顺切和逆切

对复合材料壁板进行机械切割时必须采用顺切法，即刀具与壁板相接触处的速度方向和壁板相对刀具移动方向相同，一般不使用逆切法，如图1所示。

2.1.2 切割刀具和切割参数

①切割刀具：金刚石薄片砂轮，规格φ150×φ20×1 mm、φ100×φ20×1 mm，砂轮粒度80 #。

②切割参数：切削速度（V）8～12m/s、进给量（f）均匀。

2.1.3 切割中注意事项

①在切割过程中（包括进刀、切削、中途退刀、切割完毕）刀具均不能停转；

②应均衡用力，切割刀具对零件的压力不宜过大；

③切割时进刀要平稳，切割进给量要均匀；

④复合材料余量的切割必须使用专用刀具进行切割，严禁使用剪刀或用手折断；

⑤若手工切割锯加工不到的部位应该用锋利的锯条锯断；

⑥当余量快切割完毕时，要用手扶住余量部分，以免未被切割部分发生撕裂现象，R角部位在粗切之后，应用细纱布修磨。

2.2 复合材料的修磨

2.2.1 修磨刀具

金刚石柱型砂轮，规格φ5 mm、φ10 mm、φ20 mm、φ25 mm；金刚石锥型砂轮；120#、180#棕刚玉砂布。

2.2.2 修磨中注意事项

①用金刚石砂轮或砂布进行修磨，允许用砂布包在平锉上手工精修操作；

②修磨时必须顺着表层纤维方向进行修磨，禁止垂直于纤维铺层修磨。

3 复合材料的制孔（钻孔、扩孔、铰孔、锪窝）

3.1 钻 孔

3.1.1 刀具及工艺参数

刀具：选用Y330碳化钨硬质合金钻头。

工艺参数，见表1。

3.1.2 工艺要求

在碳纤维复合材料构件上钻孔：

①在碳纤维复合材料壁板上钻∮3～∮12的通孔时，使用硬质合金钻头，推荐转速为800～2 800 r/min，进给量为0.01～0.06 mm/r。钻头几何参数见表1。

②钻孔时，为防止复合材料孔出口面劈裂，一方面当接近钻透时应放慢进给速度，一方面应在孔出口面加垫板支撑，垫板材料为硬塑料板、夹布胶木板或铝板，垫板应与壁板贴严。

③当钻大于φ12的孔时，应采用80～100粒度的金刚石空心钻。为防止孔出口面劈裂，应采用两面钻孔，即先制出中心孔，中心孔径按空心钻的导销定，把空心钻导销插入中心孔内，从零件的一面划至零件厚度的三分之一或一半，再把空心钻从零件的另一面插入在反面将孔钻出。如无法两面钻孔，应在孔出口端加垫板支撑。空心钻结构形式，如图2所示。

在碳纤维复合材料与铝或钛组合的构件上钻孔：

①从复合材料面钻入，可不加垫板支撑，用硬质合金麻花钻按钻铝或钛的转速钻削，直至钻通为止。为防止金属切屑划伤复合材料孔壁，应注意断屑，见图三

如图3所示。

③在碳纤维复合材料与铝组合的构件上钻孔时转速1 500

～3 500 r/min。在碳纤维复合材料与钛和钢组合的构件上钻孔时转速500～1 800 r/min。

3.2 扩 孔

复合材料在制孔过程中，为避免分层和劈裂，通常不进行扩孔。但当螺栓孔在φ6 mm以上时，由于不能一次加工到位，则必须进行扩孔。扩孔要求与钻孔基本一致，为避免复合材料分层和劈裂，扩孔前需在钻出初孔φ3.1 mm后，用φ2.5×120 °金刚石锪钻进行倒角，如图4所示，倒角尺寸应小于铰孔前孔径，按铰孔前孔径用硬质合金钻头进行一次扩孔，再用铰刀铰孔至最终尺寸。

3.3 铰 孔

3.3.1 刀 具

选用Y330碳化钨硬质合金类。

3.3.2 工艺要求

钻孔时应留出铰孔余量0.15～0.4 mm，每级铰削量为 0.1 mm，然后用硬质合金铰刀铰至最后尺寸，推荐转速为500 r/min，铰孔次数，见表2。

3.4 锪 窝

①高速钢电镀金刚石锪窝钻、硬质合金锪窝钻。

②使用硬质合金锪窝钻转速为500～800 r/min，金刚石锪窝钻的转速为800～1 400 r/min。为防止表面纤维劈裂，锪窝钻必须在旋转以后接触工件。

③锪窝深度应用锪窝限位器控制，试锪合格后方可使用。

④孔需要倒角时，用金刚石锪窝钻，倒角转速为500 r/min。

4 安装紧固件

4.1 螺接工艺

①由于复合材料层间强度和压缩强度低以及抗冲击性差，一般只能采取间隙配合，既H8/f8、H9/f9配合；孔与复合材料壁板的垂直度偏差在2 °以内，铰孔后必须用孔垂直度量规检查孔的垂直度；

②除非传力构件外，螺栓的螺纹部分不允许处在孔的挤压部位，既螺纹不允许处在夹层内；为此，在装配中应使用夹层厚度以选择具有合适光杆长度的螺栓；

③装配中，一般采用湿连接，即螺栓涂胶或涂漆后安装。装配中螺母必须在胶的施工期内拧紧。

④沉头螺栓螺栓头不允许下凹，允许螺栓头突出0.15 mm。

⑤高锁螺栓、大底角螺纹抽钉拧断螺母、螺杆后，螺纹不得凹在螺母或套环内，至少应露出螺纹1～2扣；

⑥螺母、螺杆拧断后，应对剪断后的表面进行保护，防止腐蚀；

⑦对沉头螺栓，将0.05 mm厚的千分垫插入间隙时，允许在圆周的40%以内存在间隙，但不应触到头部和杆部的交接处；

⑧多螺栓连接安装时，由于复合材料层间剪切强度低，不宜逐一的将单个螺栓一次拧紧，而应均衡、对称的将所有螺栓分若干次拧紧，直至达到规定的拧紧力矩值。

4.2 铆接工艺

①铆接应尽可能选用压铆工艺，在无法压铆时，应采用冲击力小的铆枪正铆，严禁使用大功率铆枪；

②当铆钉镦头部位为复合材料时，应在镦头形成部位加钛合金垫圈或不锈钢垫圈。

5 结 语

先进的复合材料在国内航空制造业中得到了迅速的发展，但在实际装配中也存在一定的问题。加大研制力度、提高复合材料制造技术是我们的责任。我们必须结合生产实际，深入开展工艺试验研究，不断创新，找到最优工艺方案，将复合材料优良性能最大范围地用于航空产品中。

参考文献：

[1] 王云渤.飞机装配工艺学[M].北京：国防工业出版社，1990.

[2] 陈同安.飞机制造工艺技术指南[M].沈阳：沈阳飞机工业（集团）有限公 司，1996.

装配工艺模型 篇3

随着我国科学技术的不断发展,计算机技术的应用对我国各方面都产生了重大影响,尤其是在制造业方面。;三维CAD技术在上个世纪至今在航空、电子要、汽车等制造业的应用越来越广泛。三维装配工艺模型技术不断地应用到制造业方面是科技发展和行业需求的必然结果。装配工艺设计在工艺设计方面十分重要,三维装配工艺设计中的三维建模是最为重要的技术阶段。三维装配工艺模型的建模方法主要是应用在相关的设计软件方面。

1 三维装配工艺模型基本认识

1.1 三维装配工艺模型研究背景

装配工艺模型方面的研究主要是针对模型的主要内容、具体信息、管理方式以及建模的具体方法。装配工艺模型已经有了很多研究成果,具体包括:基础模型和系统模型。从上世纪计算技术在装配工艺模型的建立方面的引入和应用,到本世纪初期,装配工艺模型的构建方面的具体技术的研发已经迈入了理论应用于实践的具体运用阶段。很多研发人员在基础装配工艺模型的基础上进行研究,经检验通过得出了拥有更加丰富信息资源的装配工艺模型。例如,可以应用于虚拟设定装配情况下的以场景图为基础的模型;模型与仿真紧密联系在一起所研发的面向过程与历史的模型;分为产品、部件、零件及特征层四个层次的产品装配模型;根据装配任务和操作划分装配过程的过程信息模型以及在虚拟环境下进行实体建模等等。目前,在具体工程中的装配工艺建模技术中,仍然存在着不少缺点有待完善。装配工艺模型的相关信息不够详尽和准确,比如尺寸、公差、技术要求等等。装配工艺模型中缺少部分辅助功能的技术工艺,导致在直接得到工艺文件上存在障碍。为了弥补缺失和解决问题,本文介绍了以产品层级构成为基础的装配工艺模型,它包含产品的装配工艺的全部信息,可以实现装配工艺文件的直接生成

1.2 三维装配工艺模型概述

装配工艺设计过程主要有两个:第一、通过建立拆卸工艺模型再映射出粗装模型的粗装设计过程。具体程序是:首先通过调整将相关部件对相应的任务节点进行映射然后建立拆卸模型的结构树,然后根据层次不同由上到下的顺序,拆卸各个任务节点并对其依次拆卸的部件进行具体记录,最后拆卸过程结束得出拆卸模型,对其进行相应的计算映射出粗装配工艺模型。第二、在粗装设计的基础上对其整体进行辅助添加和具体标示从而得到更加优良的精装配模型。精装配工艺模型相对粗装配模型,更加完善,同时囊括了装配的序列路径以及辅助工艺和标注等全面信息,能够实现仿真和直接生成工艺文件的功能。

1.3 三维装配工艺模型介绍

装配工艺模型的任务结构树是由于拆卸过程中任务节点存在的一定不同关系层面的总体结构而产生的,其本身及其映射对象的关联是装配进行序列和具体工艺设计的先决基础。

装配工艺模型的任务节点所囊括的内容有对象、关联任务及工序的各项列表。任务对象列表是作为相关工序进行具体操作对象的顺序表述。关联列表是任务列表有关对象的表述。关联列表的任务是作为前提先于其他部分完成的。工序列表是个系列活动列表,不但包括了各个分部分的详细操作内容,而且分为工步和活动具体工序的。精装配工艺模型主要是包括记录装配的相关信息以及相关辅助工艺和标注信息的添加。标注信息的添加方法主要是通过将其与工步装配列表结合并设置出具体的显示与否的节点,也就是合理的在适当的位置做适当的标注添加。

通常情况下,装配的零部件需要在装配前进行相应的清理、防腐的处理和相关的适配性的检测等等。粗装配设计阶段缺少一些辅助的工艺。而在精装配设计阶段对其进行完善而进行相关的辅助工艺的增加和补充。

2 三维装配工艺模型的建模方法

拆卸工艺模型的第一任务是建立任务的结构树。拆卸工艺模型是通过拆卸部件得到的。通过拆卸工艺模型的映射得到粗装配工艺模型。本着先拆后装的原则,在任务节点固定的情况下,将任务中的工序进行逆序调整,对相同的活动中的连续活动逆序,并且对位置变换矩阵进行逆向求证,这样就得到了粗装配工艺模型。

粗装配工艺模型相对来说,对工艺信息的全面性方面有所欠缺。精装装配工艺模型相对完善一些。具体完善主要是通过增加辅助工艺、同步和增加信息标注的方式来实现的。

第一、增加辅助工艺需要在后续改良阶段及关键位置和重点对象进行。首先对增加的对象进行选择和增加一些预处理方面的程序,然后将所选部分添加到辅助列表中。对列表中的具体对象和其相关的辅助信息进行标注、记录和说明。

第二、首先对具体工艺标注进行列表添加,然后根据顺序的不同进行具体的演示、标注和拆卸并保证整体的合理性。演示拆卸活动可以分成多个部分进行。每完成一个自动认为其在编辑状态。工作人员可以在这个状态下进行信息的标注。另外,工作人员要对标注的出现和隐藏的节点进行具体的明确。

第三、装配工艺模型建立和设计的过程中存在大量的信息数据以及其中相对比较复杂的联系,因此,需要合理地安排其管理的工作和流程。建模过程中的数据走向流程的主要内容包括过程中信息的产生和后期的管理的具体方式,包含资源、信息、规则、模型、装配工艺等方面的数据库。

3 结语

本文从装配工艺设计的历史背景和以往发展过程出发,对三维装配工艺模型的数字化建模方法的应用进行了分析和研究。具体产生了装配设计的概念、三维装配工艺模型的大致分类和主要内容以及对数字化建模方法在三维装配工艺模型中的实际应用进行了阐述和介绍。三维装配工艺数字化建模方法的信息完整性和实用性有效提高设计人员的工作效率,在未来的发展中,其应用范围和作用会越来越好。

参考文献

[1]叶盛,唐家霖,鲍劲松,黄卫东.基于MBD技术的三维装配工艺系统构建及应用[J].排灌机械工程学报,2015(02):179-184.

开目发布三维装配工艺规划软件 篇4

近日，开目公司正式发布了开目软件2014年新品——开目三维装配工艺规划软件KM3DCAPP-A V2014。据悉，开目公司早在2002年就开始了基于3DCAPP的前瞻性研究和产品研发，持续关注用户企业的需求，不断完善产品功能和性能。KM3DCAPP-A V2014是自2011年3月KM3DCAPP-A V4. 0推出以来的第三次正式对外发布。相较2012年5月发布的KM3DCAPP-A V5.0，KM3DCAPP-A V2014在产品功能和整体性能上得到了更进一步完善，不仅可以满足更加复杂的机电产品三维装配工艺规划，而且提供了从三维数据集成、工艺设计、工艺管理到可视化工艺下现场的整套三维工艺解决方案；实现了无缝的三维数据集成、支持CATIA、NX、Inventor和Solidworks等三维CAD软件的最新版本以及模型结构PMI信息的导入，支持多级多层次复杂产品级工艺设计，增加了复杂装配动作定义以及各种变形装配等功能，更好地支持了复杂环境的装配结构管理和装配工艺设计；同时还新增了可视化的3D工序规划、内置基本工具量具3D模型库以及动作库、音频视频注解、三维文本工艺图解和可视化的复杂产品变更等功能。

装配工艺模型 篇5

随着计算机技术的发展,产品数字化装配技术是数字化装配系统的基础,所建立的装配模型的好坏直接影响到整个数字化装配系统装配的质量。基于此,产品装配模型的研究受到越来越多学者的关注,南风强等研究了面向精度的数字化产品装配模型,在研究零件特征的公差信息表达基础上,建立了面向精度的产品层次装配模型,实现了装配环境中产品装配尺寸链的自动寻找[1]。杨洪君等基于装配语义等装配特征,提出了topdown设计的产品装配模型,并开发了原型设计系统[2]。张应中等基于产品装配对象的分析,提出了面向对象的产品装配模型,并将该模型应用与实际的软件系统中[3]。王俊等在层次结构模型的基础上,提出了一种表达式二叉树装配模型,通过中序遍历该树可得到装配表达式,运用自动装配技术结合装配表达式蕴含的装配信息,可快速、高效的完成装配[4]。在机械产品装配工艺过程中,存在大量的具有相对固定装配特征的产品,如标准件等,对于这类产品的装配过程,装配形式单一、步骤烦琐。基于此,本文将利用现有的三维建模系统,例如CATIA,UG等,设计一种基于产品装配特征的装配模型,针对具有相对固定装配特征的装配产品,开发专用的自动装配系统。

1 基于特征的装配模型

对于每一个装配模型应包含若干个零组件以及各零组件之间的装配关系,为方便模型的管理,将装配模型分为C O M P O N E N T级和P A R T级两个层级,C O M P O N E N T级的功能主要管理模型的装配信息,PART级的功能主要管理用于装配的产品的信息且可以包含下一级的子装配模型。装配模型中的装配关系用于解决零组件之间的相互装配关系和相对位置的求解机制。在本文建立的装配模型中,通过装配关系处理机和装配特征处理机来解析,并通过预先设计的装配特征匹配原则和相互关系求解规则求解组件之间的相互装配关系和相对位置关系,所有的装配关系和处理机通过装配关系知识库进行管理,如图1为所描述的装配模型的层状结构。对于该装配模型的结构中,对装配特征的表达、装配空间位置的确定以及装配特征之间关系的描述和管理如下:

1.1 装配特征的表达

针对每一个装配模型,首先要解决组件之间商用软件开发装配模型,所以模型中的PART级的产品模型表达是基于现有的商用软件,可以通过商用软件表达PART级产品的几何数据、制造特征数据、尺寸以及公差等。

对于COMPONENT级产品信息的表达,采用面向对象的编程方法,编写了虚拟的基础类结构Component,该类中包括了PART级产品的公共数据以及PART产品和装配件之间的装配信息,装配模型的数据结构如图2所示。其中Assembly和Part是Component的集成类,他们同样包括公共数据和各零组件的特殊数据。如图2所示的数据结构中不仅记录了与下一级几何实体相关联的装配关系,这些装配关系可用于装配规划以及装配的动态分析,而且通过Mate Feature对象记录了产品和子装配产品之间的装配关系,对象Virtual Bind包含了相关的装配特征数据,并能表达任意两个组件之间的关系,所有的Virtual Bind对象通过其所在的装配模型来管理。

1.2 装配位置的确定

本模型提供了两种装配位置的确定方式,一种方式跟通用的装配模型中装配位置的确定方式一样,采用计算装配后各产品的空间坐标的方式确定其空间位置关系,其中,各产品的空间位置关系可通过商用软件的二次开发接口获得。另一种通过装配模型中零组件的相对位置关系确定,通过对零组件的装配特征进行约束来确定其空间位置,对于零组件的装配特征可以通过用户交互的方式确定,对于一般的装配模型,其装配特征都是简单的几何特征,如点、直线、平面、球面、圆柱面、圆锥面、圆环面,对于这些装配特征的装配关系包括相对、贴合、相离、对齐等。所有的约束方程可以通过装配条件获取。另外,为求解这些装配约束关系,分别构造了一个旋转矩阵和平移矩阵分别表示装配零件的旋转和平移运动[5],采用这种方式来确定装配件的空间位置关系比利用计算空间坐标的方式更方便,效率更高。

1.3 装配特征之间的关系

如上所述,在机械装配工艺过程中,装配关系可表达为各装配特征之间的配合,如,轴和孔之间的装配,可以表达为圆柱孔特征和圆柱面特征之间的配合,通过这种特征之间的配合方式可以完全表达各组件之间的装配关系。如上提出的各装配特征,与之相对应的装配特征相对固定,在构建装配系统的过程中,通过建立装配特征专家库的方式,预先对各装配特征进行定义来确定各装配特征之间的装配关系,各装配特征之间是否具有装配关系的判断标识如表1所示,其中数字“1”表示两特征可装配,数字“0”表示两特征不可以装配。本文通过对比的方式,在类结构ASMRelation中,存储各特征之间的装配关系判断标识,并通过ASMRelation Expert方法来完成对各装配特征的搜索和比较。通过专家库的方式来首先完成判断两装配特征是否可以进行装配,可大大降低装配约束矩阵的维数,提高求解效率。为了便于计算机识别与计算,将对具有固定特征的装配产品的特征进行标识,方便在随后的装配特征检索与匹配。

2 基于特征的装配过程分析及其软件系统开发

通过如上所建立的装配模型,本文将通过基于特征的标准件自动装配过程分析装配模型的应用。螺钉、螺母、销这类标准件,在产品的三维设计过程中,经常用于装配中,其交互约束过于频繁,设计效率低,且容易出错。为了提高装配效率,利用本文的装配模型开发了标准件自动装配系统。

对其装配过程分析如下:标准件的装配相对比较固定,对各标准件上预先定义装配特征,并对其进行标识,存入数据库中。在进行装配前,用户需首先提取主装配体,将主装配体中对的各种信息存入装配模型的数据结构中,主装配体可对应数据结构中的COMPONENT级产品和PART级产品,通过对象Virtual Bind提取主装配体中的装配特征,用户通过交互的方式选取需要装配的标准件种类,提取预先定义的标准件的装配特征,通过ASMRelation Expert方法将主装配体中的装配特征与标准件中的装配特征进行匹配,将不可匹配的装配特征以及与之对应的标准件进行剔除,在匹配结束后,用户需要输入更多的约束,如装配装配特征的几何尺寸以及公差要求等精确选择以及定位标准件,并将装配好的标准件实例化在主装配模型中,这样整个标准件的装配过程结束。

本文结合企业的实际需求,针对常用的标准件、组合件,通过对其装配过程进行分析后,基于UG/OPEN API开发了标准件的自动装配系统,如图3所示。

3 结论

产品的装配设计是一项复杂的设计活动,针对特定的产品,研究其装配设计模型,对于提高产品的设计效率有较大的帮助。本文针对装配特征相对固定的产品的装配过程进行了分析,提出了基于特征的装配模型,分析了该模型的装配过程,最后开发了标准件的自动装配系统。此外,该装配模型同样适用于装配特征相对固定的产品,如企业常用的组合件等,对于特定的产品,能较大的提高产品的装配效率,为实现产品的数字化装配提供一种新的思路。

摘要：本文结合装配工艺过程的特点,定义了一种基于特征的装配模型,并对装配模型的表达及其装配过程进行了详细分析,结合具体的产品,开发了基于该装配模型的自动装配系统。

关键词：自动装配,装配模型

参考文献

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[4]王俊,黄翔,李迎光.基于装配模型的快速设计方法研究.中国制造业信息化,2006,35(1):28-35.

浅谈电缆装配工艺 篇6

1.1 导线加工

预加导线 (下线、打印字号、剥头、捻头、浸锡) →布线 (穿外护套或防波套) →焊接或压接连接器接线端子→外护套处理→连接器尾部封装处理→电缆标识→电缆测试

1.2 电缆线加工

预加电缆线 (下线、剥外护套、挑屏蔽层、剥头、捻头、浸锡) →布线 (穿热缩管) →焊接或压接连接器接线端子→外护套处理→连接器尾部封装处理→电缆标识→电缆测试

2 电缆装配工艺关键工序

2.1 通过对电缆在装配过程的研究分析及调试过程中出现的故障, 电缆加工的关键工序为接线端子连接的可靠性、连接器尾部封装处理等, 生产中应注意以下几个方面:

2.1.1 剥护套的方式与连接器尾夹直径相关。

连接器尾夹直径太大, 而导线直径太小时, 需将电缆护套轴向刨开, 焊接端子时将护套向外翻转, 焊接后将护套翻回来, 剪掉部分护套, 外套热缩, 增加厚度保证压板将电缆压紧;若连接器尾夹直径太小, 而导线直径太大时, 需将电缆护套剥掉, 导线上外加棉线或外套热缩, 依据不同情况而选择, 保证压板将电缆压紧。

2.1.2 剥护套的长度是根据连接器尾部夹板与连接器头部焊接端子的距离, 一必须保证端子焊接操作时导线的分离距离, 二连接器尾夹直径大于导线直径, 护套垫在连接器尾夹内;连接器尾夹直径小于导线直径, 护套紧随连接器尾夹后面。

2.1.3 导线剥线长度, 端子为压接方式时, 对导线加工要求较高, 要根据压接端子的尺寸作要求, 芯线剥头太短, 易造成拉拔力减小, 芯线剥头太长 (特别是插孔) , 连接器对插的插针插不到插孔的底部, 影响连接器对插时的接触性能。

2.2 接线端子的连接工艺

连接器和导线连接形式分为焊接和压接两种形式。

焊接型连接器的接线端子是与连接器为一体的, 其接线端子多为杯状形式, 焊接时要求导线一定要插到杯底焊接, 并在每个端子连接处套绝缘套管, 以防止与其它端子短路, 这种连接方式优点是简便易操作、易维修, 缺点是存在虚焊。

压接型连接器的接线端子是与连接器分离的, 是通过插针或插孔的插入成为一体。这些接线端子通过压接工装与导线紧密压接在一起。每个压接端子压接的线径有一定的规格范围, 同样的接线端子, 导线太细, 压不紧导线, 导线太粗, 压不住导线, 拉拔力达不到要求, 造成导线从端子中拔出。不同线径的导线压接后的拉拔力要求不同, 压接太紧, 导线易断, 压接太松, 导线易拉出, 影响压接拉拔力, 使连接器在使用中存在质量隐患。

压接方式的优点是生产效率高, 操作成本低, 不污染环境, 缺点是针/孔只能压接一次, 维修不方便。

3 电缆护套端口的处理工艺

3.1 电缆护套的种类

在电子设备中电缆束往往需要穿套护套以保护线束, 同时使线束整齐、美观。电缆护套种类很多, 聚氯乙烯套管、波纹管、螺旋管等, 锦纶丝线编织套由于其轻便、易伸缩、防静电等特性被广泛用作低频电缆护套。

3.2 电缆护套端口的处理工艺

不论什么护套, 在穿套完后都要对护套端口进行处理, 通常有以下几种方法:

3.2.1 用棉线将护套末端进行紧密缠绕, 缠绕宽带为线束直径, 再用一种胶在线宽上涂抹。

3.2.2 用棉线或锦纶线对护套末端进行紧密缠绕, 不涂抹任何胶, 用热缩管进行收紧封口。

3.2.3 用绝缘粘胶带对护套末端进行紧密缠绕, 由于这种粘胶带有一定弹性, 在缠绕时边缠绕边将胶带拉长。使其能有效紧密缠绕在导线束上, 并用热缩管收缩紧固。

3.2.4 用线卡将护套末端扎紧。主要用于聚氯乙烯套管的护套。

4 电缆屏蔽层接地工艺

电缆和连接器是漏出和漏入电子系统的主要电磁干扰源, 对整机电磁发射电平的高低举足轻重, 屏蔽电缆的屏蔽层多种多样, 最常见的是金属丝网形式的屏蔽层。金属丝的屏蔽效果随着编织密度的增大而增大, 因此我们经常选用带有金属编织网的电缆或信号电缆束加套防波套来抑制电磁干扰, 电缆屏蔽层接地工艺就成为关键技术问题。

电缆屏蔽层接地, 根据不同连接器及使用环境有不同接地方法。

4.1 电缆屏蔽层接地工艺方案Ⅰ

将屏蔽层翻转, 抽出部分金属丝, 转接AVR-0.35mm2黑色导线, 并在导线另一端头焊接单耳焊片, 然后将单耳焊片用尾夹螺钉固定在连接器上或连接在机箱外壳上, 对于剩余金属丝, 用热缩管保护并加热缩管。

该方案具有良好的接地性能, 确定合适的接地长度, 以及绑扎方式和选用合适的热缩管规格是该工艺方案的关键。

4.2 电缆屏蔽层接地工艺方案Ⅱ

直接将电缆尾夹紧固在电缆屏蔽层上。这种方式要求线缆束直径大于连接器尾夹直径。将屏蔽层修剪整齐, 并均匀翻转, 保持其原有编织纹理, 用绝缘粘胶带将屏蔽层端头金属丝缠紧, 并套热缩套管。注意要留出一定宽度的屏蔽层, 以便连接器尾夹直接紧固在屏蔽层金属表面。

4.3 电缆屏蔽层接地工艺方案Ⅲ

对于许多插座型连接器, 不带尾部附件, 在接地时, 将屏蔽层转接AVR-0.35mm2黑色导线, 并在导线另一端压接端子后, 端子插入插座的外壳内 (或将导线焊接到插座引脚) , 插座对插到插头后, 通过插头的一个引脚接入机箱外壳接地。

5 尾部装配工艺

5.1 电缆尾部封装材料

电缆尾部封装通常采用填充裹敷材料, 填充材料多种多样, 以往选用毛毡、聚氯乙烯套管、棉线等, 现有一种硅橡胶皮, 因其柔软富有弹性, 防静电特点, 是一种较好的裹敷材料。

5.2 填充材料的裹敷形式

填充材料的缠裹与连接器尾夹的结构形式相关, 缠裹的厚度要使连接器尾夹加紧电缆, 从而保护连接器内的焊接点不受外力拉伸, 并且缠裹的厚度要封住连接器尾部的直径, 保护焊点不受外部介质的影响。

5.2.1 将电缆 (护套) 放入连接器尾夹处, 紧固连接器尾夹螺钉, 夹紧电缆。适用于电缆外径略大于连接器尾夹直径。

5.2.2 将电缆护套剥去, 内导线上缠棉线或套热缩管, 放入连接器尾夹处, 紧固连接器尾夹螺钉, 加紧电缆。适用于电缆外径过大于连接器尾夹直径。

5.2.3 在电缆 (护套) 上缠棉线或工业毛毡, 放入连接器尾夹处, 紧固连接器尾夹螺钉夹紧电缆。适用于电缆外径小于连接器尾夹直径。

6 结束语

装配工艺模型 篇7

机械产品的装配规划是机械产品生产的重要组成部分。据有关统计, 在产品的生产过程中, 大约1/3左右的人力及产品生产制造总工时的40%-60%被用于产品的装配过程, 装配成本占总生产成本的50%左右, 因此提高装配规划的效率和品质成为了装配规划的研究重点[1]。

传统的装配规划忽视了对以往成熟产品装配规划经验的借鉴, 同时, 装配规划过程中需要确定紧固连接件的工具、检测装配精度的量具以及一些标准的装配操作规范, 这些工作需要查阅机械设计手册或是行业规范, 但查阅过程繁琐、时间耗费大, 而且易出现人为错误。近年来, 由于人工智能的发展, 人们越来越重视对经验知识的应用, 知识这一概念也被引入到了装配规划的研究中, H.K.Tonshoff[2]等提出了一种基于知识的自动装配序列规划方法、X.F.Zha[3]等建立了一个集成的基于知识的装配序列规划和评价系统。KAPSS、Jiannan Zhou[4]等开发了装配规划的原型系统, 其基于知识的装配规划系统主要以基于产品装配特征[4]的规则类知识为依据并结合算法进行装配规划, 体现了规划的智能性和高效性, 但由于规则类知识少且不易表达, 导致规划方案往往不能满足现实要求, 缺少实际的装配生产指导意义。本文将提出面向装配规划的机械产品装配工艺知识管理系统, 该系统主要对面向装配规划的装配工艺知识进行收集、表达和存储, 形成了装配实例知识库、装配资源使用知识库和基本装配工艺知识库。通过知识库的积累并结合人的逻辑推理能力, 可以为装配规划提供更全面、更有效的指导。

1 面向装配规划的装配工艺知识

装配规划的主要工作包括产品装配单元划分、产品装配工序确定和产品装配资源选择三部分内容, 完成这三方面装配规划工作所需的知识构成了面向装配规划的装配工艺知识的组成部分。装配单元确定知识是对产品进行套件、组件和部件等装配单元确定, 选择装配单元基准件, 从而进行分层分级装配的知识;装配工序确定知识是确定零部件装配顺序、确定工序内容、制定装配操作规范的知识;装配资源分配知识是确定各工序所需的工具和量具的知识。由于装配工序中很多装配操作是标准的, 普遍适用的, 因此将标准的装配操作知识单独提出, 构成基本工艺知识, 为装配操作规范的制定提供辅助。

1.1 装配单元确定知识

装配单元[6]是由多个零件或部件通过配合、连接等关系组成的一个不可自发分离的子结构, 而且这个子结构不影响原装配体中其余零件的装配。配合关系是装配特征之间的配合方式, 如平面配合、柱面配合和锥面配合等, 而装配特征[5]是零件表面上参与装配活动的区域, 主要由形状特征、材料特征、运动关系和位置关系组成。连接关系是用于定位和传递零件之间的几何约束的结构。若干相同类型的连接件同其所连接的普通零件以及相应的附件所组成的集合称为一个连接组件。

通过以上分析得出装配单元主要取决于装配基准、配合关系和连接方法三方面。

1.2 装配工序确定知识

装配工艺过程[7]是装配人员按照产品的装配顺序, 通过一定的装配操作, 按照指定的装配路径并在保证装配精度要求的情况下高效率、高品质的完成产品装配的过程。装配顺序是装配工序中各零部件进行装配的次序, 是产品装配的重要依据。如果装配顺序选取不恰当, 将致使装配操作不断重复, 造成装配一次成功率降低并极大的浪费装配资源, 延长产品的开发周期, 直接导致成本的增加。装配操作是指将零部件组合在一起而进行的清洗、定位、连接、调整、修配、检验等操作。

装配工序划分是将装配工艺过程划分为若干个阶段, 以保证装配生产的平衡, 提高生产效率。

由上可见, 装配工序确定主要取决于装配顺序、装配操作、装配夹具、装配路径四个方面。

1.3 装配资源使用知识

机械产品装配规划中使用的装配资源主要由工具、夹具和量具组成。工具的选择主要根据螺纹紧固件的类型及其公称直径和装配现场拥有的工具资源确定。量具的选择主要根据装配精度要求及装配现场拥有的量具资源确定。由于机械产品的装配过程中使用的夹具基本上因产品不同而不同, 很少能重用, 因此本文中将夹具认定为与具体产品零部件相关的属性, 而不将其包括在装配资源中。

1.4 基本装配工艺知识

基本装配工艺知识是指一些标准操作规范, 这些操作规范不会因为产品的不同而发生变化, 而只与具体的装配操作相关。这些装配操作规范包括清洗、防松和胶接。

清洗是为保证装配品质及装配工作的顺利进行, 对待装配的零部件进行的操作。对于不同的零部件材料采取不同的清洗方法即选择不同的清洗参数。

螺纹连接在冲击、振动和变载荷作用下可能自松, 因此要根据具体的产品使用环境及现场条件选择合适的防松方式。

胶接是工艺简便, 不需要复杂的工艺设备的连接操作, 但是合适的胶接剂组分、固化压力、固化时间、固化温度的选择对胶接品质至关重要。

2 基于本体的装配工艺知识表达

知识表达的方法多种多样, 使用较多的知识表示方法[8]主要有:谓词逻辑表示法, 产生式表示法、框架表示法、语义网络表示法、面向对象表示法、基于本体的知识表示法等。本体作为构建描述领域知识模型的方法论[9], 它对领域内的概念模型进行了明确说明, 而且可以支持粒度小、语义复杂的概念模型创建, 这些特点正适合表达有不同细节需求的装配工艺知识。基于本体的表示方法对知识表示语言中的建构和约束作普遍的、无歧义的语义解释, 可以保证支持本体的不同使用者之间进行语义层面的信息共享和互操作, 同时, 作为本体描述语言的OWL[10]可以方便的映射到数据库, 为本体的存储提供了方便。因此本文将采用基于本体的知识表达方法来构建装配工艺知识。

基于本体概念的装配工艺知识构成图如图1所示, 由装配单元、装配工序、装配资源和基本装配工艺四个本体组成, 每个本体又划分为若干粒度不同的下级本体。

a) 装配单元知识本体

使用零件和连接组件这两种最基本组成单元来描述其构成, 任何装配单元都是通过连接组件将零件连接起来形成不可自发分离的装配结构, 装配单元的特征由零件的特征形成, 零件的形状特征和材料特征是零件独立的特征, 它只与零件本身有关, 而零件的运动关系、位置关系和装配精度是零件之间的特征, 它由多个零件共同决定。零件特征构成了装配单元的结构特点, 也是装配工序规划的出发点。

b) 装配工序知识本体

由装配顺序、装配操作、装配路径描述, 装配顺序确定装配单元中零件或连接组件的装配秩序, 装配操作决定将两个零件装配在一起进行的各种操作如先定位再连接, 装配路径确定装配操作的方向。对于装配工序中所需使用的装配资源将单独在装配工装中进行描述。

c) 装配资源知识本体

装配资源知识本体由装配工具和装配量具组成, 装配工具是紧固连接件时需要使用的资源, 装配量具是保证零件装配精度时使用的资源。

d) 基本装配工艺知识本体

基本装配工艺知识本体是标准操作规范的描述, 对于某类型机械产品的装配, 主要考虑防松、清洗、胶接三类常用基本工艺。防松工艺主要用于螺纹连接件, 即在有螺纹连接件而且有防松要求时就需要相应的防松操作规范。清洗工艺主要用于零件或连接组件装配前操作, 具体清洗工艺的选择要取决于零件类型和污染物的种类及污染程度。胶接基本工艺的选择要根据被连接件材料、连接要求及环境决定。

3 装配工艺知识管理系统实现

3.1 系统架构

本文建立的装配工艺知识管理系统体系架构如图2所示。装配工艺知识管理系统主要对装配实例知识、装配资源使用知识和基本装配工艺知识进行管理, 建立了面向装配规划的装配工艺知识库, 以提供给用户进行知识重用, 其中装配实例知识由装配单元确定知识和装配工序确定知识描述。以面向装配规划的装配工艺知识库为基础, 该系统提供了装配实例检索、装配资源检索、基本装配工艺检索和装配工艺知识录入界面, 实现了用户对相应知识的管理。装配实例知识的管理将产品的装配过程进行管理, 以供工艺规划人员规划相似产品时进行查询、学习和借鉴, 提高装配规划效率;装配资源使用知识的管理将螺纹连接件或装配精度对应的装配资源进行管理, 便于工艺规划人员快速查询, 得到符合实际的需要使用的装配资源。基本装配工艺知识管理对防松、清洗、胶接工艺知识进行管理, 为工艺规划人员提供标准的装配操作规范。

3.2 面向装配规划的装配工艺知识应用

以台钻Z4006-A主轴箱部件装配工艺规划为例说明装配工艺知识管理系统的应用。对于主轴箱部件, 装配工艺知识管理系统的辅助规划主要分为三个层次, 一是辅助装配工序确定;二是确定需要使用何种装配资源;三是确定标准操作规范。

在规划台钻Z4006-A主轴箱部件装配过程前先学习以往相似产品装配过程, 可以通过装配实例知识检索得到如下相似装配实例, 通过学习借鉴来辅助Z4006-A装配工序确定, 如图3 (a) 。台钻Z4006-A主轴箱部件中采用了M5×25的开槽沉头螺钉连接刻度板和主轴箱, 因此需要确定紧固该螺栓的工具, 可以通过装配工具检索辅助确定装配工具资源使用, 如图3 (b) 。主轴箱部件中垫块的装配有平行度为0.1 mm的精度要求, 因此要确定测量其装配精度要求的量具, 可以通过装配检索辅助确定装配量具资源使用, 如图3 (c) 。由于主要轴箱部件使用过程中存在振动, 因此需要对起连接作用的开槽沉头螺钉进行防松, 通过防松工艺检索确定合适的防松标准操作规范, 如图3 (d) 。

通过利用系统提供的装配工艺知识, 并结合三维装配过程规划软件, 最终实现台钻Z4006A从装配工序规划到装配资源使用再到基本装配工艺应用的辅助规划, 形成装配技术要求等文字信息和三维装配过程动画为一体的装配工艺文件, 图4所示为主轴箱部件的装配工艺指导界面。

4 结论

装配工艺知识在装配规划过程中具有重要的作用, 需要进行规范的管理以使这些知识得到重用。基于本体概念构建了装配工艺知识体系, 形成了包含装配单元、装配工序、装配资源和基本装配工艺等知识为主体的装配工艺知识库, 开发了面向装配规划需求的装配工艺知识管理系统。结合台钻Z4006A的装配规划为例, 说明了装配工艺知识管理系统中各主要知识模块的使用, 为快速形成装配工艺指导文件提供有力支撑。将来的工作需要对装配工艺知识库进行扩充, 形成更多的知识容量;另外, 如何在三维装配规划中实现知识的主动推动, 更好的为三维装配提供知识服务也是一个研究方向。

摘要：分析了机械产品装配规划所需知识, 利用本体方法建立了装配工艺知识本体。并构建装配工艺知识, 建立了面向装配规划的装配工艺知识库。以知识库为基础并结合用户界面, 建立了面向装配规划的机械产品装配工艺知识管理系统, 通过应用实例说明并验证了系统的工作过程及其有效性。该知识管理系统可为快速形成装配工艺指导文件提供技术支撑。

关键词：机械产品,装配规划,工艺,本体,知识库,管理系统

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焦化设备的装配工艺探讨 篇8

1 确保焦化设备装配精度的工艺方法

通常而言, 零件精度越高, 装配精度也就越高, 但是在提高零件精度的同时, 也增加了一部分生产成本。从某种程度上而言, 装配精度不仅与零件精度有着密切的关系, 与装配方法也有着一定的关系。具备合格精度的零件之后, 如果装配方法不当, 那么也会生产出不合格的产品。在达到装配精度要求的基础上, 保证装配方法的合理, 是确保产品质量的重要条件。

1.1 完全互换法

为了确保装配工作的有序进行, 对一些标准件、精度要求高的零部件而言, 可以通过完全互换法予以装配。也就是说, 在装配尺寸链中, 任何一个合格零件在装配时, 不需要进行选择、修配、调整, 就能够达到装配精度要求。在大量生产过程中, 对零件互换性的要求比较高, 装配的时候, 就可以选用完全互换法。其优势主要为:装配工作比较简单、工人技术水平要求较低、生产效率比较高;具有稳定的装配时间定额、可以组织协作、流水作业;同时为维修工作提供了一定的便利条件。其劣势主要为:要求零件技术较高、零件加工难度大, 并且当装配尺寸链中环节比较多的时候, 难度将会更大, 甚至出现无法加工的现象。

1.2 选择装配法

选择装配法指的就是将装配尺寸链中各环节公差放大至经济可行的范围, 之后选择适合零件展开装配, 进而达到装配精度要求。此种装配法主要包括三种形式:直接选配法、分组互换法、复合选配法。首先, 直接选择装配法主要就是工作人员从众多待配零件中, 选择恰当的零件进行装配。此种方法的优势就是, 不需要对零件进行分组, 但是需要较长的选择时间, 并且装配质量主要由工作人员技术水平决定。其次, 分组互换法主要就是将各环节公差扩大几倍, 通常是3-6倍, 之后按照经济公差进行加工与互换装配。最后, 复合选配法指的就是直接选配法与分组互换法的结合, 也就是, 事先分组、测量零件, 之后进行对应的选配, 达到装配精度要求。

1.3 修配法

当封闭环精度要求比较高, 并且环节比较多的时候, 可以利用互换法进行装配, 产生的环节公差比较小, 增加了产品加工难度, 同时对经济性产生了一定的影响, 可以选用修配法进行装配。也就是, 按照经济公差精度进行各组环制造。选定一个组环作为修配环, 在实际装配中, 对此组环进行修配, 进而达到装配精度要求。通常而言, 修配件需要选择一些装卸便利并且容易修配, 不会影响其它配件的零件。修配法主要包括三种:其一, 单件修配法, 指的就是选定一个固定零件进行修配, 确保产品的整体装配精度。其二, 就地加工修配法, 指的就是在机床制造中, 运用“自己加工自己”的方式, 确保产品的装配精度。其三, 合并加工修配法, 主要适合应用在单件、小批量制造过程中。

1.4 调整法

对装配精度要求较高, 或者无法使用完全互换法展开装配工作的时候, 可以利用调整法对超差部分进行一定的补偿, 进而满足装配精度要求。在大批量制造中, 可以选用更换不同尺寸大小的环组, 或者调整环组位置, 实现装配精度要求。调整法主要包括四种:其一, 固定调整法。选择一个或者几个零件作为调整环, 结合装配精度要求, 明确零件尺寸, 进而确保封闭环精度。其二, 可动调整法。选择一个或者几个零件作为调整环, 结合装配精度要求, 对其位置进行改变, 如移动、旋转等, 进而满足装配精度要求。运用此种方法进行调整的时候, 不需要进行拆卸, 在大批量制造中得到了普遍的应用。其三, 误差抵消调整法。利用一些组环大小、方向, 实现相互抵消, 在增加组环公差的同时, 也确保了装配精度。其四, 合并调整法。主要就是利用调整法减少组环数量, 进而增加组环公差, 同时确保了装配精度要求。

2 焦化设备装配过程中的工艺要求

以焦化设备捣固机为例。因为捣固机的作业环境相对较差, 存在着一定的震动, 因此, 在设计螺栓联接处的时候, 需要考虑防松处理。在导向装置螺栓中, 设置两条焊接挡块防松。在考虑成本、强度、外观的情况下, 不影响质量时, 可以适当减少挡块数量, 进而达到节约成本的目的。捣固机输出轴位置, 属于齿轮传动附件, 也是提锤动力的主要传递部分, 因为两根输出轴的三对齿轮是互相咬合的, 要想保证两轴的平行及齿轮的一致, 就需要具备较高的精度。因此, 在进行装配的时候, 需要对轴承座进行定位, 保证其达到要求精度。

3 结语

总而言之, 在设备设计过程中, 一定要保证零件尺寸、公差与技术水平的标准, 并且对零件尺寸、公差进行核对, 保证其符合装配要求。同时, 在选择装配工艺的时候, 一定要明确各种工艺方法的适用范围和优缺点, 这样才可以保证装配工作的顺利完成, 达到相应的精度要求, 从而提高生产效率。

参考文献

浅谈重型机械产品的装配工艺设计 篇9

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的變换：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。

3.结束语

基于三维模型的装配关键技术分析 篇10

(1) 虚拟装配。在三维CAD环境下建立零部件三维模型, 并以“搭积木”的形式组合起来, 形成装配体的三维模型。 (2) 精度分配。装配信息的完整准确表示是装配序列正确生成的先决条件。由于在装配体零件构形时只考虑了实际尺寸, 而对零部件的公差、精度要求并无体现, 所以在这一环节要根据装配尺寸链进行精度的分配, 充实装配体的实体信息。精度分配是进行产品装配的基础。 (3) 装配序列规划。在产品的装配过程中, 装配同一产品可以采用不同的装配顺序, 这些不同的装配顺序形成了不同的装配序列。 (4) 干涉检验。在装配完毕以后, 为了保证装配模型的有效性, 必须检查装配体各零件之间是否有干涉。选中整个装配体, 并将重合情况视为干涉, 开始进行干涉检查, 由于数据量比较大, 系统需要等待一定时间, 在干涉检查完毕后, 系统会将发生干涉的零件及干涉体积显示出来, 以供设计人员寻找干涉地方和进行零件几何形状的修正。 (5) 装配序列评价。装配序列的评价针对所有的可行装配序列, 依据某种评价标准, 对影响装配序列的各种因素进行评价, 筛选出较好的装配序列。

2 装配关键技术

2.1 装配精度分配

任何产品都是由许多零件和部件组成, 装配精度就是组成产品的零、部件装配后实际几何参数与理想几何参数的符合程度, 它通常是根据产品使用性能、使用效果、精度和寿命等综合指标来确定的。装配体的质量要求, 包括装配体的性能指标、工作效率、几何位置精度、传动精度和使用寿命等。

在装配中应对装配精度进行两方面分析:一是功能性分析, 即分析和确定对装配体的功能起关键作用的关键尺寸, 其目的是对一个或多个功能尺寸生成装配尺寸链, 进而进行公差的分析;二是装配性分析, 根据装配时零件间的配合情况调整配合公差等级, 合理分配公差, 保证零件能够成功配合装配在一起并符合装配质量要求。

2.2 装配序列规划

按照某些装配序列, 可以较顺利地组织装配, 最终达到设计要求。而由于各种原因, 有些装配序列的采用不能达到指定的装配目标。装配序列规划就是在给定产品设计序列的条件下, 找出那些合理、可行的装配序列, 并从中选取最优的序列, 按照这样的序列, 可以达到预期的装配目标。

装配序列是决定装配过程的复杂性和可靠性的重要因素, 利用产品设计中的数字化信息, 用计算机生成产品装配序列, 选择适合装配环境的较好的装配序列, 对于改进产品设计、设计装配系统 (装配单元或装配线) 、确保装配可行性、提高装配效率、降低装配成本、缩短产品的开发周期具有非常重要的意义。利用计算机进行产品装配序列规划, 可以弥补产品设计者经验的不足, 形成统一的评价标准, 避免由于遗漏好的装配方案而造成装配成本与时间的浪费。对复杂的产品装配, 可以从所有可行装配序列中找到最佳方案, 同时产品设计者可以根据装配序列规划反馈的信息改进设计。

2.3 影响装配序列规划和评价的因素

在只考虑几何约束的情况下, 一个产品往往存在一个或几个可行装配序列。分析影响装配序列规划的因素不但可以在装配工艺制定时就给予相当关注, 而且可在装配序列优选时作为评价性指标。装配序列的影响因素有多种, 本文在对各种影响装配序列的因素进行比较分析与综合评估基础上, 得出六个影响装配序列的最主要因素: (1) 结构对称性, 结构不对称的零件应尽量排在装配序列的前端。如轴类零件一般排在箱体后装配。 (2) 装配关系数, 一个装配序列中装配关系多的零件 (非紧固件) 在前端装配比在后端装配更容易实现。 (3) 零件的质量和体积, 装配序列的易装配性与零件的质量与体积也有较大联系, 一般大且重的零件应先装, 中等质量和体积的零件应在中间装, 轻和小的零件应后装。 (4) 装配逻辑, 逻辑顺序是指装配操作对应的两相关零件间的顺序要求, 是设计者按技术要求和设计经验规定的一种顺序要求, 是可不被必须满足的软约束。 (5) 装配方向变换, 装配方向变换性对装配时间和装配效率影响较大。 (6) 配合精度, 零件在进行装配时, 要特别考虑配合精度问题。

3 面向三维模型的产品装配总体方案

由以上面向三维模型的装配过程分析和关键技术的理论及方法研究, 提出面向三维模型的产品装配总体方案。从面向三维模型的产品装配总体方案流程图中可以看出, 本文从已构建的三维装配体模型出发, 研究计算机辅助的装配设计, 具体包括以下内容。

(1) 装配精度分配。搜索装配体模型, 获取所有的装配关系和基本尺寸信息, 形成变动几何约束网络, 搜索其最小回路形成装配尺寸链, 按照模糊精度分配方式对装配精度进行分配。 (2) 装配序列规划。搜索装配体模型所有配合功能表面, 构建装配关系模型并用装配关系图的形式进行表达, 根据零件功能表面间的配合程度确定关联指标评价值。计算关联强度, 在装配关系图上划分子装配体。并分层进行装配序列规划; (3) 装配序列评价。生成装配序列并对其装配过程进行干涉检验, 筛除不合理的装配序列。在此基础上利用基于信息熵的评价方法对序列进行评价优选, 从而得到最优的装配序列。

按照此步骤, 就可以顺序实现装配精度分配、装配序列规划和装配序列评价。但在具体实施过程中, 一些具体步骤, 如代表装配精度要求的封闭环就需要通过人机交互形式来指定, 装配约束的获取和装配实体的获取等均需要计算机辅助来实现。这就要求提供系统功能支持。因此, 考虑在现有CAD系统上进行二次开发, 对各功能流程化实现, 形成完整的体系结构。

4 结语

本文首先对面向三维模型的装配过程进行分析描述, 提出本文重点研究的几项关键技术;其次, 对装配精度分配、装配序列规划的有关内容和研究意义作以阐述并提出影响装配序列规划和评价的六个重要因素, 充分考虑它们对装配序列规划和装配序列评价的影响作用。最后, 围绕实现装配中这几项关键技术的目标提出了总体思路, 并简述其实现过程。

参考文献

[1]朱文伟, 杨昌明, 张胜恩.网络化参数化建模及自动装配的研究[J].机械设计与制造, 2008, 5.