一種過盈壓裝裝配工序的過程監測系統

周銓

（南京中車浦鎮海泰制動設備有限公司，江蘇 南京 211800）

0 引言

壓裝配合是通過壓力機，對尺寸關系為過盈關系的配合零件進行壓接，不同于其他裝配方式，壓裝配合多用于流水式生產，以壓裝機為核心，布置相關組件產線，在壓裝前進行預配合，完成后通過壓裝機進行裝配。此類裝配方式，操作簡單，工藝要求較底，適合批量生產；同時，由于產線結構簡單，功能單一，對裝配不合格率和產品尺寸缺乏控制和檢測，并且無法實現實時檢測，自我排查和自動修正，與上游設計加工步驟缺少聯動和反饋，缺少并列設計組件，無法適應未來數字化生產平臺的信息交流，這大大制約了產品的精益加工發展，不符合產業機構的優化升級。

1 過盈配合概況

1.1 過盈裝配

過盈裝配是指用于裝配的零件不存在尺寸間隙且根據設計要求尺寸關系為過盈關系，在裝配過程中需要臨時改變裝配件尺寸或者通過外力加壓迫使其完成裝配過程，以實現結構緊固穩定，常用于孔軸裝配，和一次性不可拆卸機構中，具有較好的可靠性和穩定性。

1.2 壓裝配合

壓裝配合是一種在不改變裝配尺寸的前題下通過施加外力完成裝配的方式，常溫下的壓裝配合，適用于過盈量較小的幾種靜配合，此類操作方便簡單，動作迅速，是最常用的一種方法。根據施力方式不同，壓裝配合分為錘擊法和壓入法兩種，錘擊法主要用于配合面要求較低，長度較短，采用過渡配合的聯接件；壓入法加力均勻，方向好控制，生產效率高，主要用于過盈配合。較小過盈量配合的小尺寸聯接件可用螺旋式或杠桿式壓入工具壓入，大過盈量用壓力機壓入。本系統主要針對大過盈量，使用壓力機進行安裝的組件裝配產線。

1.3 壓裝配合常見問題

（1）壓裝零件尺寸公差不科學，零件尺寸檢測不精確，裝配精度低，導致裝配不合理，裝配失敗率高，或者提高壓力機功率致使裝配成本過高，或無法滿足最終相關性能要求。

（2）壓裝前預裝配不合理，預裝配尺寸不規范，導致壓裝過程失敗，零件破損。

（3）壓裝失敗，分離零件對殘品回收，檢測再利用，缺乏系統規范操作章程，致使生產成本提高，廢料量增加，不符合可持續發展。

（4）對失敗安裝缺乏數據采集和分析，對產品優化改良難以提供及時，動態，量化數據支撐。

2 設計原理

2.1 產線實時監測

零件進行壓裝配合完成組裝，其影響最終裝配結果的因素包括成品零件自身設計問題，加工精度問題等造成的尺寸誤差或結構不合理性；裝配前組合體預裝配結構不合理，預裝配關系錯誤或者預裝配尺寸誤差過大；壓力機參數不合理，具體壓裝步驟不科學。同時對于壓裝配合的失敗組件缺乏相關的尺寸質量檢測，缺乏回收再利用機制，造成一定浪費，同時對相關數據的收集事實上是一種很好的可用于優化結構，改善工藝的舉措，量化的數據分析和提高零件的可追溯性可以有效地將設計，加工，制造等多部門信息綜合，并實現并行交流這將促成一種動態可反饋式生產方式，可以很好的改善制造靈活性，節約生產成本，提高生產效率。

零件的整個裝配過程劃分為裝配前和裝配后，并在裝配前和裝配后的各個具體步驟中進行實時的尺寸檢測，預裝配檢測，質量分析和裝配錯誤率控制。

（1）裝配前期。裝配前的組件質量監控往往是最容易忽略的，由于該階段產品是由不同生產部門負責，其零件的追溯性糾錯以及優化受到部門之間缺乏聯系的制約，導致生產制造上下游間缺乏信息交流。為此在裝配前對生產線產品進行質檢將會得到很好的相關零件信息，同時輔助以相對應的檢測量具，在保證安裝成功的同時，提前將不合格產品剔除產線，進行第一次產品篩檢。同時在量具檢測的過程中，對同一批次零件的尺寸分布和質量情況進行記錄，數據處理后上傳至信息交流平臺。

（2）裝配階段。組件的壓裝配合過程主要包括零件預安裝，零件預安裝尺寸測量，壓力機壓制。在裝配時，組件由于其過盈尺寸關系，需要提前以一種臨時裝配關系進行預裝配，此時該結構的尺寸是有意義的，也是需要測量的，作為最終壓制前的最后狀態，其具體結構形態和預裝配狀態下相關的尺寸數據，公差值都是影響裝配的重要因素，需要進行檢測和控制，所以在此同樣以相對應的檢測量規在流水線上對其結構和尺寸進行檢測，完成錯誤裝配狀態的排處工作以及對相關配合公差進行測量工作，可通過調整裝配轉態以滿足尺寸要求的則繼續進行壓制，如果無法滿足尺寸要求則是視為失敗品，進行第二次產品篩檢，并記錄相關信息數據。

（3）裝配后期。在完成裝配后，壓制配合合格的產品將流出產線進行下一步工序，但是仍然由于不確定因素以及前兩次檢測紕漏造成的裝配失敗產品則待處理，以往的處理方式多是粗狂式處理為主，即無檢測也缺少回收舉措，這造成了一定程度的浪費，同時對于產品優化無益，此類殘品的數據是有利用價值的，為此對該步驟所產生的殘次品進行分類檢測，并加以回收，完成數據采集，實現第三次產品檢測。

2.2 綜合產線信息

通多對裝配各階段產品質量進行檢測，記錄統計出各個階段組件尺寸公差分布，產品合格率，并繪制相關表格數據圖。產品的實際尺寸公差分布可以表征產品實際的加工精度，同時對照設計要求和功能需求進一步完善相關尺寸公差設計，產品尺寸合格率則表現了加工能力與設計要求之間的匹配程度，通過對合格率的檢測來完善相關加工工藝，改良不合理的步驟，提高生產效率和精度。如圖1所示。

圖1 信息交互示意圖Fig.1 Information interaction diagram

2.3 多部門交流綜合優化

多部門實現信息交流，根據實際生產需求，產品本身設計與加工之間的間隙將在裝配過程中進一步加大，這可能是設計階段對后續加工步驟考慮不足所致，也可能是加工部門對圖紙理解有誤，而這些不合理不協調都將反應在裝配過程中，所以借助信息交流平臺，結合對實際生產的實時監測，并將各零件狀態以數據形式展現給部門，讓各個階段的工作人員可以對自己工作內容對后續步驟的影響有實際的概念，并將其納入設計和加工考慮因素之中。

3 解決方案

（1）以檢測獨立零件公差尺寸和建立裝配尺寸檢測流程為核心建立綜合尺寸測量評定機制，從源頭提高產品合格率，提高產品裝配合格率。

（2）設立自動化預裝配工位，進行預裝配操作，檢測預裝配尺寸，校核精度，提高裝配成功率，效率。

（3）對裝配失敗尺寸進行分離再回收，檢測裝配失敗的零件，記錄收集尺寸數據，并進行匯總，與同一批次產品數據進行匯總分析。

（4）匯總分析數據，反饋至設計，加工和檢測人員，進行數據匯總、分析、追責解決，以并行式處理方式，統籌協調處理方案，在保證材料性能、裝配關系和結構強度的前提下控制成本，簡化加工，提高裝配成功率，防止出錯。

圖2 壓裝工序過程監測系統運行流程圖Fig.2 Pressing process process monitoring system operation flow chart

4 實施步驟

裝配前，對生產線上相關零件進行尺寸測量，對零件質量進行第一步管控，并將零件信息結合自身識別代碼進行記錄整理，統計相關數據，繪制圖表記錄初始狀態下各批次零件整體質量分布，完成裝配前產品合格率，尺寸公差帶記錄，完成初步裝配組件質量管控和信息收集。

預裝配階段，結合預裝配工裝，完成預裝配操作，使用檢具進行檢測，對尺寸測量不合格零件進行裝配調整，若始終無法滿足裝配要求則作為失敗品處理，并記錄相關數據，合格產品進行下一階段操作。

裝配完成后，對于合格產品進行數量紀錄，用于統計合格率，對于失敗產品，其中可進行拆分的零件中殘品做報廢處理，外觀未破損則記性尺寸檢測質量檢測，合格品做回收再利用處理，不合格品則作報廢處理，并進行相關尺寸數據，質量信息記錄。

5 結束語

綜上所述，文章介紹了一種壓裝配合產線的實時動態監測系統，對各個裝配階段進行質量監控尺寸測量，對各階段的殘次品，裝配失敗品進行合理分析回收再利用，在進行監測的同時匯總產品質量數據，并且以該數據為內容構件生產部門多方交流平臺，從而實現反饋式生產設計，提高各部門協同能力，降低成本的同時改善產品質量，是一種值得推廣的壓裝工序監測系統。

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