高空作業(yè)平臺軸承裝配工藝優(yōu)化與應(yīng)用

楊猛 陳明剛 徐健

摘 要：針對當(dāng)前高空作業(yè)平臺臂架結(jié)構(gòu)形式多樣、軸承數(shù)量多等產(chǎn)品特點(diǎn)，用普通的裝配工具安裝效率低，且存在安全隱患，無法滿足大批量的產(chǎn)能需求，通過對軸承壓裝工藝的研究解決了軸承裝配效率低下的難題，新工藝能夠完成多個軸承同步壓裝，在保證臂架裝配質(zhì)量的同時也保證了臂架分裝線的生產(chǎn)節(jié)拍，提高產(chǎn)能。

關(guān)鍵詞：壓裝機(jī)構(gòu);軸承裝配;效率提升;分裝線

中圖分類號：TH211.6

Abstract： In view of the product characteristics of the current aerial work platform， such as the diversified structure of the boom and the large number of bearings， the installation efficiency of ordinary assembly tools is low and there are security risks， which cannot meet the production demand of large quantities. Through the study of bearing pressing technology， the problem of low efficiency of bearing assembly is solved. The new technology can complete synchronous pressing of multiple bearings， ensure the assembly quality of the arm frame， but also ensure the production rhythm of the arm frame assembly line and improve production capacity.

Key Words： Pressing mechanism; Bearing assembly; Efficiency improvement; Sub-assembly line

高空作業(yè)平臺臂架復(fù)雜，包括伸縮式、曲臂式和剪叉式，尤其是剪叉式的高空作業(yè)平臺，每臺產(chǎn)品臂架的軸承數(shù)量上百個，通過手動逐個敲擊的方式進(jìn)行軸承裝配，軸承裝配無法滿足當(dāng)前的生產(chǎn)效率，通過深入研究產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和生產(chǎn)節(jié)奏，設(shè)計(jì)出安全、高效的軸承壓裝裝置。

1軸承裝配在當(dāng)前工程機(jī)械行業(yè)內(nèi)的現(xiàn)狀

目前，在行業(yè)內(nèi)的軸承裝配方式主要包括以下幾種裝配方式。

1.1冷凍裝配

經(jīng)過液氮冷卻以采用導(dǎo)向套砸裝，砸裝易損壞軸承和軸孔之間的配合精度，且存在安全隱患和噪音污染，導(dǎo)向套通用性低，需頻繁更換，降低關(guān)鍵部件分裝和組裝效率[1]。

1.2普通壓裝工裝

普通軸承裝配工裝可提高裝配安全系數(shù)，降低了勞動強(qiáng)度，對于小批量產(chǎn)品比較適用，裝配成本低、省力、便捷，但是對于單日40～60臺產(chǎn)能、且臂架結(jié)構(gòu)形復(fù)雜的剪叉車而言，單個軸承安裝的優(yōu)勢無法體現(xiàn)。根據(jù)產(chǎn)品臂架結(jié)構(gòu)形式，平均每個工位需要同時安裝軸承8個[2]。

2高空作業(yè)平臺軸承裝配工藝介紹

剪叉式高空作業(yè)平臺（以下通稱剪叉車）的整車及臂架的外形結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

剪叉車整體臂架外形為剪刀撐形式，臂架形式為多連桿結(jié)構(gòu)，通過銷軸、軸承連接裝配，產(chǎn)品長度越大、連桿數(shù)量越多、結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，根據(jù)各連桿的結(jié)構(gòu)形式，復(fù)合軸承的安裝方向和數(shù)量是不同的。

剪叉車臂架的結(jié)構(gòu)形式大致分為以下3種：

（1）“U”型臂，只有一端需要安裝復(fù)合軸承，如圖3所示;

（2）“日”型臂，外側(cè)壓裝復(fù)合軸承，如圖4所示;

（3）“口”型臂，兩端、中間均需要壓裝復(fù)合軸承，兩端外側(cè)壓裝，中間軸承需要從內(nèi)側(cè)外壓，如圖5所示。

3剪叉車軸承壓裝技術(shù)分析

3.1 方案分析

剪叉車臂架軸承安裝主要包括3種形式，根據(jù)臂架軸承安裝形式，壓裝工藝需要同時覆蓋以上3種臂架軸承的安裝工況。

3.1.1軸承壓裝過程需要解決的問題

（1）軸向與縱向可調(diào)節(jié)：需滿足不同臂架結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格尺寸，完成對應(yīng)產(chǎn)品臂架軸承的軸向壓裝。

（2）壓裝順序：為了保證壓裝結(jié)構(gòu)對各臂型軸承的壓裝成功率，根據(jù)臂架結(jié)構(gòu)壓裝的先后順序確定三類臂架結(jié)構(gòu)在輸送線上的擺放規(guī)律。

（3）臂架結(jié)構(gòu)的對中及定位：為了減少壓裝油缸的軸承壓裝誤差，提高軸承的軸向壓裝精度，應(yīng)保證縱向輸送線由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變成停止?fàn)顟B(tài)、臂架結(jié)構(gòu)的縱向固定與軸向?qū)χ小?/p>

3.1.2根據(jù)以上幾項(xiàng)技術(shù)要求，壓裝設(shè)備需要具備以下結(jié)構(gòu)形式和動力機(jī)構(gòu)

（1）壓裝機(jī)構(gòu)：根據(jù)臂型結(jié)構(gòu)確定不同的壓裝方式，需要設(shè)計(jì)3個壓裝軸，分別用于壓裝“U”型（單軸外壓）、“日”型（三軸外壓）和“口”型（三軸外壓+中間軸內(nèi)壓）臂架結(jié)構(gòu)的復(fù)合軸承。

（2）橫向行走機(jī)構(gòu)：提供水平橫向移動，根據(jù)不同產(chǎn)品臂架結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)壓裝軸橫向位置。

（3）縱向行走機(jī)構(gòu)：提供垂直縱向移動，根據(jù)不同產(chǎn)品臂架結(jié)構(gòu)調(diào)整壓裝軸縱向位置。

（4）對中機(jī)構(gòu)：安裝于輸送線兩側(cè)，通過對定位油缸調(diào)整臂架橫向位置，通過氣缸實(shí)現(xiàn)臂架夾緊，保證臂架中心線與夾具中心線平行。

（5）定位機(jī)構(gòu)：用于控制輸送線停止。

（6）主框架：作為承載水平移動機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌和壓裝機(jī)構(gòu)的承載結(jié)構(gòu)[3]。

3.2 壓裝原理

根據(jù)每款產(chǎn)品和每組臂架及軸承、隔套的安裝數(shù)量和安裝方向，設(shè)計(jì)一款可以同步完成多軸承、隔套安裝形式的臂架軸承壓裝方案[4]。

圖6為軸承壓裝線[5]結(jié)構(gòu)圖，包括輸送線和壓裝機(jī)，壓裝機(jī)主要由主框架、操作臺、壓裝機(jī)構(gòu)、對中機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)組成，其中壓裝機(jī)構(gòu)包括橫向行走機(jī)構(gòu)、縱向行走機(jī)構(gòu)、浮動機(jī)構(gòu)、壓頭。

3.3 核心技術(shù)

（1）根據(jù)各節(jié)臂架的結(jié)構(gòu)形式需要根據(jù)各類臂型的臂架擺放順序提前將對應(yīng)臂型的壓裝命令輸入至控制系統(tǒng)，需保證臂架擺放的規(guī)律。

（2）因“口”型臂結(jié)構(gòu)軸承安裝工序包括內(nèi)側(cè)軸承的壓裝，為了保證內(nèi)外部軸承同步壓裝，在中間壓裝機(jī)構(gòu)上增加C型結(jié)構(gòu)。安裝“日”型臂時，通過橫向微調(diào)，C型結(jié)構(gòu)兩U型板之間空檔卡入臂架結(jié)構(gòu)中間的軸承處，三軸的壓裝油缸壓入復(fù)合軸承，如圖7所示;安裝“口”型臂時，C型結(jié)構(gòu)工作，通過橫向微調(diào)，C型結(jié)構(gòu)的U型板對準(zhǔn)內(nèi)側(cè)軸承，在中間壓裝機(jī)構(gòu)的軸向浮動力作用下，將內(nèi)部軸承同步壓入軸孔內(nèi)，如圖8所示，外側(cè)三軸的壓入過程同“日”型臂。

3.4 浮動機(jī)構(gòu)

外部軸承壓入的主動力帶動C型結(jié)構(gòu)上側(cè)的導(dǎo)軌滑動，U型板產(chǎn)生反向從動力。圖9為浮動機(jī)構(gòu)

4軸承壓裝工藝在高空作業(yè)平臺產(chǎn)品上的應(yīng)用

4.1作業(yè)流程

通過對剪叉車軸承裝配線的試運(yùn)行，剪叉車各節(jié)臂軸承壓裝工藝流程及操作方式如下：

（1）臂架結(jié)構(gòu)從涂裝單元通過積放鏈配送至剪叉車臂架線前輸送線，員工將復(fù)合軸承預(yù)裝至臂架結(jié)構(gòu)的軸孔內(nèi);

（2）根據(jù)臂架擺放順序，選擇對應(yīng)的壓裝程序，一次可選擇多個壓裝程序;

（3）程序選擇完畢后，按下啟動按鈕，輸送線運(yùn)行，軸套壓裝機(jī)開始工作;

（4）臂架結(jié)構(gòu)通過線前輸送線至軸承壓裝線定位機(jī)構(gòu)處，板鏈停止運(yùn)行;

（5）臂架運(yùn)行至定位機(jī)構(gòu)處，定位油缸對臂架進(jìn)行定位調(diào)整，夾緊氣缸將臂架夾緊;

（6）橫向壓裝機(jī)構(gòu)自動運(yùn)行至壓裝位置，縱向壓裝機(jī)構(gòu)下降至壓裝位置;

（7）壓頭同時開始壓裝。

（8）壓裝完成后，壓裝機(jī)構(gòu)復(fù)位、夾緊氣缸復(fù)位、定位油缸復(fù)位、定位機(jī)構(gòu)抬起，輸送線運(yùn)行，工件移動出壓裝區(qū);

（9）工件移動出壓裝區(qū)后定位機(jī)構(gòu)下降至工作位，等待下一待壓工件。

（10）重復(fù)步驟（4）-（9），直至壓裝完畢。

4.2壓裝效率分析

剪叉車總裝線產(chǎn)能約60臺/d，其中自制臂架產(chǎn)量約40臺/d，根據(jù)產(chǎn)品型譜，以最大的剪叉車14m為例，產(chǎn)品臂架12節(jié)，合計(jì)60個軸承（隔套），按照產(chǎn)品單日產(chǎn)能，需要明確軸承預(yù)裝配時間、線前輸送線運(yùn)行速度、壓裝機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)備時間、壓裝時間及壓裝質(zhì)量等壓裝重要參數(shù)，這些參數(shù)是決定軸承壓裝線壓裝效率的最關(guān)鍵因素[6]。

4.2.1輸送線運(yùn)行速度

臂架長2.6m，安全距離為0.4m，每次傳送距離為3m，輸送線輸送速度3～8m/min，按5m/min算，臂架換模需36s。

4.2.2壓裝機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備時間

每次夾具移動距離在2.2m，包括以下內(nèi)容：壓裝機(jī)構(gòu)上下位移、壓裝機(jī)構(gòu)的復(fù)位，累計(jì)行程。

4.2.3壓裝時間

最大臂架與最小臂架寬度差為962-674=298mm，壓裝機(jī)構(gòu)的油缸長度行程為400mm，油缸速度1000mm/min，壓裝完成需要24s，復(fù)位需要12s，合計(jì)需要36s。表1為軸承壓裝線運(yùn)行節(jié)拍分析表。

4.2.4壓裝質(zhì)量

壓裝質(zhì)量取決于定位機(jī)構(gòu)和對中機(jī)構(gòu)對臂架結(jié)構(gòu)調(diào)整的準(zhǔn)確度，在軸承壓裝前起到了對臂架結(jié)構(gòu)水平度和垂直度的檢測作用[7]。臂架結(jié)構(gòu)在定位機(jī)構(gòu)的作用下保持縱向調(diào)正、輸送線停止運(yùn)行、對中機(jī)構(gòu)對臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫向調(diào)整。軸承壓裝線通過以上機(jī)構(gòu)對臂架的壓裝質(zhì)量進(jìn)行控制，避免結(jié)構(gòu)件的損傷與變形。壓裝時間分析如表1所示。

6 結(jié)語

本文通過對剪叉車軸承的裝配時間、裝配方式和臂架分裝線的裝配節(jié)拍進(jìn)行綜合分析，研究適合剪叉車臂架結(jié)構(gòu)軸承的專用壓裝工藝，通過對軸承壓裝工序的拆分和細(xì)化，設(shè)計(jì)與分裝線節(jié)拍相吻合的壓裝時間，優(yōu)化壓裝流程，以提高壓裝效率和壓裝質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]虞華，王緒光，廖友輝.冷裝工法在港口機(jī)械復(fù)合軸套裝配中的應(yīng)用[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2018（5）：154-156.

[2]李寧寧，林博.某型機(jī)匣軸承襯套裝配工藝的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（3）：61-62.

[3]宋澤方.新能源汽車軸承及擋圈壓裝技術(shù)研究[D].武漢輕工大學(xué)，2019.

[4]楊倩，李倩，張尉，等.一種提高裝配效率的工藝流程優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].新技術(shù)新工藝，2020（7）：7-9.

[5]李旭.汽車發(fā)動機(jī)裝配線規(guī)劃設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2020，17（3）：76，78.

[6]王明萌，韓樹濤，孫志鵬.高速動車組輪對軸承壓裝工藝優(yōu)化與應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（9）：64-65.

[7]倪晨飛.帶環(huán)槽自潤滑關(guān)節(jié)軸承裝配工藝研究[D].南京航空航天大學(xué)，2019.

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