汽車制造中發動機及變速箱自動化裝配技術研究

賴國華

甘肅鋼鐵職業技術學院 甘肅省嘉峪關市 735100

變速箱與發動機的裝配若實現自動化模式，則不僅有利于提升裝配效率，裝配過程中也能夠基于基礎零件和裝配工藝及時發現問題和隱患。技術人員需要詳細對裝配技術的典型模式和裝配線的運行工藝進行了解，并進一步通過模型構建和數據計算檢測確認裝配自動化技術的應用效果，以便確保在汽車制造過程匯總的發動機與變速下行自動化裝配達到預期的裝配工作要求。

1 汽車發動機裝配工藝與裝配線技術應用分析

1.1 裝配線工位與作業內容分析

在發動機裝配線運行的過程中，裝配線的工位通常按照程序性的線路進行編號設置。裝配線內部的具體設備包括了裝機冷、機油濾清器、裝線束、水泵組件、裝排氣管、水泵組、發電機、起動機、ECU、電子泵、渦輪增壓器、隔熱板、進出油管、制動器等。另外，還包括一部分輔助設備，主要有風扇皮帶輪支架、飛輪、風扇皮帶、風扇、飛輪殼、后油封。一系列裝配作業都需要按照既定的工作流程和作業設計方案要求進行及時準確地裝配。

1.2 零件臨時堆放分析

在現場的零件臨時堆放過程中，需要結合零件分類布置的基本要求進行同類零件的合理擺放，但由于整體布置區域的位置可能會隨著長期作業發生變動，因此，零件擺放工作需要結合實際情況進行臨時優化調整，對于暫時存放零件與長期存放零件在存放區域方面也應當進行合理控制。零件的堆放狀態會直接影響到裝配工作的效率，因此，需要有效規劃零件堆放的區域和堆放狀態，確保在裝配線實際應用的過程中便于取用相應的零件完成裝配工作。

1.3 裝配生產線作業狀態的優化分析

裝配線在實踐應用中基于不同的裝配模式在作用發揮原理和組織運行模式上也存在差異。以流水線形式為典型代表。裝配過程中主要通過將單一零件逐步組裝成最終產品的方式發揮作用。裝配過程的自動化水平相對較高，主要流程有工作站的布置、操作技術人員的配備、裝配設備與工具的準備、裝配物料的準備。各個車間工位之間的工作狀態具有聯動性。通過聯動作業完成整體的裝配作業。但從實際出發來講，不同工位的裝配時間也存在差異，需要在具體的裝配生產過程中準備在制品為匹配裝配工作的開展要求提供幫助。從實際出發來講，汽車發動機零件裝配具有整體裝配量大，零件結構復雜的特征，因此，需要按照不同的作業單元對裝配工作進行針對性地劃分，同時，設置清晰的物料清單、產品圖紙、技術支持等，這也是自動化系統引入應用的主要原因，只有依托智能化的管理系統和運行系統，才能確保一系列裝配工作順利有序推進。關于自動化作業編成工作，需要考慮以下幾方面因素。①裝配節拍控制。即單獨工位的最長作業時間控制，這是影響裝配工作效率的重要因素。②裝配瓶頸工位控制。即在整個工位系統中工作時間最長的工位。③編成效率指標。主要是指工位作業時間的總和與瓶頸工位作業時間以及作業人數的乘積的商值。④作業狀態的充實度。作業狀態充實度中醫藥是指作業時間內裝配節拍與作業時間的商值。這是反映作業效率的關鍵指標。⑤工時流失指標。工時的流失指標主要是指在裝配節拍與工時之間會存在差值，這時工位就可能存在等待作業的時間空隙。有效的編成能夠控制工時流失的總量。⑥平滑指數。主要是指裝配線工位作業負荷狀態的均勻度。具體計算公式如下。

在此公式中，T代表最大工位工時，n代表總工位數指標。

通過工時結構關系的分析可知，裝配工作的效率與效益是緊密相關的兩方面指標，效率與作業編成的合理性與緊密相關。只有通過對工位裝配作業量進行合理優化，盡可能減少產生的冗余時間，才能更好地減少工時流失率，從而提升生產效率。

作業編成的優化工作需要通過計算瓶頸工位指標，對不同的工位作業進行更進一步的細節分割，分割時將裝配工作的具體工時進行嚴格規定，同時合理分配作業人數。

規劃工作的開展需要建立位置規劃模型，應用針對性的算法進行規劃實踐。規劃分析時，需考慮零件存儲的以下幾方面因素。①零件存儲的占地面積。不同的零件在占地面積上有所不同。需要針對零件本身的體積進行合理的區域放置規劃。鄰近存放背景下還需要考慮面積搭配。②暫存區的通道設置因素。在暫存區域的設計中，需要考慮零件的搬運活動狀態，避免通道出現狹窄度過高的情況。③零件放置方式的宗旨，需結合實際對零件堆放的方式和堆放區域進行調整，避免內層零件無法及時得到利用的現象發生。④避免對鐵絲網或墻壁造成損傷。另外，墻壁區域和鐵絲網林進出也有可能出現零件取用不便的問題。

2 汽車變速箱的自動化裝配技術分析

2.1 變速箱裝配工作依托的關鍵技術分析

變速箱裝配工作中的技術應用主要包括以下幾種類型。①實時過程檢驗技術。此技術主要是為了保證變速箱裝配質量。在實踐應用中，需要對糾錯技術、在線檢驗技術和功能測試技術進行充分重視。結合子技術的原理和應用方法進行分析確認。其中，糾錯技術的基本原理主要歐式借助機器視覺光電技術的支持實現張培誤差的識別，并進一步通過警報的方式進行糾錯警示。隨后由技術人員進行糾錯操作。在糾錯 的過程中，常見誤差有以下幾種類型。一是零件出現了細節零件漏裝的現象。二是螺栓等細節結構出現了緊固性不足的問題，或螺栓安裝的次序出現錯誤。三是托盤放置的位置出現誤差。工件與托盤的位置不匹配。裝配自動化技術發揮作用時，主要通過攝像頭和光電傳感器、條碼識別系統以及限位開關進行誤差的檢驗和明確。而在在線檢驗的過程中，主要通過針對性檢測設備的應用對變速箱的裝配公差指標進行觀察和確認。另外，壓緊力指標也需要進行嚴格控制。檢驗室需要對變速箱裝配過程中的軸向位移指標、齒輪嚙合度以及也需要在檢驗中引起充分的重視。測試過程中，還需要對真實工作環境進行有效的模擬，對于頻繁換擋狀態和卡頓狀態進行針對性地控制，確保檢驗后不出現異響和振動的現象。

2.2 智能機器人技術分析

此技術主要是指專門應用在零部件裝配過程中的工業機器人，另外，一部分機器人還被用來搬運流轉的零部件桁架。在具體應用的過程中，機器人的關節類型的差異會影響其作業狀態和形式。在控制工作的開展中，主要通過高精度控制的方式促使智能機器人的關節能夠更加自由的活動，在多個復雜的平面環境中靈活活動。在實踐應用中，以SCARA 機器人為應用廣泛性最強的平面關節型機器人，不僅能夠完成最基本的裝配工作，還能夠適應柔性更強 的工裝機構，并且能夠實現轉配工具與運動軌跡的靈活變動，對多重不同產品的混合裝配要求都具有一定的適應性。這對于降低自動化裝配線的設備運行成本有非常顯著的促進作用。除此之外，機器人的應用還包括獨立的桁架機器人，主要發揮對各種不同的零部件實現向生產線上的流轉運行。基于這類機器人的應用技術需求，機器人的運行中對手臂的力矩指標有非常明確的要求。力矩過大會導致零部件變形，最終影響裝配工作的實際質量，而力矩具體不達標則會引起運輸中的零部件脫落問題。為了避免對技術人員造成不良影響，通常情況下，變速箱裝配的過程中需要面向操作人員進行針對性的人身安全防護。

2.3 總線控制技術分析

此技術強調在自動化裝配線運行的過程中通過總線控制達到穩定整個運行系統穩定狀態的效果。從實踐應用效果上來講，此種技術的應用能夠更加全面集中的完成系統控制，并且同時完成對電氣系統故障的配茶。另外，系統運行的過程中雖然整體的控制工作相對具有一定的聯動性，但分控系統也在其中發揮作用，在具體發揮作用時，分控系統所包含的獨立設備能夠更好的通過創拿起和相關執行機構實現與總控系統的連接。在這種總分結構的背景下，系統的整體控制成本會優速奧下降，系統控制中的線纜用量、線纜結構復雜性也會因此有所降低。另外，故障設備和分控系統出現的獨立性較強的問題只需要通過設備故障檢驗的方式就能夠直接判定，故障檢驗和觀察的過程對于整個變速箱的運行狀態并不會產生非常直接的影響。

2.4 信息管理技術分析

信息管理技術的主要功能特點自安于能夠實現對汽車制造中的變速箱裝配線應用信息進行統一管理和分析。例如，零部件與消耗材料的取用記錄、成品的入庫操作、不合格產品的有效處理、設備使用時間與檢修時間等等。常規情況下，若上述信息采用人工記錄的方式，會增大所記錄信息發生誤差的風險。有了信息化管理模式的介入，一系列信息都可基于信息化平臺與系統實現統一記錄和管理，同時，一些經濟效益相對較低的產品也可以在手續的生產制造中實施減產策略。從更為宏觀的角度上來說，信息化系統中的數據信息和內容信息若能夠保持完整性和正確性。

3 汽車制造中機械設備獨立結構區域裝配工作技術分析

發動機和變速箱裝配中，獨立結構區域的裝配工作還需要結合實際進行相應的數據計算和分析下文以變速箱結構中的尺寸鏈結構的裝配進行分析。

3.1 尺寸鏈的基本結構

尺寸鏈的基本結構主要包括以下幾部分，①封閉環結構。此結構的要點指標包括了角度、尺寸、間隙、過盈量、偏差量。在裝配質量的衡量環節，封閉換的尺寸精準度是對整個裝配工作精準度的明確反映。②組成環結構。此結構是尺寸鏈中影響封閉環誤差程度的重要結構。誤差的出現主要與零件制造質量緊密相關，進一步會受到加工技術和加工設備的影響。③增環結構。在獨立的尺寸鏈結構中，組成環呈現出逐步增大的趨勢，這時封閉環的實際尺寸也需要同步增大。④減環結構。此結構具體發揮作用的過程中，由于組成環減小引起的封閉環增大的情況，稱之為減環。

3.2 尺寸鏈的測量與算法

測量原理中，獨立的工件都會設計相應的標定工件。應用針式位移傳感器對標定工件與被測工件進行測量，測量時的壓縮量指標表示為，標定工件的長度，傳感器壓縮量為，待測的工件長度指標為。待測量工件長度的計算公式為：

在實際測量工作的開展中，測量工作的數據需要通過人工輸入進行進一步計算，通過相對測量方式的應用，能夠提高測量精確度，同時，可以實現零位的調節。同時，測量時也不容易受到溫度因素的影響。而對于工件的平面測量工作，在具體的測量工作中需要首先保證工件放置狀態的穩定性，確保放置狀態與平面結構保持水平狀態，且基礎測量完成后，還需要針對性的進行數據擬合計算對測量結果的精確度進行檢驗和分析。

4 結語

綜合本文的分析可知，汽車制造過程中，發動機與變速箱的自動化裝配工作需要依托先進的自動化技術，并且形成自動化技術與設備支持下的裝配線達到運行應用效果。結合變速箱與發動機裝配線設置的關鍵因素對核心零部件以及獨立區域的裝配技術實施進行分析和確認，并且掌握技術應用規劃的合理方式是提升汽車發動機與變速箱自動化裝配效果的重要途徑。