中央空調裝配生產線的工藝與自動化探討

何冬明，王燕椿

（約克廣州空調冷凍設備有限公司，廣東 清遠 511685）

在中央空調系統產品設計、工藝水平不斷進步與智能制造水平快速發展的過程中，各種機械自動化、通信技術以及計算機技術的應用，使中央空調系統制造水平不斷提升。在中央空調裝配生產中，裝配工序作為其中的最后環節，需要經歷一個復雜的過程，特別是對于中型的模塊機、單元機組等產品來說，需要將數量眾多的零部件裝配起來，只有在完成多道工序后，才能完成最終的裝配過程，最終實現成品的優質交付。在整個裝配環節中，不僅需要進行大型框架結構、系統管路等工序的組裝，同時，需要進行微型檢漏工序、電氣接線等工序的組裝。但是，在整個組裝過程中，因裝配方法的穩定性、差異性，容易對前工序裝配內容特別是系統管路等造成損傷，所以需要在整個裝配過程中制定嚴格的工藝流程，使用穩定的、自動的設備來減少差異性，避免出現缺陷，影響中央空調系統的質量與使用壽命。

1 中央空調裝配自動化生產線的工藝要求

在中央空調裝配生產過程中，需要經歷一個復雜的過程，要對裝配方法、工藝要求進行有效的管理，而實現工藝性的裝備和生產線是重要的保障，其中某個部位所出現的微小缺陷，都會對中央空調系統的壽命以及質量產生直接的影響。因此，在自動化生產線的構建中，要滿足相關工藝要求，主要體現在以下幾方面：（1）保證生產線運行的安全性及可靠性，安全性是對設備及人員的基本要求和保障，而穩定性是對過程質量一致性控制的基礎。（2）保證工藝流程中工序排布及節拍的合理性。工藝生產流程及節拍要滿足現有基本要求的前提下，有適度的可擴展性。（3）保證產品及工序定位的精確性，在非視覺自動化設備的運行中，保證產品定位精確性，能夠實現精準操作，在視覺自動化設備運行中，保證夾具設計的精確性，可以提升產品安裝精度。（4）保證各裝備之間的協作性，設備間可采用RFID技術，結合系統管理軟件，實現互聯互通，工序間有序流轉，特別是在抽空、冷媒充注及測試工序中，需要保證各個設計系統的自動對接與協作。（5）工藝、質量數據信息的可采集和控制性，物聯網的不斷發展，需要收集大量的生產、質量信息和數據，同時，進行有效的控制與分析，實現數字化和智能化的升級。

2 中央空調裝配自動化生產線的工藝流程

在進行工藝流程分析中，首先，是對產品的特性及結構進行分析，掌握其特點；其次，因裝配的過程中，需要按照一定的順序，對多個部件進行裝配，故在中央空調裝配自動化生產線的制定中，需要分析明確的制造流程及核心工序，如模塊機中主要分為底架組裝、管路裝配、檢漏測試、抽空充注、風機安裝、電氣接線、整機測試和包裝工序。但是，針對不同工序來說，表現出不同的特性，這就需要在進行組裝的過程中，應該滿足部件的特殊性要求，嚴格地根據不同部件的具體情況，對工藝流程進行設計，如焊接工序的氧化保護、高壓檢漏工序的安全防護等。在進行工藝流程分析中，還要分析物料配送方式、物料放置區域等。在人員布置方面，需要關注人員技能、操作空間等信息。另外，在自動化裝配專機的廣泛應用下，尤其是在工業機器人出現后，為裝配自動化工作的開展提供了便利條件，機器人的特點、限制條件等也是工藝流程中需要考慮的關鍵性因素。

3 中央空調裝配自動化生產線整體方案設計

針對大多數產品的制造行為，要開展各種零件的加工，然后按照相應的順序進行產品的裝配。在裝配自動化生產線的應用中，主要分布在產品設計比較成熟的產品，包括計算機硬盤、軸承、電氣開關、香煙以及鎖具等，憑借自身性能穩定、生產效率高的優勢，能夠更好地降低單件產品的制造成本。從結構原理來看，自動化生產線與手工生產線之間存在著很大的相似之處，但同時存在一定的差異，手工生產線需要大量的工人來完成操作，動作依靠人工來完成，包括物料的上下線、機組移動、手工裝配，而自動化生產線加入了機械、液壓、氣動、電氣控制、數據采集、邏輯控制等代替傳統人工作業內容。在裝配自動化生產線中，能夠借助先進的技術與控制理論，發揮出自動化裝配專機的作用，構建完善的裝配系統，改變了以往的生產類型，更多地依靠技術與資本。中央空調系統自動線與常規生產線有很多的共性，同時又存在一定的差異性。

3.1 裝配自動化生產線的類型

裝配自動化生產線類型主要分為直線結構、U型結構以及環形結構。因模塊式中央空調系統產品尺寸變化大，工序節拍差異大，生產線類型選擇中無法完全按照固定模式進行選擇，需要在傳統線體類型基礎上根據產品工藝流程及產品特點，采用復合式結構，在常規類型中增加及變更部分功能性線體。包括中央空調系統對在制品控制要求，增加制造支線，如換熱器支線、管路焊接支線等。中央空調系統對泄漏的特殊要求，在高壓及氣密檢漏增加返修循環生產線等。

3.2 中央空調裝配自動化生產線的布局

在中央空調裝配生產線中，包括諸多工序，在專業設計過程中，各工序有其自身特點，在每個工序的運行中，都需要相應的特殊工藝來保證裝配工作的順利開展，例如，焊接工序氧化保護、高壓檢漏工序的安全防護等。在自動化生產線布局中，工藝特性首要考慮的因素，必須根據各工序的工藝特性進行相關的布局設計。除此之外，在中央空調裝配自動化生產線中，需要更好地優化各項工作，通過信息化手段，通過RFID芯片、各類傳感器，將數據進行收集，開展高效的處理與分析工作，提升各部分的判定水平。通過發揮出自動化生產線的作用，能夠更好地實現中央空調裝配效率的提升，同時保證中央空調產品的質量，延長使用壽命，實現人們生活水平的提升。

3.3 中央空調裝配自動化生產線的組成與功能

對于裝配自動化生產線來說，在進行設計的過程中，需要采用標準化、模塊化、系統化的方式，從整個系統中分離各個工藝，從而構建一個相關系統，在實現系統集成后，實現相關功能模塊的集合，構建一個完善的功能系統。從中央空調裝配系統來看，主要包括以下幾部分：（1）輸送系統。在這一系統的運行中，需要將所需的工件進行自動化的輸送，然后，借助各種自動化裝配專機，將其連接起來，構建協調的運行機制。（2）阻擋、分隔與換向機構。工件在經過各個工位的時候，需要進行分隔機構的設置，同時通過阻擋裝置，保證工件在到達相應位置以后，能夠停止，完成相應的工藝操作。（3）自動化裝配工作站。在自動化生產線中，需要發揮出自動化裝配工作站的作用，保證各個特定裝配工藝的實現，包括抽真空、冷媒充注以及性能測試等。近年來，在自動化測試工作站的快速發展下，為測試自動化水平的提升提供了可靠保障，同時也降低了人為誤差的發生概率，實現了測試精準性的提升，為各項工作的開展提供了準確的數據保障。在現階段機器人技術的快速發展下，中央空調裝配自動化生產線中，機器人等到了有效的應用，但使用還存在較大局限性，主要應用于物料自動上下線，協作機器人應用于輔助安裝中。其中部分工序還需要人工來進行操作，這就需要實現人工操作與自動化生產線的有效結合。（4）監控顯示及數據采集分析系統。監控顯示系統的運行，主要針對系統運行中的操作及出現的各種異常情況進行監測，數據采集分析系統在制造工程中，采集相關OEE數據和報警代碼，并提供給上次MES系統作為大數據分析使用。關注設備信息從而將生產線的運行情況準確地呈現出來，提升生產效率。

4 結語

在開展中央空調裝配自動化生產線系統設計的過程中，需要根據產品的工藝要求和工藝流程的研究，保障與自動化裝備進行集合，實現中央空調裝配自動化生產線的優化，保證各個功能的有效發揮。通過借助自動化生產線，能夠實現中央空調裝配效率的提升，增強中央空調生產力，為中國中央空調企業的發展提供可靠保障，促進人們生活質量的改善。