一種過盈壓裝裝配工序的過程監(jiān)測系統(tǒng)

周銓

（南京中車浦鎮(zhèn)海泰制動設(shè)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(guān)系為過盈關(guān)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(chǎn)，以壓裝機為核心，布置相關(guān)組件產(chǎn)線，在壓裝前進行預(yù)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(chǎn)；同時，由于產(chǎn)線結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，對裝配不合格率和產(chǎn)品尺寸缺乏控制和檢測，并且無法實現(xiàn)實時檢測，自我排查和自動修正，與上游設(shè)計加工步驟缺少聯(lián)動和反饋，缺少并列設(shè)計組件，無法適應(yīng)未來數(shù)字化生產(chǎn)平臺的信息交流，這大大制約了產(chǎn)品的精益加工發(fā)展，不符合產(chǎn)業(yè)機構(gòu)的優(yōu)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(jù)設(shè)計要求尺寸關(guān)系為過盈關(guān)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(xiàn)結(jié)構(gòu)緊固穩(wěn)定，常用于孔軸裝配，和一次性不可拆卸機構(gòu)中，具有較好的可靠性和穩(wěn)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(jù)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(lián)接件；壓入法加力均勻，方向好控制，生產(chǎn)效率高，主要用于過盈配合。較小過盈量配合的小尺寸聯(lián)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(tǒng)主要針對大過盈量，使用壓力機進行安裝的組件裝配產(chǎn)線。

1.3 壓裝配合常見問題

（1）壓裝零件尺寸公差不科學(xué)，零件尺寸檢測不精確，裝配精度低，導(dǎo)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(guān)性能要求。

（2）壓裝前預(yù)裝配不合理，預(yù)裝配尺寸不規(guī)范，導(dǎo)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(tǒng)規(guī)范操作章程，致使生產(chǎn)成本提高，廢料量增加，不符合可持續(xù)發(fā)展。

（4）對失敗安裝缺乏數(shù)據(jù)采集和分析，對產(chǎn)品優(yōu)化改良難以提供及時，動態(tài)，量化數(shù)據(jù)支撐。

2 設(shè)計原理

2.1 產(chǎn)線實時監(jiān)測

零件進行壓裝配合完成組裝，其影響最終裝配結(jié)果的因素包括成品零件自身設(shè)計問題，加工精度問題等造成的尺寸誤差或結(jié)構(gòu)不合理性；裝配前組合體預(yù)裝配結(jié)構(gòu)不合理，預(yù)裝配關(guān)系錯誤或者預(yù)裝配尺寸誤差過大；壓力機參數(shù)不合理，具體壓裝步驟不科學(xué)。同時對于壓裝配合的失敗組件缺乏相關(guān)的尺寸質(zhì)量檢測，缺乏回收再利用機制，造成一定浪費，同時對相關(guān)數(shù)據(jù)的收集事實上是一種很好的可用于優(yōu)化結(jié)構(gòu)，改善工藝的舉措，量化的數(shù)據(jù)分析和提高零件的可追溯性可以有效地將設(shè)計，加工，制造等多部門信息綜合，并實現(xiàn)并行交流這將促成一種動態(tài)可反饋式生產(chǎn)方式，可以很好的改善制造靈活性，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)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(yù)裝配檢測，質(zhì)量分析和裝配錯誤率控制。

（1）裝配前期。裝配前的組件質(zhì)量監(jiān)控往往是最容易忽略的，由于該階段產(chǎn)品是由不同生產(chǎn)部門負(fù)責(zé)，其零件的追溯性糾錯以及優(yōu)化受到部門之間缺乏聯(lián)系的制約，導(dǎo)致生產(chǎn)制造上下游間缺乏信息交流。為此在裝配前對生產(chǎn)線產(chǎn)品進行質(zhì)檢將會得到很好的相關(guān)零件信息，同時輔助以相對應(yīng)的檢測量具，在保證安裝成功的同時，提前將不合格產(chǎn)品剔除產(chǎn)線，進行第一次產(chǎn)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(zhì)量情況進行記錄，數(shù)據(jù)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(yù)安裝，零件預(yù)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(guān)系，需要提前以一種臨時裝配關(guān)系進行預(yù)裝配，此時該結(jié)構(gòu)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(tài)，其具體結(jié)構(gòu)形態(tài)和預(yù)裝配狀態(tài)下相關(guān)的尺寸數(shù)據(jù)，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(yīng)的檢測量規(guī)在流水線上對其結(jié)構(gòu)和尺寸進行檢測，完成錯誤裝配狀態(tài)的排處工作以及對相關(guān)配合公差進行測量工作，可通過調(diào)整裝配轉(zhuǎn)態(tài)以滿足尺寸要求的則繼續(xù)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(chǎn)品篩檢，并記錄相關(guān)信息數(shù)據(jù)。

（3）裝配后期。在完成裝配后，壓制配合合格的產(chǎn)品將流出產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品優(yōu)化無益，此類殘品的數(shù)據(jù)是有利用價值的，為此對該步驟所產(chǎn)生的殘次品進行分類檢測，并加以回收，完成數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)第三次產(chǎn)品檢測。

2.2 綜合產(chǎn)線信息

通多對裝配各階段產(chǎn)品質(zhì)量進行檢測，記錄統(tǒng)計出各個階段組件尺寸公差分布，產(chǎn)品合格率，并繪制相關(guān)表格數(shù)據(jù)圖。產(chǎn)品的實際尺寸公差分布可以表征產(chǎn)品實際的加工精度，同時對照設(shè)計要求和功能需求進一步完善相關(guān)尺寸公差設(shè)計，產(chǎn)品尺寸合格率則表現(xiàn)了加工能力與設(shè)計要求之間的匹配程度，通過對合格率的檢測來完善相關(guān)加工工藝，改良不合理的步驟，提高生產(chǎn)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(yōu)化

多部門實現(xiàn)信息交流，根據(jù)實際生產(chǎn)需求，產(chǎn)品本身設(shè)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(shè)計階段對后續(xù)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(xié)調(diào)都將反應(yīng)在裝配過程中，所以借助信息交流平臺，結(jié)合對實際生產(chǎn)的實時監(jiān)測，并將各零件狀態(tài)以數(shù)據(jù)形式展現(xiàn)給部門，讓各個階段的工作人員可以對自己工作內(nèi)容對后續(xù)步驟的影響有實際的概念，并將其納入設(shè)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(chǎn)品合格率，提高產(chǎn)品裝配合格率。

（2）設(shè)立自動化預(yù)裝配工位，進行預(yù)裝配操作，檢測預(yù)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(shù)據(jù)，并進行匯總，與同一批次產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行匯總分析。

（4）匯總分析數(shù)據(jù)，反饋至設(shè)計，加工和檢測人員，進行數(shù)據(jù)匯總、分析、追責(zé)解決，以并行式處理方式，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)處理方案，在保證材料性能、裝配關(guān)系和結(jié)構(gòu)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(jiān)測系統(tǒng)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(chǎn)線上相關(guān)零件進行尺寸測量，對零件質(zhì)量進行第一步管控，并將零件信息結(jié)合自身識別代碼進行記錄整理，統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制圖表記錄初始狀態(tài)下各批次零件整體質(zhì)量分布，完成裝配前產(chǎn)品合格率，尺寸公差帶記錄，完成初步裝配組件質(zhì)量管控和信息收集。

預(yù)裝配階段，結(jié)合預(yù)裝配工裝，完成預(yù)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(diào)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(guān)數(shù)據(jù)，合格產(chǎn)品進行下一階段操作。

裝配完成后，對于合格產(chǎn)品進行數(shù)量紀(jì)錄，用于統(tǒng)計合格率，對于失敗產(chǎn)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(zhì)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(guān)尺寸數(shù)據(jù)，質(zhì)量信息記錄。

5 結(jié)束語

綜上所述，文章介紹了一種壓裝配合產(chǎn)線的實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，對各個裝配階段進行質(zhì)量監(jiān)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(jiān)測的同時匯總產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)，并且以該數(shù)據(jù)為內(nèi)容構(gòu)件生產(chǎn)部門多方交流平臺，從而實現(xiàn)反饋式生產(chǎn)設(shè)計，提高各部門協(xié)同能力，降低成本的同時改善產(chǎn)品質(zhì)量，是一種值得推廣的壓裝工序監(jiān)測系統(tǒng)。

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