毕业设计论文发动机缸体上线装置设计管理资料.docx
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毕业设计论文发动机缸体上线装置设计管理资料
摘要
随着我国经济的发展,国内对汽车的需求迅速增长,如何提高汽车产品零部件的生产效率和加工质量,对汽车行业的发展至关重要。
发动机缸体是汽车五大部件之一,其生产效率和加工质量直接关系到汽车的生产效率和性能。
发动机缸体传统的提高生产效率和加工质量的途径是尽量缩短辅助时间和采用刚性生产线,这种途径在今天已经越来越不适应生产的发展。
因此,在汽车行业中,如何提高发动机缸体生产效率和加工质量是一项重要的研究课题。
在调研了国内多家发动机生产厂家的生产方式,搜集、查阅了大量有关资料的基础上,作者对发动机缸体的机械加工工艺过程进行了深入的分析和研究,研究了缸体工艺流程在发动机缸体加工中的应用,并提出了发动机缸体上线装置设计方案。
论文对发动机缸体装备线进行了分析和研究。
其中,缸体上线装置是发动机装配线的第一工位,将发动机缸体运送到发动机装配线上,使之方便与发动机装配线的工件载体(托盘)把接固定的一个装置。
围绕缸体上线装置设计,针对缸体上线的特点,研究了缸体上线装置设计方案,从理论上分析和研究了缸体上线装置的影响因素。
设计了缸体上线的工艺。
本文所设计的缸体上线装置设计方案既具有较高的稳定性,又提高了生产效率。
实践表明,该工艺方案的设备利用率较高,生产能力稳定,可靠性较好,对同类产品的加工及工艺设计具有一定的参考价值。
关键词:
发动机装配线;上线装置;输送;缸体;
Abstract
AsChina'seconomicdevelopment,rapidgrowthindomesticdemandforcars,howtoimprovetheefficiencyofproductionandprocessingofautopartsquality,criticaltothedevelopmentoftheautomobileindustry.Isoneofthefivepartsofcarenginecylinder,productionefficiencyandqualityofitsdirectimpactontheproductivityandperformanceofthecar.Enginecylinderbodyoftraditionalwaysofimprovingproductivityandqualityistotrytoreduceauxiliarytimeandintherigidlines,thisapproachhasbecomeincreasinglyunsuitedtotheproductionofdevelopmenttoday.Therefore,intheautomotiveindustry,productionefficiencyandqualityimprovementofenginecylinderbodyisanimportantresearchtopic.
Inthesurveyanumberofdomesticproductionoftheenginemanufacturer,collection,accesstoalargeamountofinformationonthebasisofauthoronenginecylinderblockmachiningprocessofanin-depthstudyandanalysisoftheprocess,examinedtheprocessofcylinderintheenginecylinderintheprocessingofapplications,andengineblockonthelinedevicedesign.
Papersonenginecylinderbodylineanalysisandstudyofequipment.Whichcylinderonthelinedeviceisthefirststationofengineassemblyline,ontheengineblocktotheengineassemblyline,makingitconvenientandengineassemblylinework-piececarrier(pallets)ofafixedinstallation.Aroundthecylinderofthelinedesign,characteristicsofthecylinderontheline,programofstudydesignofcylinderblockonthelinedevice,theory,analysisandstudyontheinfluencefactorsofthecylinderonthelinedevice.Designtechnologyofcylinderblockontheline.
Designofcylinderblockonthelinedevicedesigninthisarticlehasahighstability,andincreaseproductivity.Practiceshowsthatthehigherequipmentutilizationoftechnology,productivityandstability,betterreliability,thesimilarproductprocessingandprocessdesignwithacertainreferencevalue.
Keywords:
Engineassemblyline;On-linedevice;Transportation;Cylinderbody
摘要I
AbstractⅢ
1绪论
本课题的来源、目的及意义
(1)
课题背景及国内外研究现状
(1)
本课题研究的主要内容
(1)
2系统功能及总体结构
概述(00)
系统功能(00)
系统结构(00)
小结(00)
3系统机构设计
机架设计(00)
输送非机动滚道设计(00)
直线导轨选型(00)
平移气缸选型(00)
止动气缸选型(00)
小结(00)
4输送非机动滚道设计
输送非机动滚道概述(00)
输送非机动滚道设计(00)
缸体在滚道上行程(00)
滚筒的支持力计算(00)
小结(00)
5直线导轨设计
(00)
(00)
小结(00)
6平移气缸在缸体上线装置中的应用
平移气缸简介(00)
平移气缸在缸体上线装置中的应用(00)
平移气缸对缸体作用力计算(00)
小结(00)
4结论与展望
本文总结(00)
将来展望(00)
致谢(00)
参考文献(00)
附录1……(00)
附录2……(00)
1绪论
本课题的来源、目的及意义
本课题将针对东风汽车公司专用设备厂制造车间实际的生产情况,东风汽车公司专用设备厂是一家集汽车零部件生产、专用设备设计、制造、安装、修理为一体的技术密集型企业,是东风汽车公司最早建成投产的专业厂之一。
建筑面积10万平方米,。
经过30多年的建设和发展,我厂拥有国内汽车装备行业领先的"精、大、稀"各类一流加工设备和先进的检测手段。
下设专门从事研究、开发、设计的东风汽车工程研究院专用设备研究所、液压技术研究所,形成了物流输送设备、汽车零部件两大主营业务。
2001年,通过了ISO9001:
2000版质量管理体系认证、QS9000质量保证体系认证和ISO14000环境体系认证。
对缸体上线进行科学整理、归纳和完善,以期最终形成简洁、完善的生产工艺。
汽车工业是我国国民经济的主要产业,其中发动机作为关键零部件,其自主制造水平的相对其他国家落后,其已经成为制约我国轿车工业发展的瓶颈。
随着发动机缸体多品种中小批量需求的增加,越来越多的汽车厂家选择能够进行高效率的装配生产线以满足市场的多样化需求。
汽车发动机的缸体生产在汽车行业中有举足轻重的地位。
为了提高缸体质量在市场上的竞争能力,企业将“以质量求生存,以品种求发展”作为其发展主题。
随着我国发动机缸体行业的发展,对汽车产品及其零部件质量要求的提高及更生换代的加速和品种多样化,对车用发动机制造业中汽车装配线也提出了新的要求,专业化、大批量生产方式已势在必行,即必须采用新的发动机装配线以适应生产的发展,并要求以较低的成本、先进的工艺获得较高的经济效益。
通过参观就东风汽车公司专用设备厂,通过现场调研发现存在如下主要问题:
1、用电葫芦吊起缸体时,在移动缸体过程中若出现电葫芦等意外事故,有可能造成吊驾驶室总成下滑而伤害其下部人员。
2、将缸体放在夹具上之前,不可避免要在定位时缸体可能与定位销多次产生摩擦,使缸体底座受到一定磨损,造成缸体出现轻微不平衡,导致一些不可避免经济损失和意外事故。
3、因为缸体型号不同,所采取的夹具也不同。
考虑的夹具的问题也很多,其中夹具中压板可能造成缸体局部磨损,同时从经济效益来看并不划算。
基于上述原因,对缸体上线研究已势在必行。
通过对缸体上线装置研究,不但能够缩短生产周期,降低制造成本,提高加工精度,而且依据国内外工艺生产线,可以建立或完善本厂工艺生产线,从而更大程度上提高缸体上线水平,获取更大的经济利益。
本课题的主要研究目的,一方面是为了减少缸体不必要的磨损和提高工作效率,将缸体上线这一工艺环节进行改进,采用目前较先进的缸体上线装置;另一方面是满足市场需求,从第一工序开始着手减小工作周期,实现10秒/件(纯机器节拍)缸体上线。
课题背景及国内外研究现状
缸体上线装置是发动机装配线的第一工位,将发动机缸体运送到发动机装配线上,使之方便与发动机装配线的工件载体(托盘)把接固定的一个装置
伴随着近四年来全球金融危机的形势,汽车工业作为全球工业的龙头行业之一,遭受巨大冲击。
在汽车发机动装配生产线中,提高生产效率、降低生产成本、提高零件质量是企业永恒的主题。
我国汽车发动机的生产率仅为先进国家的1/10~1/30[1][2]。
提高我国汽车发机动装配生产线的技术水平、提高生产率、降低生产成本、发展先进装配线技术是我国汽车行业面临的迫切需要解决的重大任务。
汽车工业进入新的一轮竞争,掀起了质量和价格之战。
中国汽车市场遭受到金融危机的影响,整个车市持续低迷,对于自主品牌的厂家来说,竞争更是残酷。
中国汽车工业如何抓住新的机遇,迎接新的挑战,增强市场竞争能力,在世界上立于不败之地,已经成为我国汽车行业的首要问题。
而作为汽车的核心机构发动机更应该进一步改良,其中作为发动机重要部位——缸体,在国外缸体生产量一直很大,其缸体在从上线到包装整个过程受损轻微,大大提高缸体质量,使得缸体的寿命增长,减少经济损失。
但在国内缸体生产量很大,可每次在包装前检查到的次品也是很多。
造成这一现象原因就是发动机装配线的第一工位——缸体上线装置,将发动机缸体运送到发动机装配线上,使之方便与发动机装配线的工件载体(托盘)把接固定的一个装置。
在国内经常用的是电葫芦将缸体运输到工件载体上,这其中电葫芦容易发生失效出现意外事故,造成缸体受损;同时在运输过程中缸体是悬空的,其本身可能在工人不注意情况造成碰撞,使缸体出现损伤等等一些问题,造成了缸体在后续工序中出现其他问题而成为次品。
而在国外已经大量使用新的缸体上线装置,其利用气缸原理和非机动轨道等一些装置使得缸体在运输时平稳且受损程度轻微。
本课题研究的主要内容
本文以东风汽车公司专用设备厂制造车间为背景做了大量的调查与分析,主要
对缸体上线展开了研究,并就关键工位的操作技术应用进行了探讨,设计了一种用于汽车装配线第一工序的缸体上线装置。
本论文的主要研究内容如下:
(1)综述了缸体上线装置的概念和研究现状,对缸体上线过程中实时监控的必要性和意义进行了分析。
(2)对东风汽车公司专用设备厂汽车装配线第一工序流程进行了概述,然后就缸体上线装置现状做了相应分析,在此基础上提出了缸体上线装置系统的总体设计方案和网络结构,最后对缸体上线进行了具体的流程分析和模块功能划分。
(3)对缸体上线监控技术中的数据采集技术和应用进行了研究。
首先就数据采集的概念和发展历程进行了概述,然后对目前比较流行的缸体上线技术进行了论述。
最后根据东风汽车公司专用设备厂发动机装配线具体现状做了数据采集的需求分
析,并重点论述了缸体上线装置应用。
(4)对缸体上线装置的组成进行了研究。
首先对机架该设备含机架、输送非机动滚道、直线导轨、平移气缸等部件做了简要介绍,然后针对缸体在移动过程中,其中输送非机动滚道和平移气缸对缸体施加的应用力进行了计算,然后重点介绍了缸体上线装置的各部件方案设计和缸体上线流程的实现。
2系统功能及总体结构
系统总体设计思路和方案
缸体上线装置是发动机装配线的第一工位,将发动机缸体运送到发动机装配线上,使之方便与发动机装配线的工件载体(托盘)把接固定的一个装置。
缸体上线装置系统包括机架、输送非机动滚道、直线导轨、平移气缸等部件。
机架方案:
在设计机架机构时,要确保缸体能在系统中稳定的移动,因具备足够的刚度,使输送非机动滚道,直线导轨、平移气缸等部件都能放于机架上。
而且机架的结构应该简单,方便机架的维护与修理。
:
机架的示意图
输送非机动滚道方案:
输送非机动滚道属于缸体上线装置的重要部件,又因缸体上线装置属于输送机构,,而输送机构有以下7种[3]:
(1)滚筒输送机构:
滚筒输送机构适用于底部是平面的物品输送,主要由传动滚筒、轨道等部分组成。
具有输送量大,速度快,运转轻快,能够实现多品种共线分流输送的特点;在单件物品重量大(达数吨),输送速度快(百米/分钟),以及要求输送距离远,有各种复杂工艺流程的,首选这种机型。
(2)链板输送机构:
输送面平坦光滑,摩擦力小,物件在输送线之间的过渡平稳,可输送各类PET瓶、玻璃瓶、易拉罐等物料,也可输送各类箱体。
链板有不锈钢和工程塑料等材质,也可采用联接于牵引链上的各种结构和形式的平板或鳞板等承载构件来承托和输送物料。
规格品种繁多,可根据输送物料和工艺要求选用,能满足各行各业不同的需求。
(3)链条输送机构:
该机构是利用链条牵引、承载,或由链条上安装的板条、金属网带、辊道等承载物料的输送滚道。
根据链条上安装的承载面的不同,可分为链条式/链板式/链网式/板条式/链斗式/托盘式/台车式,此外,也常与其他输送机、升降装置等组成各种功能的生产线。
链条可以采用普通的套筒滚子输送链,也可采用其它各种特种链条(如积放链,倍速链)。
链条输送机构的输送能力大,主要输送托盘、大型周转箱等。
(4)网带输送机构:
网带输送机是带式输送机的一种,是采用金属网带作为输送带的设备。
除具有皮带机的一些特点外,还具有耐高温、便于清洗等特点。
主要应用于各种食品行业、高温处理行业。
(5)皮带输送机构:
输送的物料种类繁多,,还可满足耐油、耐热、耐腐蚀、防静电等有特殊要求的物料输送。
皮带输送机构常用于输送零散的小零件及重量在100kg以下的物品。
在组装、包装生产线,以及象食品、医药等需要无污染的行业得到广泛应用。
(6)伸缩输送机构:
是利用可伸缩的组件做机架的输送机构。
主要特点有:
占地面积小,伸缩自如,单元伸缩量为1:
3;可方便地改变输送路径,输送方向;轻巧方便,如将滚筒改为滚轮,重量更轻;配驱动装置,可实现动力输送;单元承载能力小,最大仅55kg。
(7)福来轮输送机构:
是利用滚轮进行输送的一种输送机。
具有结构轻巧的特点,被广泛应用于需要经常搬动、要求输送机重量轻的场合,比如后勤装备、伸缩机、以及经常野外临时输送的设备等。
该输送机要求输送的物品底面平整,如托盘等。
不适合输送底面凹凸不平(如普通周转箱),以及软底(如布包裹等)的输送。
通过以上7种输送机构介绍,且经调研缸体的质量一般为50kg~100kg(本文选着50kg),而满足这一要求的机构有轨道输送机构、链条输送机构、福来轮输送机构,又因本课题目的是为了提高缸体上线效率,减小工作周期和有效节约能源,大批量运输多种缸体,则再设计输送非机动滚道时要优先考虑其稳定性和结构简单,同时方便运输缸体,使缸体在移动时保持平稳,那么在选取输送机构时应该通过以上三种轨道输送机构对比来选择。
方案A将缸体放在非机动滚道上,滚道输送机构会对缸体的位置产生识别,使其有关的信号灯亮起来,同时平移气缸带动缸体在滚筒上平稳的匀速移动,,则缸体受磨损的程度比较小,在缸体移动一段行程时,止动气缸使缸体停下来,接着缸体在这个位置进行安装零件,然后平移气缸再将缸体带回原来初始地方,缸体进行下一个工序。
:
滚筒输送滚道示意图的俯视图
方案B先将缸体通过电葫芦悬吊放于托盘上,将缸体固定在托盘上,然后电葫芦将缸体与托盘整个都放在链条上,通过链条来牵引托盘,并承受托盘和缸体的总量,将托盘和缸体输送到指定的位置,其中链条采用的是普通的套筒滚子输送链,如果条件允许也可采用其它各种特种链条(如积放链,倍速链)。
缸体在指定位置安装零部件,然后通过链条将缸体和托盘运输回来,电葫芦将缸体与托盘移动到下一个工序。
:
普通链条输送滚道
方案C先将缸体通过电葫芦悬吊放于托盘上,将缸体固定在托盘上,然后电葫芦将缸体与托盘整个都放在滚轮上,因为滚轮用于输送机构时,可在滚轮轴承中串一根钢轴,而一根轴上可放置2-4个滚轮,轴端上通过链轮做链条驱动,同时根据输送缸体与托盘重量与大小来定制福来轮的数量与驱动的瓦数,使缸体移动一段距离,并通过止动气缸使托盘停下来,缸体在这个位置上进行安装零部件,然后链条驱动链轮使滚轮旋转,使托盘载着缸体移动到下一个工序。
:
滚轮输送滚道
通过以上三个方案介绍,其中B方案和C方案都需要托盘这个部件,而且为了能够将缸体固定在托盘上,将会采用夹具来固定缸体,这会对缸体造成一定的损伤。
其损伤的原因有以下三条:
1、在吊起缸体时,在移动缸体过程中若出现电葫芦等意外事故,有可能造成吊驾驶室总成下滑而伤害其下部人员。
为了避免这一现象发生,需要增加保护钢梁。
此钢梁的作用是驾驶室装配时,吊具横到钢梁上,保证驾驶室装配使得稳定,避免发生人生事故。
但是电葫芦下降高度不同,需要钢梁的高度随之变化。
这个问题不好解决。
2、将缸体放在夹具上之前,不可避免要在定位时缸体可能与定位销多次产生摩擦,使缸体底座受到一定磨损,造成缸体出现轻微不平衡,导致一些不可避免经济损失。
3、因为缸体型号不同,所采取的夹具也不同。
考虑的夹具的问题也很多,其中夹具中压板可能造成缸体局部磨损,而且缸体要从夹具取下来也很麻烦,再取下过程中可能会对缸体造成进一步损伤,同时从经济效益来看并不划算。
方案B中采用的是托盘式链条输送滚道,虽然链条有以下主要特点:
1.输送能力大,高效的输送滚道允许在较小空间内输送大量物料,输送能力达6m/h~600m/h。
2.输送能耗低,借助物料的内摩擦力,变推动物料为拉动,使其与螺旋输送滚道相比节电50%。
3.密封和安全,全密封的机壳使粉尘无缝可钻,操作安全,运行可靠。
4.使用寿命长,用合金钢材经先进的热处理手段加工而成的输送链,其正常寿命>5年,链上的滚子寿命(根据不同物料)≥2~3年。
5.工艺布置灵活,可高架、地面或地坑布置,可水平或爬坡(≤15°)安装,也可同机水平加爬坡安装,可多点进出料。
6.使用费用低,节电且耐用,维修少,费用低(约为螺旋机的1/10),能确保主机的正常运转,以增加产出、降低消耗、提高效益。
但是缸体上线要每10秒一件,其链条运动时间长,会使其链上的滚子可能因缸体挤压,从链上脱落下来,就有可能造成缸体与托盘从滚道上滑落下来,对缸体造成损伤。
又因其输送能耗低,借助物料的内摩擦力,这使得缸体在移动中,会与托盘产生内摩擦,对缸体造成损害。
则方案B不适合。
方案C中采用的是福来轮输送滚道,其有以下主要特点:
、包、托盘等件货的输送,散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送。
,可靠性高,使用维护方便。
,能配合各种机器的输送速度。
虽然滚筒输送滚道有以上几个特点,但是因滚轮在不停的旋转,需要耗费大量的电力,同时滚轮更适用于输送20kg左右的物品,而缸体的质量在50kg左右,会对滚轮造成一定的压力,使得滚轮轴承中串的钢轴受到压力产生变形,导致缸体不能稳定的在滚轮上移动。
故方案C被淘汰。
本文选用的是方案A滚筒输送滚道,因为其不需要托盘就可直接运输缸体,同时滚筒输送滚道之间易于衔接过滤,可用多条滚筒线及其它输送设备或专机组成复杂的物流输送系统,完成多方面的工艺需要。
可采用积放滚筒实现物料的堆积输送。
滚筒输送滚道结构简单,可靠性高,使用维护方便。
而且滚筒一般保持静止,只有当缸体放在滚筒上时,滚道输送机构会对缸体的位置产生识别,使平移气缸牵引缸体移动,缸体与滚筒产生摩擦使滚筒旋转,所以不用考虑滚筒旋转时耗费多少电力,,则缸体移动时气缸产生的牵引力很小,使用费用低,节约电力且耐用。
以及当缸体放在滚筒上,至少有三个滚筒支持缸体,使缸体不会对滚筒产生过大压力,造成滚筒弯曲。
另外,不管输送物品重50kg还是100kg,滚道输送机构都具备对物品位置的识别能力,这一点对于配送工作来说是重要的。
系统功能
为了满足公司的实际需要,。
在设计过程中,为了能够确保缸体能够在水平方向移动,缩短滚筒输送滚道的长度,当缸体放在滚道的右上方时,信号灯闪烁,使平移气缸牵引缸体在滚筒上滑动,快到达左侧时有止动气缸使缸体停止移动,然后有挡板将缸体固定住,将曲轴放入缸体中,然后挡板将缸体松开,平移气缸将缸体牵引到右侧。
其系统的功能就是将缸体来回移动(),使缸体不需要托盘也能在装配线上来回移动,同时在移动过程中保持平稳,与滚筒之间产生的摩擦较小,减少了缸体损伤,降低工人的劳动强度,减小工作周期,节约材料的使用,大大提高了生产效率。
一般的缸体上线都要使用托盘,将缸体放置在托盘上,通过夹具将缸体固定在托盘上,然后用电葫芦将缸体放在链条或滚子上,使缸体进行移动,而且缸体移动是单方向的,这样会占据较大空间,同时滚道太长不能保证缸体是否在水平方向上移动,会使缸体在移动过程中出现速度变快或变慢,使缸体与夹具产生摩擦,造成缸体受损,导致缸体最终不能合格。
系统结构
根据前面对缸体上线装置功能的分析,结合国内外汽车装配线的发展,。
为了使缸体在水平方向上平稳的移动,首先调整机架下方的调整支腿,通过红外线检测机架是否水平,将调整支腿上的螺栓拧紧。
然后将选好的平移气缸装在机架中,再将选好的直线导轨装在机架上,最后将输送非机动轨道与直线导轨、平移气缸组装起来,在输送非机动轨道左端安装止动气缸,这就是缸体上线装置整体结构。
其结构简单,可以高架、地面或地坑上布置,
维护起来方便,可靠性高,同时输送轨道长度短,使缸体移动平稳,方便缸体上线安装。
小结
本章分析了缸体上线装置的特点及功能要求,提出了缸体上线的系统结构,并介绍了它的各机构的功能。
3系统机构设计
机架设计
机架设计的基本任务就是使缸体在水平方向上移动
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