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[发动机] 防错技术在发动机装配过程中的应用

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发表于 2015-9-12 03:36:21 | 显示全部楼层 |阅读模式

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防错技术在发动机装配过程中的应用

防错技术在发动机装配过程中的应用

        图1  智能料架

        对于发动机混流装配过程中容易出错的问题,应用一些相应的防错技术,可消除装配过程中错装、漏装等潜在风险。防错技术的合理应用,对有效提高产品品质,降低生产成本,提高企业在市场上的竞争力,发挥着重要作用。
        发动机是汽车的“心脏”,其制造技术直接决定了发动机的性能。装配作为发动机制造过程的关键工序,对产品质量的好坏起着决定性作用。如今发动机装配已经实现流水线装配,已引用了在线自动装配、自动检测等技术功能,保证了发动机高精度、高效率和高质量的装配。随着汽车发动机排放标准要求越来越高,发动机的设计要求、零件加工和装配质量要求也越来越高。特别是汽车生产规模的不断扩大,生产节拍的不断提高,多品种发动机的发展,使得发动机混流装配过程错综复杂,装配过程中存在错装、漏装等潜在风险,从而造成发动机装配返工、返修和报废等情况,严重影响了产品质量和生产进度,大大增加了发动机的制造成本。
        面对这一状况,在发动机制造过程中导入防错技术,可有效提高产品品质,降低生产成本,提高企业在市场上的竞争力。
        装配过程中的常见错误
        近年来,汽车制造工业飞速发展,新型车型、特种车型层出不穷,作为汽车“心脏”的发动机更是种类繁多,满足着不同车型的需求。不同品种发动机产品实施共线制造、共线装配成为发展的趋势。发动机装配过程中可能存在错装、漏装等潜在风险,常见的差错主要包括:
        1. 同一工位不同品种零件的装配
        在装配线同一个工位上,因发动机机型不同,某些零件在某个机型上有,在其余机型上不装,或者不同机型上装的零件型号不一样,可能存在错装、漏装等潜在风险,丧失零件的功能。
       

防错技术在发动机装配过程中的应用

防错技术在发动机装配过程中的应用

        图2  进气门

        2. 同一工位外形相似的零件的装配
        在装配线同一个工位上,外形相似的零件,如发动机的进气门和排气门,将进气门装到排气侧,排气门装到进气侧,存在错装等潜在风险,使零件功能失效。
        3. 同一工位需要选配的零件的装配
        在装配线同一个工位上,需要选配的零件,如发动机曲轴主轴瓦、平衡轴轴瓦、气门垫片(或挺柱)及活塞连杆等具有不同公差规格的零件,在装配时要根据发动机主体部位的尺寸公差进行选配,可能存在混装等潜在风险,达不到零件预期的功能要求。
        4. 不同姿态的零件的装配
        不同姿态的零件在装配时,如活塞环上、下面颠倒放置,与活塞分装、与发动机总装时,活塞环上、下两个面容易装反,装反后则起不到密封或刮屑的作用。
        5. 零件在装配夹具上定位姿态不同
        零件在装配夹具上的定位姿态,与装配什么零件息息相关。如,缸体在托盘上的定位姿态根据装配工艺要求决定,如果定位姿态不正确,可能存在混装、无法装配等潜在风险。
       

防错技术在发动机装配过程中的应用

防错技术在发动机装配过程中的应用

        图3  排气门

        保证装配精度的防错技术
        对于发动机装配过程中容易出现的差错,传统的预防方法是采用人工目测、人工分检。当发动机大批量、连续混流生产时,操作者受视觉疲劳和劳动强度的影响,装配过程中分辨效率低下,因疏忽容易出错。为了适应具有较高机械化、自动化水平,且不同型号发动机共线生产的方式,有效避免各种错装、漏装情况的发生,防错技术的应用至关重要。
        针对上述发动机装配过程中容易出现差错的情况,我们已在发动机装配过程中应用了一些防错技术,避免了众多的失效模式,有效地控制了发动机的制造质量。
        1. 同一工位不同品种零件的装配防错
        针对同一个工位出现不同品种的零件,传统的防错方法是依靠操作者人为分辨。近年来,我们已采用智能料架(见图1),即智能料架不同的料仓里对应不同机型的零件,存在零件差异的料仓前面设置信号提示灯和光栅检测开关。如果装配线上采用MES (manufacturing execution system制造执行系统),则这种料架的管理与MES系统相结合进行控制,按MES系统指令对料架的零件进行配餐。在托盘夹具上设置RFID(射频识别)卡,RFID里存储发动机机型等信息,在工位设置RFID读写头,托盘到达工位时,读取RFID即获取了机型信息,系统处理后,智能料架上对应的零件料仓安装指示灯亮,提示安装。如果装配线没有配置MES系统和RFID,则在工位上设置机型识别开关检测机型的差异部位,同样将指令发到智能料架上进行指示操作。料仓前布置的光栅开关检测取料状况,如果取料错误则系统报警提示。环环相扣,完成同一个工位不同品种零件的装配防错。
       

防错技术在发动机装配过程中的应用

防错技术在发动机装配过程中的应用

        图4  活塞环示意图

        2. 同一工位外形相似的零件的装配防错
        这种情况的防错方法是:将进气门(见图2)和排气门(见图3)分别放到智能料架上对应的料仓里。在缸盖每个气门下方设置检测开关,该开关组与智能料架配合,取料后必须安装到正确的气门位置,否则开关检测到错误进行报警。
        3. 同一工位需要选配的零件装配防错
        针对这种情况,在被装零件的托盘夹具上设置RFID卡,将上道工序测量零件的待装部位尺寸的实测值,写入到RFID卡里,在工位上设置数据处理系统、RFID读写头以及智能料架。
        托盘载着零件到达工位时读取RFID,即获取待装部位尺寸的实测数据等信息,系统按照规定的选配规则进行数据处理,智能料架上对应规格的零件料仓安装指示灯按一定的装配顺序亮灯,提示安装,操作者事先经过操作培训,也按顺序取料安装。如果没有RFID系统,则采用排序的方法,在工件上线开始逐台份数据按序输入系统,智能料架则按序进行亮灯提示安装。
        以上两点由于对操作者有依赖,所以不能完全做到防错,特别是待装部位为阵列时容易出错。神龙公司平衡轴轴瓦选配时,采用智能料架与模板开关阵列配合使用的办法做到逐个提示安装。模板上设置一组带开关的滑板,该组开关定义为Z轴开关列,不同滑板的开合,意味着Z坐标不同;设置X轴开关列,当模板带着滑板开关整体移动到不同位置,意味着X轴坐标定位,这样X轴与Z轴开关形成的开关坐标就定位了一个固定的待装位置。这样再与上述的控制一样与智能料架配合使用便防止了拿错、装错和漏装。
        气门垫片的选配采用在线测量,同时通过智能料架后,立即安装。
       

防错技术在发动机装配过程中的应用

防错技术在发动机装配过程中的应用

        图5  缸体在托盘上定位

        4. 不同姿态零件装配的防错
        活塞环(见图4)在分装配时,数百个活塞环套在工装料棒上,往活塞上套装。根据活塞环的结构特点:两个端面一边有倒角一边没有,根据有倒角和没倒角成像的不同,采用视觉传感器检测系统,在活塞环被装配之前检测倒角部位。在系统里设置标准图像,将视觉传感器成像与标准图像进行对比,判定活塞环的姿态,确定活塞环的正确位置。
        5. 零件在装配夹具上定位姿态不同的防错
        零件在装配夹具上的定位姿态,由装配工艺决定。缸体在托盘上定位时(见图5),我们常利用缸体的底面或顶面、两孔作装配基准,采用一面两销定位(两销指一圆销、一菱销)。缸体在托盘上定位后,决定其在装配线上的姿态,按装配工艺要求,缸体在托盘上所处的定位姿态与装配什么零件一一对应。因此,缸体的定位姿态是不错装的基础。
        然而,缸体上有多个相同的孔,如果仅用一面两销定位,可能存在缸体在托盘上的定位姿态不正确,或者缸体进气侧和排气侧、前端和后端反向的问题,影响后序装配。这种情况下,必须利用零件外形或其余特征增加辅助定位装置,用以确定惟一的零件定位姿态,保证后序装配顺利进行。
        结语
        上述介绍的防错技术在变速器、发动机等实际装配过程中已得到应用,每天对缸体和缸盖的泄漏量检测、前后油封检测、气门下沉量的检测、喷油器突出量检测及缸盖燃油路检测等在线检测相关数据进行核定与认证,从而对装配线的各种防错装置进行定期维护和认证,确认防错系统功能正确运作。在此过程中,在线检测相关数据必须存档,确认检测数据的操作工必须经过培训,保证人为因素处于受控状态,有效地保证防错系统达到预期的检验能力。
        随着汽车制造工业的迅猛发展,不同品种发动机产品实施共线制造、共线装配成为发展的趋势。在发动机装配过程中,合理应用防错技术,对精益生产、保证产品质量、降低发动机制造成本以及提高企业在市场上的竞争力,将发挥越来越大的作用。
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