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1、本科毕业设计说明书（论文）第 1 页共 27 页1 引言1.1 本课题研究意义发动机流水线装配需借助装配线进行，由于装配工艺的好坏直接影响产品质量，因此，发动机装配线在整个生产过程中占有重要地位。发动机装配线是否合理，直接影响了摩托车质量和产量。随着摩托车行业的发展，发动机装配线正由较为刚性装配线向柔性装配线方向发展， 柔性装配线的特点是装配节拍可以在一定的范围内自由调整，可以实现多品种混流生产并适应生产纲领的变化。多年来，国内许多企业从国外引进了先进的加工生产线和装配线或技术，通过借鉴、消化、吸收和改造，使我们的工艺装备、加工能力和水平有了大幅度的提高。发动机是摩托车领域技术最密集的关键部件
2、，在摩托车发动机装配过程中，由于被装配零件的多样性、工艺的繁琐性，采用摩托车发动机装配线就显得尤为重要。摩托车发动机装配线是一个发动机顺序装配的流水线工艺过程，每个工位之间是流水线生产，因此每个环节的控制都必须具备较高可靠性和一定的速度，才能保证生产的连续性和稳定性。1为了使复杂的发动机质量达到设计要求，就必须要在生产过程中注重每一个环节。而要确保每个环节都既达到高度精细，又满足工业生产必需的高效率，就必然要借助最先进的生产制造技术才能实现。2随着国内摩托车生产厂家质量意识的不断提高，摩托车发动机装配技术、设备也将越来越受到重视。3这几年，我们的许多企业花了很大的力气，从国外引进了先进的加工生
3、产线、装配线和各式各样的设备，使我们的工艺装备、加工能力和水平有了大幅度的提高。但从总的方面来看，我们的装配线水平与发达国家相比还有一定差距。4目前，国内还有部分生产厂生产条件较差，从原本混乱的零部件市场上购买零部件拼装发动机，经常出现紧固件松动、密封部位渗油、摩擦损失偏大、振动噪声偏大、零部件损坏等现象。其中因装配问题占不少。5 1.2 本课题相关的国内外研究现状随着摩托车行业的发展，发动机装配线正由刚性装配线向柔性装配线方向发展，柔性装配线的特点是装配节拍可以在一定的范围内自由调整，可以实现多品种混流生产并适应生产纲领的变化。 又由于在装配作业时装配对象和装配工人保持相对静止状本科毕业设计
4、说明书（论文）第 2 页共 27 页态，对采用专门的装配设备保证装配的高质量提供了方便的条件，便于实现装配的自动化。国内发动机装配线目前也趋于采用柔性装配线。6柔性自动化生产技术以工艺设计为先导，以数控技术为核心，是自动化地完成企业多品种、 小批量的加工、 制造、装配、检验等过程的先进生产技术。 它涉及计算机、网络、控制、信息、监测、生产系统仿真、质量控制与生产管理等技术。国外厂家生产的装配线由于价格昂贵，国内一般厂家难以承受。鉴于此，江苏瑞晟自动化设备有限公司通过潜心研发，将模块化的各类柔性自动化专机、高精度机器人装配、各类检测软件及在线检测等技术融为一体，使发动机生产线满足多品种、 小批量
5、生产的特点，将发动机装配生产线最快生产节拍由54 秒提升到 20 秒、年产能由 30 万台提高到 80万台，产品价格只有国外同类产品的三分之一。由于该生产线具有高度模块化的特点，装配线的生产交货期由一年左右缩短至半年。随着汽车工业的不断发展，摩托车发动机制造业紧跟汽车工业的发展动向，结合自身特点和具体要求，选择性地移植汽车发动机上的装配先进技术，有许多成熟的装配技术已在摩托车装配技术上得到了应用。7目前我国发动机装配线其设计开发能力已接近国外先进水平，在装配线开发方面已缩短了与国外先进水平的差距。但在实际生产中，装配作业的自动化程度却远低于其它作业的自动化水平，成为提高生产率的主要制约因素。对
6、此，国外制造业中普遍采用了机器人技术。利用机器人的识别、定位、检测、补偿、避碰等功能和它的柔顺装配技术，可以大幅度提高生产柔性和生产率，缩短生产周期，保证产品质量，降低成本。8但就全国范围而言，总体开发和技术创新能力还参差不齐，一些企业装配线的开发还处在引进、仿制及小规模改进阶段，没有形成自己独立完善的开发系统，主要是缺乏高水平的设计开发人才，缺乏验证手段，加之开发资金投入不足，这种弱的开发能力是我们不能进入世界摩托车发动机强国的障碍之一。为了促进我国摩托车行业的发展，在人员素质的提高、科研手段的完善、资料的积累、信息系统的建立等方面还需做大量的工作。9在装配线制造技术上来看，我国少数设备生产
7、厂通过对引进技术的消化吸收，已能自行设计和制造用于中小机械的非同步装配线，并用于生产中。但与引进的设备相比还有一定的差距，主要问题和技术难点是可靠性差，辊子和滚杠耐磨强度低，影响设备的使用寿命。不少这种设备还是引进的，如果采用国产设备将使生产线的成本大本科毕业设计说明书（论文）第 3 页共 27 页大降低，在我国有广泛的推广前景，因此在这方面还有待于进一步研制，尚需我们全行业的共同努力。101.3 本文的具体工作及各部总体设计思路根据毕业设计任务书上的设计要求及通过对本课题的研究，针对实验室教学的场地限制，在查看已有文献的基础上，设计整套摩托车发动机的装配线。使之既符合本校实际教学需要，又适用
8、于企业生产的摩托车发动机装配线。按任务书要求，本文的具体工作如下：两半圆加两直线线体，可增加分装线设计；发动机装配传输为手动传动，但也可在某一机构上加入一些自动化机构；两直线段应满足全部20 个装配工位同时装配；随行夹具可水平旋转并定位，同时，固定发动机箱体的横架可绕水平轴翻转一定角度并定位；编写部分装配工艺过程卡、部分工序卡。首先，要先确定装配线线体的形状，由于本校实验室场地有限，因此，不可能做一条占地面积很大的装配线线体，所以，在有限的空间内，必须造一条符合本校实际情况的装配线，采用类似于跑道的线体设计，可以合理的利用实验室的场地，也满足20 个装配工位同时装配，看上去也很简洁大方；其次，
9、学校经费有限，要设计一条经济又耐用的装配线线体。所以，在设计中尽量考虑可以把装配线上的各个零部件都可方便的拆卸，出了什么问题，也可以及时替换。因此，在这个设计中，各部分基本上符合了装配线上的各个零部件都可以方便拆卸的要求。设计好线体以后，就要考虑设计一个能在线体上运动的拖板了，由于线体是手动的，因此在拖板下应该安装有助于滑动的零件，可以在拖板的下面安装4 个钢球，通过螺栓并经中间加一个转座类零件从而把拖板和轮子连接在一起，装配线上就有可以推拉发动机的拖板了。但是，若钢球太小的话，发动机在整个装配过程中对线体的压力比较大。因此，钢球转座尽量大一些并尽量安装在拖板的外侧，这样就可以防止拖板与线体直
10、接发生摩擦。设计好拖板以后，就要考虑设计一个零部件，使其可以在拖板上左右转动。可以设计一块转盘。通过一个螺栓把拖板和一块转盘相连接。不过这样可能带来了另外一个问题，如果把螺栓拧紧，转盘就被固定在拖板上了，起不到旋转的作用了，因此可以在双头螺栓上加上略高一点的套筒，这样就可以使拖板和转盘之间有一定的间隙。开始想用轴承来固定，这样既不方便，又增加了成本，结构也复杂了。而且由于力臂很大，所需转动扭矩比较小，没有必要过度考虑摩擦力。为了方便转盘在拖板上可以自由转动，可考虑用推力轴承来固定， 这样既不方便， 又增加了成本， 结构也复杂了。本科毕业设计说明书（论文）第 4 页共 27 页可以在拖板上车个圆
11、形槽，在里面铺上小钢珠，当然对应的在转盘上也开个相对应的圆形槽，可以让小钢珠在拖板与转盘之间的轨道里转动。这样就能沿水平面转动了，阻力也不大，结构特别简单。设计好转盘以后，就要设计如何把转盘与托架连接起来。考虑设计一个与装配线线体相匹配的托架。 装配线托架在整个发动机的装配过程中既要有足够的强度来支撑整个发动机的装配， 又要方便操作， 还要确保操作人员的安全。 在设计托架的过程中，起初的设计理念是设计一个类似于地球仪的随行托架，但这个设计比较复杂，而且也不利于发动机的固定，因此，放弃了该方案。经过思考，想到可以用一个像U形的托架来作为随行托架。为了将U形托架固定在转盘上，可以用4 个 M6螺钉
12、来连接 U形托架和转盘。设计好 U形托架后，就可以设计安装翻板了。 通过在实验室对发动机进行的拆装，测量出发动机的大致轮廓。在设计安装翻板的时候，在安装板内部，留出空间来放置发动机。在安装翻板和转盘之间还要留足够空间。由于发动机有一定的重量，所以安装翻板要稍微厚一些。为了防止发动机壳体包括油漆等在装配过程中不必要的擦碰、冲撞损坏，可以在安装翻板上一些位置垫上一层塑料等。通过连接转轴把安装翻板和U形托架连接起来。在设计连接轴的时候，为防止U形托架可能出现的晃动，为了保证连接转轴与安装翻板的连接，在连接转轴的两侧各安装了 2 个 M6的双头螺栓安装固定，可以确保连接转轴与安装翻板可靠连接。为了控制
13、安装板绕水平轴的翻转角度，在右侧的连接转轴上安装了一个弹性定位压紧器，嵌入连接转轴圆盘上8 个孔来保证安装板的角度。为了控制转盘在水平面上的转动，在转盘上也安装了一个弹性定位插销，来保证转盘的转动角度。本科毕业设计说明书（论文）第 5 页共 27 页2 摩托车发动机装配线的线体设计2.1 线体的总体形状设计目前国内普遍采用柔性输送线输送工件，并在线上配置自动化装配设备以提高效率。11柔性输送线主要有：摩擦辊道和启停式动力辊道两种，输送速度一般为3-15m/min。摩擦辊道为连续运行方式， 行进速度恒定。 输送线上设置停止器， 定位准确可靠。线上可配置装配拖板输送工件， 拖板可在工位间实现积放，
14、 一个工位可积放多个拖板。也可采用特别处理的辊面实现无拖板输送。12但是，本案由于场地有限，不可能铺设大面积的摩擦辊道，而且成本也太高，不符合本校的实际情况。所以，不采用此方案启停式输送辊道只在需要输送工件时启动辊道运转，为了启停平稳，通常采用变频电机。通常用于重型装配线的输送。13工位间无需设置停止器，但每个工位需设置单独驱动，不论是否配置拖板，工件只能按设置好的工位进行积放。由于场地有限，不可能有太多的工件积放，而且成本也太高。所以，不采用本方案。辊道传动方式为伞齿轮或链传动。采用减速电机驱动，运行稳定可靠，噪声小，基本不需日常维护。辊道纵梁可采用铝合金材料或钢板制成，并敷设盖板及外罩板，
15、专机工位设置护网，整线外表美观。但是，这样就加大了成本，在有限的成本下，此方案也行不通。把摩托车发动机装配线的线体设计成直线，有利于发动机的传送，是线体的理想选择。但这样的设计有个很大的缺陷，线体的两端不能直接闭合，要加装90 度的转向机构，结构复杂，这样就加大了成本，在有限的成本下，此方案也行不通。把摩托车发动机装配线的线体设计成圆形，线体通过转动可以使发动机的传送具有很好的连续性，克服了直线式线体传送的缺陷。但是在整个发动机装配过程中满足20 个装配工位同时装配， 把线体形状设计成圆形必须增大圆的半径，对场地面积的要求比较高，这样就需要更大的空间来支持。否则无法满足20 个装配工位同时装配
16、，受到学校实验室场地的限制，由于是在学校的实验室，受到场地的限制无法满足设计要求，这样的设计不适合用于实验室教学。经过上述分析，排除了直线式和圆形转台式。选取两者的优点，将其结合起来，得到直线加半圆的线体。 由于受到场地的限制， 将直线分成两段， 两端采用半圆连接，可满足全部 20 个装配工位同时装配， 如图 2.1 。这样同样可以形成闭环， 却可节省很本科毕业设计说明书（论文）第 6 页共 27 页多空间，同时，半圆连接有利于传送。这样的设计可以弥补以上两种方案的缺陷，是线体形状设计的较优选择。另外，考虑到资金不是很充裕，因此随行夹具采用手动传动。图 2.1 线体形状示意图2.2 线体的具体形状设计2.2.1 线体的轨道设计槽钢属机械用碳素结构钢，是复杂断面的型钢钢材，其断面形状为槽形。它主要用于建筑结构和车辆制造等。在使用中，槽钢具有较好的焊接、铆接性能及综合机械性能。轨道采用 Q235 槽钢，这样可以节省钢的用量，节约成本。若采用铝作为线体的轨道，虽然线体的重量会减轻，方便拆卸，但成本高，易变形。因此，不采用铝
