王學(xué)宇，張國富，行映閣

(中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙410007)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化和先進(jìn)制造技術(shù)的高速發(fā)展，制造企業(yè)面臨的競爭越來越激烈。個性化、定制化、多元化的市場需求，促使企業(yè)的生產(chǎn)方式發(fā)生著巨大改變，混流生產(chǎn)應(yīng)運(yùn)而生，并在汽車生產(chǎn)、電子制造等行業(yè)得到了推廣與應(yīng)用［1］。在電機(jī)行業(yè)，由于電機(jī)種類繁多，而且客戶定制化、及時化需求越來越高，使得生產(chǎn)車間需要在同一條裝配線上生產(chǎn)不同種類、不同型號的電機(jī)，較大的影響了生產(chǎn)效率。適當(dāng)?shù)幕炝魃a(chǎn)模式可以有效地解決這一問題，本文就混流生產(chǎn)在電機(jī)裝配車間的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討。

1 電機(jī)車間混流生產(chǎn)可行性

混流生產(chǎn)是指將工藝流程基本相同的若干個產(chǎn)品，在一條流水線上進(jìn)行科學(xué)編排投產(chǎn)，實(shí)行混合連續(xù)流水生產(chǎn)，并以品種、產(chǎn)量、設(shè)備負(fù)荷全面均衡為前提的生產(chǎn)方式［2］。大部分中小型電機(jī)結(jié)構(gòu)相似，電機(jī)規(guī)格的變化對裝配工藝流程影響不大，所用設(shè)備相同。中心高H280 以下的電機(jī)由于重量較輕、體積不大、裝配零部件不多等特點(diǎn)，可以在線上進(jìn)行裝配［3］，因此從混流生產(chǎn)的概念和電機(jī)裝配的特點(diǎn)看，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的混流裝配。與此同時，為滿足市場需求、適應(yīng)市場競爭，電機(jī)企業(yè)接單設(shè)計(jì)生產(chǎn)越來越普遍，很多電機(jī)企業(yè)主要從事單件小批量及中批量生產(chǎn)。而且，客戶需求隨市場不斷變化，插單、撤單、挪料現(xiàn)象非常多，企業(yè)必須增強(qiáng)生產(chǎn)柔性，以適應(yīng)不斷變化的市場需求。而裝配車間的混流生產(chǎn)就是增強(qiáng)生產(chǎn)柔性的有效途徑［4］。因此，從行業(yè)發(fā)展趨勢看，電機(jī)裝配需要實(shí)現(xiàn)混流生產(chǎn)。

可見混流生產(chǎn)模式在電機(jī)裝配車間的應(yīng)用是可行的，能有效增強(qiáng)企業(yè)競爭力，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。據(jù)此，本文提出了一種以自動裝配線和積放鏈噴漆線為基礎(chǔ)的混流生產(chǎn)線。這種通過設(shè)備實(shí)現(xiàn)混流生產(chǎn)的模式，簡單、高效、易實(shí)現(xiàn)，且免去了排序、平衡計(jì)算的繁瑣性及局限性。

2 電機(jī)自動裝配線

電機(jī)自動裝配線是實(shí)現(xiàn)電機(jī)混流裝配的關(guān)鍵組成部分，主要完成定子入殼、二次接線、穿轉(zhuǎn)子、裝端蓋、試驗(yàn)等工序任務(wù)，由自動運(yùn)輸主線、線外操作工位及相關(guān)設(shè)備三部分組成，如圖1 所示。

圖1 電機(jī)自動裝配線結(jié)構(gòu)示意圖

自動運(yùn)輸主線串聯(lián)整個自動裝配線，主要完成待裝配電機(jī)和成品電機(jī)的傳輸任務(wù)，即以托盤為載體，通過動力運(yùn)輸?shù)姆绞绞闺姍C(jī)在各工位間自動流轉(zhuǎn)。整個工藝流程中，每臺電機(jī)對應(yīng)一個托盤，裝配完成后才脫離托盤上油漆線，托盤自動回收。這種傳輸方式較之傳統(tǒng)的無動力輥道線，更省力、高效、可有效避免由于碰撞造成的破損。線外操作工位為工人裝配電機(jī)提供空間，由于其獨(dú)立于主線體外，可以有效的避免由于電機(jī)種類不同導(dǎo)致裝配任務(wù)差異或工人效率不同造成的堵塞，從而提高裝配效率。工人在工作位置完成裝配任務(wù)后，通過觸手可及的按鈕發(fā)出指令，電機(jī)即隨托盤進(jìn)入運(yùn)輸主線，流往下一個工位。同時，空工作工位的工人發(fā)出呼叫指令，上一個工位流下來的電機(jī)自動就近流入空工位。這種設(shè)計(jì)方式大大降低了工人的工作強(qiáng)度，避免了裝配過程中工人的無效移動，同時使工作任務(wù)更加明確，整體效率得到顯著提升。相關(guān)設(shè)備主要包括定子壓機(jī)、軸承壓機(jī)或熱套設(shè)備、端蓋壓機(jī)等，它們或與線體結(jié)合，或與線體相鄰布置，盡量減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)距離。對于必須離開線體在設(shè)備上完成的裝配任務(wù)，通過平衡吊轉(zhuǎn)運(yùn)。

生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與工藝布局時，可按照電機(jī)整機(jī)裝配工藝流程將裝配線劃分為定子壓裝、二次接線、裝軸承、裝端蓋、試驗(yàn)五個大工位。每個大工位可設(shè)置多個獨(dú)立的操作位，例如二次接線工位可根據(jù)工時要求設(shè)置多個操作位置，分別同時完成不同電機(jī)的接線作業(yè)，互不影響。各大工位間保持一定的距離，可暫存5-7 個托盤，保證上流工位完成裝配動作后的電機(jī)可以順利往下流，避免獨(dú)立工位上出現(xiàn)等待和堵塞。按照電機(jī)中心高，將H280 以下電機(jī)分為三檔:H112 及以下，H132-H180，H200-H280。使每檔內(nèi)電機(jī)大小和重量差別盡可能小，從而可以減小托盤尺寸、降低其承載能力，進(jìn)而縮短裝配線長度、降低托盤材料要求，達(dá)到成本最小化的目的。為保證托盤通用性，自動裝配線較傳統(tǒng)的輥道線更長，但由于效率的提高，可以減少車間裝配線體數(shù)量，從而提高車間面積利用率。

自動裝配線用于中心高H280 及以下電機(jī)的混流裝配裝配，各工位之間相對獨(dú)立、互不影響，保證了裝配過程的流暢性，極大地節(jié)省了人力，提高了生產(chǎn)效率。同時，也滿足了企業(yè)數(shù)字化建設(shè)的需要。

3 積放鏈噴漆線

電機(jī)混流裝配的另一個重要組成部分是積放鏈噴漆線。由于電機(jī)混流裝配，同一條裝配線上下來的電機(jī)型號種類不同，電機(jī)大小、漆的顏色、表面要求等都不盡相同，這對噴漆線提出了更高的要求。傳統(tǒng)的兩條或三條裝配線對應(yīng)一條噴漆線的工藝布局方式顯然無法滿足要求。與此同時，每個噴漆棚可存漆的種類有限，只能完成某幾種固定顏色電機(jī)的噴漆任務(wù)，這就需要設(shè)置多個噴漆棚。因此噴漆之前，需要按顏色對各條裝配線上的電機(jī)進(jìn)行分類。人工分揀效率低下、且成本高，很難適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展的要求。積放鏈由于自動化程度較高、節(jié)約空間等特點(diǎn)，在輕工、汽車等行業(yè)涂裝線上得到了廣泛應(yīng)用，可以有效解決這一難題。

積放鏈?zhǔn)且环N適應(yīng)于高生產(chǎn)率、柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)輸設(shè)備，不同于普通傳送鏈，積放鏈由多段速度可變的鏈條組成，有主鏈、有支鏈，電機(jī)積放鏈裝配線如圖2 所示。

圖2 電機(jī)積放鏈噴漆線結(jié)構(gòu)示意圖

其各段鏈條可單獨(dú)控制，能在鏈上完成工藝操作、積放儲存、運(yùn)輸?shù)裙δ?。主鏈速度快，主要用于運(yùn)輸;支鏈速度慢，可用于上下鏈、工藝操作等。電機(jī)混流裝配中，通過積放鏈，各條裝配線上的所有電機(jī)隨機(jī)混合上線完成噴漆作業(yè)。每條裝配線末端與對應(yīng)的支鏈相連接，電機(jī)通過人工或平衡吊上到支鏈，再匯入主鏈。各裝配線上的電機(jī)在主鏈上混合快速傳輸，進(jìn)入預(yù)烘爐，提高運(yùn)輸效率。在爐中按順序緊密排列，達(dá)到預(yù)烘時間后，依次出爐。噴漆棚按漆的顏色差異相互并聯(lián)，由支鏈穿過，通過對吊具信息的識別，主鏈上的電機(jī)按一定的規(guī)則進(jìn)入相應(yīng)的噴漆棚，完成一次噴漆。需要二次噴漆的通過單獨(dú)的一條與噴漆棚并聯(lián)的支鏈再次進(jìn)入主鏈、噴漆棚，完成二次噴漆。烘干、下線形式分別與預(yù)烘、上線類似。下線后的電機(jī)再進(jìn)行后裝、包裝等工作。通過積放鏈，各裝配線上的電機(jī)可以在一套噴漆系統(tǒng)里完成運(yùn)輸、分類、存儲、噴涂作業(yè)。整個作業(yè)過程中只有噴漆工序需要人工進(jìn)行，未來將結(jié)合噴漆機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)全機(jī)械化生產(chǎn)。

工藝布局時，考慮安全，噴漆區(qū)需于裝配線末端靠廠房外墻封閉布置。相較于傳統(tǒng)的每兩條或三條裝配線配一條噴漆線，在保持噴漆棚數(shù)量不變的前提下，可以有效減少預(yù)烘爐和烘干爐的數(shù)量，整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，有效的節(jié)約空間，減小甲類防火區(qū)面積，且便于管理。

在電機(jī)混流裝配車間應(yīng)用積放鏈，依靠設(shè)備完成生產(chǎn)任務(wù)，可以提高生產(chǎn)效率，減小人為的影響，提高生產(chǎn)可靠性。通過與自動裝配線的有機(jī)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)中心高H280 以下電機(jī)的混流裝配，企業(yè)的柔性生產(chǎn)能力得到加強(qiáng)。同時，自動裝配線與積放鏈的應(yīng)用，可以顯著提高企業(yè)的數(shù)字化水平，提升企業(yè)整體形象。

4 結(jié)語

本文提出了一種全新的，以自動裝配線和積放鏈為基礎(chǔ)的電機(jī)混流生產(chǎn)線設(shè)計(jì)模式，該模式簡單、高效、易實(shí)現(xiàn)，為企業(yè)電機(jī)混流裝配提供了一種新思路。該模式下的混流生產(chǎn)線可有效提高企業(yè)的裝配效率及噴漆工藝，從而減少人工化的操作，為企業(yè)全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化操作提供可靠的保障。

［1］ 彭軍.基于Flexsim 的混流生產(chǎn)線平衡優(yōu)化. 組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2014(9):140-143.

［2］ 劉文平. 混合品種汽車裝配線平衡與排序問題研究.山東大學(xué)，2009(4).

［3］ 佳木斯電機(jī)股份有限公司產(chǎn)品樣本.

［4］ 王進(jìn)，樊樹海. 混流生產(chǎn)線平衡設(shè)計(jì). 現(xiàn)代制造工程，2010(8):12-14.

［5］ 楊萬青. 怎樣提高電機(jī)質(zhì)量(第一部分). 防爆電機(jī)，2011(1):52-55.