佛山市南海区天洋电机制造有限公司 528000
摘要：风机电机制造属于劳动密集型产业，其装配过程占整个生产过程的40%左右，且装配质量直接影响电机的使用性。为此，本论文研究了风机电机的自动装配工艺，开展了自动装配生产线布局研究，研发了某型号风机电机的自动化装配生产线，并对部分关键工位进行了分析与研究。实现装配自动化是生产过程自动化的重要标志，通过对电机自动装配生产线的开发，提高了劳动生产效率，保证了产品质量，既大大减少了工人的劳动时间，又给厂家带来了可观的经济效益。
关键词：电机；自动装配；优化分析
自我国加入WYO以来，经济得到快速发展，劳动力成本不断上升，国家提出“机器换人”政策，鼓励企业改革创新，谋求新发展。就当前而言，我国中小企业首先应彻底解决质量保证和产量控制以及机械装备智能化的问题。自动化装配生产线不仅降低人力成本，同时还能够有效降低产品的废品率，使整个机械装配流程连续化，大幅缩短产品的生产周期，保质保量的完成机械装配任务，为企业创造出丰厚的经济效益。为此，某电机厂与学校合作共同参与开发研究风机电机自动装配技术，旨在解决电机人工装配过程中装配质量不稳定和装配效率低等问题。研究风机电机自动化装配设备及生产线开发，以提高该企业在电机制造行业中的竞争力，谋求长远发展。
1.风机电机自动装配工艺分析
要使电机最终性能达到使用要求，装配工艺至关重要。因此首先需要了解电机装配过程中的每一个工艺环节的技术要求，然后设计和编制出适合产品生产的装配工艺。此过程将直接影响到零部件装配顺序，机械装置的结构及其功能与相应的机械动作顺序。在没充分的了解到生产产品的工艺要求就会使设计出来的装配设备存在着一定的弊端，导致最终的生产产品出现质量问题，达不到产品使用性能要求。因此，在设计前需要了解传统装配工艺并考虑企业所要求的设计目标。
1.1设计需求
根据目前企业生产实践过程中遇到的问题，现提出以下几点技术要求：（1）设计装配机械，提高装配质量，降低废品率；（2）优化装配工艺，提高装配效率；C3）提高自动化程度，减少工人数量，减轻工人劳动强度；C4）合理布置厂区，便于企业管理。
自动化装配生产线的设计除了要做到高效，采用先进的技术，零件加工方便，设备使用安全，造价成本合理外，一般还有以下要求。使用要求：结构具有足够的刚度和强度，可以保证各机械手运动的平稳性及精度要求；生产线运行应具有较高的可靠性，其可靠性越高，则因故障停机的概率越低；保证电机装配质量稳定性好；对环境适应性要强；维修方便、操作简单安全。技术要求：装配生产线通用化、标准化和系列化。目前企业想实现自动化装配的电机只是畅销的型号，还有很多种系列，型号的电机需要实现自动化。其他：应从人机工程学角度设计，考虑工人安装，操作等，使工人劳动强度降低；装配生产线留有改善的余地，以备需要实现新的功能，不至于对生产线进行改进时致使整个装配线废弃。
1.2电机自动装配工艺的研究
生产线工艺过程的合理性，对整个装配机构随行夹具采用的运输方式、生产线的占地空间、设备的结构和电机的装配质量都有很大的影响。针对传统装配工艺下的装配效率低，装配质量参差不起，部件一致性差，生产成本浪费等缺点，新的自动化装配工艺需要满足一下几个要求：
连续装配。装配过程中各工位的各项操作，均由执行机构自动完成，无需人工干预，自动化程度高，各执行机构的动作连续性和协调性可通过控制系统有效调节。简化电机组件的装配工艺，提高装配质量，避免产品装配中不确定因素的发生，提高产品装配的可靠性。电机组件自动装配线设计合理、动作迅速、结构紧凑。电机组件自动装配线的结构尽可能简单，各执行机构的动作协调性好，使各工位的生产节拍尽量保持一致，避免生产瓶颈的产生。利于企业目前厂房布局，尽量使用企业现有的资源。自动化装配过程中，零件的上料对装配过程影响很大，一般要求：零件的形状需要满足一定的规则性；空间操作性。目前自动上料机构使用较为广泛的主要有料仓式上料机和振动式上料机。基于以上因素，对电机的各零件分析可知：基座、定子线圈、转子、前端盖、后端盖比较大，不适宜振动式上料机上料，因而考虑采用料仓式上料；若轴承若采用振动式上料机上料，由于高频率震动，噪声较大，亦采用料仓上料。
2.传统电机装配工艺路线
定子线圈热套机座：因为机座和定子线圈的装配是过盈装配，而且电机运行过程中要严格保证两者之间的位置不能发生相互运动，因而两者之间过盈量选择比较大，才能保证足够大的径向应力和轴向力。又因机座为铸铝材料不同于钢铁材料质地较软，故采用加热机座的方式通过热胀冷缩原理将机座内壁胀大，使得机座与定子线圈之间存在间隙，从而很容易将机座热套到放置夹具上的定子中而非采用手动敲打和压装机压装的方式。放置定子的夹具是保证定子线圈在机座中高度尺寸。热套过程中需要保证定子铁心的出线位置正对机座出线孔的位置。其热套示意图如图1所示。
图2穿线示意图 后端盖机座固连：穿好线的部件A运输到后端盖机座固连工位，工人先在后端盖四周均匀涂抹密封胶，然后将机座和后端盖螺钉孔对齐，之后工人手动四周敲打后端盖均匀将其压在机座上，最后工人用手动锁螺丝机将机座和后端盖固连，组成组件B，其示意图如图3所示。
图3组件B
滚动轴承与电机的转子轴、电机的定子和机座的精密装配，约占整个风机电机的装配作业量的40%左右。轴承是电动机旋转的重要组成零件，为了使套圈严格定位，滚动球轴承需要采用过盈配合，而过盈配合及所加预紧力，不仅对轴承的定位、旋转精度及轴承的游隙有影响，而且对滚动轴承的接触角、轴承刚度、轴承内外圈的载荷分布以及摩擦等也有影响，所以轴承与转子轴压装好坏直接影响电机的使用寿命。机座定子的装配时间是自动化装配的瓶颈时间，机座采用一般的加热方式耗时太长或者采用保温加热再放入生产线上，自动化操作困难，因而有必要对其调查研究，采用一个既省时又方便的加热方式。装配精度是自动化设备的关键，没有良好的精度控制，装配的质量则难以保证，而生产线上使用最多是机械手，因而机械手的精度控制需要保证。
3.电机自动装配方案布局设计
一套完整的自动装配生产线主要由自动供料系统、自动移料机构、自动装配机构和自动输送系统等部分组成。自动装配机构是将几个零件按照装配工艺的要求装配到一起。装配机构分为单工位装置和多工位装置。二至三个的零部件的装配采用单工位装置，三个以上零部件的装配就需要采用多工位装置。自动移料机构将经过自动供料系统定向、分离的零件传递到装配工位或随行夹具上。移料机构通常由运动机构、抓取机械手、驱动机构和控制系统组成，驱动机构一般采用气压驱动、电驱动、机械驱动和液压驱动，气动和电动使用较多。
结论
随着劳动力成本的不断上涨，中国制造业的人口红利正不断消失。以现代化、自动化装配提升传统产业，推动技术红利替代人口红利，成为中国制造产业优化升级和经济持续增长的必然选择。某企业采用校企合作的方式共同开发风机电机自动化装配生产线，解决目前企业面临的劳动力成本上涨，装配质量低下，装配效率低下，人员管理不便的困境。
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论文作者:姚劲夫
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第7期
论文发表时间:2018/10/26
标签：机座论文; 电机论文; 定子论文; 生产线论文; 工艺论文; 风机论文; 工位论文; 《建筑细部》2018年第7期论文;