引言
应用精益自动化装配理论，探索高压开关设备自动化装配和管理模式，通过改变原有装配形式，设计工位制节拍化的虚拟装配流；划分人机协同／全自动／返修工位，进行工位系统设计和质量控制及质量追踪系统设计；建立集产品装配、检测、质量控制及追踪等功能为一体的柔性装配系统。使装配方式由手动转变为自动化装配，使物流管理和生产管理条理化、精细化，最终实现装配质量和装配效率的提高。同时，这种成功案例可拓展到高压开关其他产品的装配。
1高压开关产品装配现状及原因分析
高压开关产品装配现状主要存在如下几个方面的缺失及不足。１）装配生产方式。现有装配方式采用集群式作业方式，在装配人员和装配工序集中，装配作业占用面积大，不利于专业设备或自动化设备的使用，每装配一次，需搬运一次工装，存在大量的重复无效动作，装配作业组织形式不利于资源合理配置。２）装配过程辅助工具。装配过程中较少使用专业装配设备以及高效、专业化的工装和工具，各项装配动作主要由装配人员手工完成，装配质量严重依赖人的经验、状态和素质，装配质量不稳定，装配效率低。３）装配过程检测和质量控制。装配过程中缺乏专业测量、校正设备和监控系统，不能精确定位，无法实现对质量的实时监控，只有在装配后期才可能发现存在错装和漏装的情况，造成大量返工。操作试验过程缺乏专业试验设备，操作试验效率低；快速检漏试验过程缺乏快速检漏设备，若装配后期发现漏气，会造成大量返工；装配过程电阻测量麻烦，需要多人配合才能完成。４）物流信息管理。物流信息及生产管理缺乏系统性，无法有效保证装配零部件的成套进度。
2精益自动化装配系统设计
精益自动化装配系统是一种单件流式产品装配布局形式。装配系统设计分为虚拟流设计、工位系虚拟装配流设计运用单件流精益思想，将"隔离开关固定式流水装配"形式转变成"隔离开关单件流装配"形式。对隔离开关原有装配工序进行分解、组合和排序，进而完成隔离开关工位单件流式虚拟装配系统设计。
2.2人机协同／全自动／返修工位设计
在虚拟流装配的基础上，运用精益思想中工业工程部分，研究方法和时间两大技术，一方面（方法），通过工序分析、动作分析，减少无效动作和物料消耗，使方法标准化；另一方面（时间），通过时间研究、预定时间研究，制定完成工作所需的时间标准，以减少空闲时间（以分钟计），通过技术和管理手段，使方法标准化和时间固定化。
2.3工位系统设计
根据精益思想中工业工程方法研究的成果，对各个工位进行具体设计。整个装配系统吊装作业使用组合式平衡吊，有力矩要求的工位使用电动力矩扳手人工紧固，传输采用电动机带动滚轮，托盘为直接承载、定位和流转的介质。总体结构布置设计需结合所装配产品的结构尺寸和人机工程原理，装配尺寸竖直方向大的，单层布置；装配尺寸竖直方向小的，双层布置。本例中，装配尺寸为竖直方向小的，采用双层布置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆最前段和最末端设置托盘到位自动垂直起降系统，每个工位均设置固定装配位（利用二次定位机构），完成装配。标准人机协同工位由工作台、气源处理装置（三联件带油雾器）、电源插座盒、Ａ３／Ａ４工艺文件夹及支架、工位号牌、流体料架及料盒组成，用于完成手动装配的装配工具及辅具组，按照工艺流程放置于输送线体的指定位置上。标准自动工位由机架、电气柜带ＰＬＣ、ＨＭＩ及操作箱、外部Ｉ／Ｏ及电气连接、机床防护、气源板装置、警示灯、放行／启动按钮及安装支架、电源插座盒、Ａ３／Ａ４工艺文件夹及支架、工位号牌、流体料架及料盒组成。具体工位设计如下。１）工位１（人机协同）。借助组合式平衡吊、吊具，严格按步骤对壳体进行清理，吊装绝缘盆子至托盘。仿形定位工装固定于输送线体上，位于上游侧，且与工位１的固定装配位存在精确相对位置，吊装ＤＥＳ壳体至仿形定位工装，ＤＥＳ壳体垂直滑向绝缘盆子上，借助电动力矩扳手进行力矩紧固，监控系统进行拍照，记录装配过程，信息系统记录力矩次数及力矩值。２）工位２（自动化）。动侧触座分装工位为借助分装工作台、悬臂式平衡吊和工装等工具装配动侧触座，利用自动化循环小线，将触座移动至固定位置；与此同时，工位１装配完毕，并到达工位２；此时机器人接收到信号，将触座抓起，沿设定好的轨迹将触座装配至ＤＥＳ壳体内的指定位置。３）工位３（人机协同）。轴承端盖分装部分为利用分装工作台、手动压机、压轴工装和装配工装等工具装配轴封；当ＤＥＳ组件到达工位３时，利用自动对中装置自动定位动侧触座，动侧触座力矩紧固；装配轴封，力矩紧固；监控系统进行拍照，记录装配过程；信息系统记录力矩次数及力矩值。４）工位４（人机协同）。静侧分装部分为利用分装工作台、悬臂式平衡吊、紧固工装等工具装配静侧；当ＤＥＳ组件到达工位４时，利用激光测距、自动调整装置完成中位调整；利用悬臂式平衡吊、吊具、电动力矩扳手完成静侧装配；监控系统进行拍照，记录装配过程；信息系统记录力矩次数、力矩值及动侧／静侧电阻值。５）工位５（人机协同）。盖板触座分装为利用分装工作台、悬臂式平衡吊、紧固工装等工具装配盖板触座装配；当ＤＥＳ组件到达工位５时，利用悬臂式平衡吊、吊具、电动力矩扳手完成盖板触座装配；监控系统进行拍照，记录装配过程；信息系统记录力矩次数、力矩值及接地侧电阻值。
结语
利用精益生产思想，对装配系统进行虚拟流设计、工位系统设计、质量控制及质量追踪系统设计、工装／工位器具管理、工艺可视化设计等技术措施，结合硬件设备与软件系统，建立集产品装配、检测、质量控制及追踪等功能为一体的柔性装配线系统；同时对装配系统进行精益管理，从而提高了装配作业的自动化水平，降低了劳动强度，提高了工作效率，降低了生产成本，使工作环境更加整洁、安全。该成功案例可拓展到高压开关其他产品的装配。
参考文献
［１］大野耐一．丰田生产方式［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００６．
［２］张旭．产品设计可装配性技术［Ｍ］．北京：航空工业出版社，２００９．
［３］王先逵．机械装配工艺［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０１０．
［４］（苏）К．Я．穆切涅科．自动装配机和自动装配系统的设计基础［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８７．
论文作者:杜璇,刁云强
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/24
标签：力矩论文; 工位论文; 工装论文; 系统论文; 人机论文; 精益论文; 悬臂论文; 《中国电气工程学报》2019年第1期论文;