By Чжао МинСтарший инженер по сборке силовых агрегатов Команда инженеров по сборочным ячейкам EVST · • Проверено инженерами по интеграции робототехники компании EVST.
Сборка головки блока цилиндров двигателя представляет собой набор кропотливых, критически важных с точки зрения точности этапов: склеивание уплотнительных поверхностей, затяжка болтов, запрессовка сальников клапанов и стопорных колец, а также контроль качества. При ручной сборке трудно исключить задержки в работе и пропущенные или неправильные детали. Роботизированная сборочная линия объединяет эти этапы в единый автоматизированный процесс: головка перемещается от станции к станции, роботизированная система склеивания наносит ровный слой клея, многоосевой гайковерт затягивает болты под контролем крутящего момента и угла, сальники клапанов устанавливаются с помощью сервопривода с контролем усилия и перемещения, а система машинного зрения блокирует ошибки — при этом каждый момент затяжки, усилие и этап регистрируются для каждой головки блока цилиндров для обеспечения прослеживаемости в соответствии со стандартом IATF 16949.
Основные выводы
- Одна строка, четыре шага: роботизированная склейка, многоосевая затяжка, сервоприводная запрессовка, визуальный контроль — головка перемещается от станции к станции.
- Роботизированное склеивание Обеспечивает ровный герметизирующий шов по заданной программе — без зазоров и переливов — в отличие от шва, уложенного вручную.
- Многоосевая затяжка с замкнутым контуром крутящего момента плюс угол регистрируется по болтам, по стандартами качества ISO 5393 практика затягивания.
- Сервопривод с запрессованной посадкой Отслеживает кривые зависимости силы от смещения — проходит проверку только в сидячем положении, подает сигнал тревоги в противном случае.
- Vision + привязка данных для каждого пользователя отвечает ИАТФ 16949 отслеживаемость; рука защищена от стандартами качества ISO 10218.
Данная статья предназначена для производителей двигателей, силовых агрегатов и компонентов, руководителей производства и инженеров-технологов, автоматизирующих сборку головок цилиндров и силовых агрегатов. В ней рассматриваются интегрированные роботизированные сборочные линии (склеивание, затяжка, запрессовка, контроль качества); она не охватывает механическую обработку отливки, горячие испытания или полную окончательную сборку двигателя.
Почему происходит закупорка головки блока цилиндров при ручном управлении?
Перед тем как покинуть конвейер, головка блока цилиндров проходит множество коротких, точных операций. При выполнении этих операций вручную возникают три проблемы:
- Смещение борта и крутящего момента. Качество герметизирующего шва, нанесенного вручную, может варьироваться; использование ручных инструментов без замкнутого контура управления приводит к разбросу крутящего момента. На герметизирующем или крепежном соединении этот разброс может привести к утечке или отказу в работе.
- Данные по каждой детали отсутствуют. Ручные станции не оставляют записей крутящего момента, силы или шага. Когда поступает сигнал тревоги от двигателя, отследить его местоположение невозможно — это прямое противоречие с ИАТФ 16949.
- Пробелы в защите от ошибок. Отсутствие уплотнений, неправильные ошейники или пропущенные этапы выявляются поздно, если вообще выявляются.
Решение состоит в том, чтобы перенести маршрут, параметры и проверки с человека на интегрированную линию — без потери гибкости в работе с различными вариантами двигателей.
Когда роботизированная линия по производству головок цилиндров оправдывает себя — и когда нет.
Решающими факторами являются объем на вариант, потребность в отслеживаемости и критичность соединения.Используйте эту рамку:
| Выбирайте роботизированную сборочную линию, когда… | Пересмотрите свои планы, когда… |
|---|---|
| Объём производства каждого варианта двигателя оправдывает его оснащение. | Головки, изготовленные в единичных экземплярах или прототипах. |
| Соединения являются критически важными с точки зрения герметичности или безопасности. | Некритичная, косметическая сборка |
| Прослеживаемость в соответствии с IATF 16949 обязательна. | Отсутствие обязательств по отслеживанию |
| Несколько вариантов принадлежат к одному семейству. | Один основной продукт, низкий ассортимент |
| Двухсменный или растущий спрос | Односменная работа, низкая загрузка. |
EVST измеряет длину линии с помощью того, что наши инженеры называют... Метод пошаговой последовательностиСначала сопоставьте каждую операцию (склеивание, затяжка, прессование, проверка) с конкретной станцией и набором регистрируемых параметров, затем определите такт и объем перевалки — потому что автоматизированная ячейка, которая идеально затягивает, но не может это доказать, или прижимает уплотнение, не подтверждая его герметичность, не проходит проверку.
Ручная и роботизированная сборка головки блока цилиндров
| фактор | Ручная сборка | Роботизированная линия |
|---|---|---|
| Уплотнительный валик | Ручная укладка, варьируется | Запрограммированный путь, даже |
| Момент затяжки болта | Ручной инструмент, разброс | Крутящий момент замкнутой системы + угол |
| Пресс-посадка | Ощущение / фиксированный стопор | Отслеживается сила-смещение |
| Защита от ошибок | Позднее или ручное | Блоки обзора на станции |
| Прослеживаемость | Ничто | Привязка данных для каждого источника |
| Изменение варианта | Переобучение операторов | Замена оборудования + программа |
Как устроена линия головки блока цилиндров EVST
Пять технических деталей определяют, будет ли линия сохранять качество в процессе производства:
| Шаг | Что делает EVST? | Почему это важно |
|---|---|---|
| Роботизированное склеивание | Запрограммированная траектория образования валика на уплотнительной поверхности, регулируемая по потоку. | Ровный шов, без зазоров/перелива, без протечек. |
| Многоосевая затяжка | Одновременное затягивание нескольких болтов, замкнутый контур крутящего момента + угла, данные регистрируются. | Отсутствие разброса; проверка крутящего момента/угла для каждого болта. |
| Сервопривод с запрессованной посадкой | Уплотнения клапанов / стопорные кольца с кривой зависимости усилия от смещения | Правильно ли установлены сиденья или сработала сигнализация — частичное нажатие не требуется. |
| Зрение + защита от ошибок | Проверка присутствия/местоположения на каждом пункте. | Блоки могут быть неполными или содержать неправильные детали перед передачей заказчику. |
| Привязка данных | Каждый этап работы занесен в удостоверение личности руководителя. | Документация, соответствующая стандарту ISO 5393 + прослеживаемость по стандарту IATF 16949 |
На практике наиболее часто встречающаяся ошибка — это автоматизация затяжки при сохранении ручного процесса склеивания и запрессовки — отслеживаемость линии зависит от самого слабого звена, выполняющего ручную работу. Система EVST последовательно выполняет все четыре этапа на линии в соответствии с заданными параметрами. стандартами качества ISO 5393 ужесточение практики и привязка данных к каждому пользователю.
Рентабельность инвестиций: согласованность, отслеживаемость, пропускная способность.
Ключевым фактором, обеспечивающим окупаемость инвестиций, здесь является... согласованность — Замкнутый контур управления крутящим моментом и запрограммированный валик снижают вероятность утечек и необходимости доработок, вызванных ручным выполнением работ, а на соединениях, критически важных с точки зрения герметичности или безопасности, это приводит к увеличению экономии. Второе — прослеживаемость: данные на душу населения удовлетворяют ИАТФ 16949 Без отдельного журнала проверок, что сокращает время изоляции в случае возникновения вопросов по поводу партии. Третий вариант — пропускная способностьСтанции работают параллельно вдоль линии со стабильным тактом, поэтому производительность за смену предсказуема.
Фактическая окупаемость зависит от ассортимента продукции, объема производства, текущего процента брака/утечек и графика смен; мы рассчитываем ее для каждой позиции в партии, а не указываем одну конкретную цифру.
Там, где это применимо к различным типам силовых агрегатов.
- Головки цилиндров двигателя — склеивание, затяжка болтов головки блока цилиндров, запрессовка сальников клапанов.
- Блоки цилиндров и корпуса двигателей — Затяжка крышки подшипника, нанесение прокладки и герметика.
- Трансмиссия и вариатор — Сборка шкива и муфты в сборе, запрессовка и затяжка.
- Электроприводные блоки — Сборка корпуса, герметизация и крепление для силовых агрегатов электромобилей.
- Турбокомпрессор и вспомогательное оборудование — запрессовка мелких деталей и затяжка с критически важным моментом затяжки.
Та же логика последовательности шагов сохраняется, поскольку проблема — обеспечение согласованности, отслеживаемости и защиты от ошибок на протяжении множества коротких операций — одинакова для всей сборки силового агрегата.
FAQ
Чем отличается затяжка с замкнутым контуром от динамометрического ключа? Система затяжки гаек с замкнутым контуром контролирует крутящий момент и угол поворота в реальном времени и останавливается на заданном значении, регистрируя оба параметра для каждого болта. Динамометрический ключ устанавливает предел, но ничего не записывает и не может обнаружить перекос резьбы или неплотное соединение так, как это делает контроль угла затяжки. На практике используется следующий подход: стандартами качества ISO 5393.
Какие преимущества дает сервоприводная запрессовка по сравнению с прессом с фиксированным ходом? Система отслеживает зависимость силы от смещения по мере установки уплотнения или воротника, подтверждая, что деталь действительно установлена с правильным профилем усилия, и подает сигнал тревоги при недостаточном нажатии, отсутствии детали или неправильном компоненте, вместо того, чтобы просто зафиксировать ход до упора.
Как это можно отследить до IATF 16949? Каждая операция — формовка, крутящий момент, угол, усилие/смещение пресса, результат визуального контроля — фиксируется на внутреннем диаметре головки цилиндра. Эта запись по каждой детали обеспечивает прослеживаемость, требуемую стандартом IATF 16949, и доступна для контроля, если двигатель, расположенный ниже по технологической цепочке, будет отмечен как проблемный.
Может ли одна производственная линия выпускать несколько вариантов двигателей? Да. Вариант в рамках одного семейства означает изменение приспособлений/программ и выбор набора параметров; станции остаются прежними. Для действительно новой геометрии головки требуются новые приспособления и программы обучения, которые определяются один раз.
Заменяет ли это операторов сборочного производства? Это позволяет им перейти от монотонной работы с затяжкой и прессованием к загрузке, смене приспособлений, управлению флажками визуального контроля и контролю качества. Тщательная проработка параметров и предотвращение ошибок происходит один раз, а не на каждой головке.
Насколько это безопасно? Роботизированные станции работают под охраной стандартами качества ISO 10218; данная ячейка защищает операторов от повторяющихся нагрузок и воздействия точек защемления, сохраняя при этом возможность аудита процесса.
Перенесите это на ваше растение.
Сборка головки блока цилиндров перестаёт быть рутинной работой под наблюдением опытного специалиста, когда каждый этап запрограммирован, контролируется и регистрируется. Последовательность склеивания, затяжки, запрессовки и проверки объединяется в одну линию, замыкается цикл контроля крутящего момента и усилия запрессовки, а данные объединяются для каждой головки блока цилиндров. ЭВСТ Проектирует линии сборки силовых агрегатов с использованием метода пошаговой последовательности и объединяет этапы склеивания, затяжки, запрессовки, визуального контроля и обработки данных в единую линию. См. наши руководства по роботизированная сварка автомобильных деталей, уход за роботом и выбор позиционера сваркиили обратитесь в EVST по поводу определения объема работ по созданию линии силовых агрегатов.
Об авторе - Чжао Мин является старшим инженером по сборке силовых агрегатов. Команда инженеров по сборочным ячейкам EVSTОбладая 15-летним опытом внедрения роботизированных линий склеивания, затяжки и запрессовки для производителей двигателей, трансмиссий и электроприводов, он в первую очередь разрабатывает схемы линий с учетом отслеживаемости и критичности соединений — последовательность шагов, замкнутый контур управления и привязка данных к каждой детали — используя описанный выше метод последовательности шагов. Данные проверены инженерами по интеграции робототехники EVST на предмет технической точности; цифры представляют собой типичные достижимые диапазоны, а не гарантии, и рассчитаны для каждого проекта отдельно. Исправления и обновления: см. дату последнего обновления.