（机械制造及其自动化专业论文）自动变速箱装配工艺及工序节拍平衡的研究.pdf

合肥工业大学 脚 y 1 8 8 6 8 5 “3 “” 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕 士学位论文质量要求。 答辩委员会签名：( 工作单位、职称) 一：张季为知谚t 寻 罨砖之锄到墨欠号 魄& 触力黼酗氮 导厩沏厶誓 压才蚕 檄z 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金目垦互些太堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签字：起；砀签字日期：沙年纱月彬日 本学位论文作者完 并向国家有关部门或机 壁王些丕堂可以将学 印、缩印或扫描等复制 ( 保密的学位论文 学位论文者签名： 签字日期：如f f 年 学位论文作者毕业 工作单位： 通讯地址： 自动变速箱装配工艺及工序节拍平衡的研究 摘要 汽车变速箱总成是汽车传动系的核心组成部分，装配质量的高低直接影响 其性能的好坏，对整个传动系的性能乃至整车的行驶性能都有着重要的影响。 自动变速箱因其具有更好的驾驶性及操控性，将成为今后变速箱的发展方向。 分析和研究自动变速箱总成的装配工艺是今后汽车发展的一个重要方面。 首先，本文阐述了汽车自动变速箱在国内外的发展概况，介绍了装配技术 的发展趋势。接着对液力自动变速箱( a t ) 、电控机械式自动变速箱( a i d t ) 、无 级自动变速箱( c v t ) 、双离合自动变速箱( d c t ) 等四种汽车自动变速箱的结构和 工作原理进行了分析，并对比其各自所存在的优缺点。 其次，本文对江淮汽车股份有限公司的h f c a t f 4 6 0 型液力自动变速箱进行 了结构分析，研究了分装和总装的内容，并总结出在装配过程中清洁度、过盈 配合、拧紧力矩等装配工艺要求。根据各组件、零部件的位置关系确定总成装 配的流程，拟定装配工艺，并结合厂房情况拟定装配线布局。依据规划的产量 要求，确定整线的生产节拍，对拟定的装配线进行分析，找出装配任务分配不 合理的工作站，并通过工作站分解、合并等方法对装配线进行优化改进。 最后，对h f c a t f 4 6 0 型变速箱建立了装配质量保障体系。装配质量保障体 系涵盖装配前的产品结构分析、明晰装配工艺要求，装配中的调整装配、压装、 拧紧等关键装配技术以及装配后试验等整个过程和多个方面。通过该装配质量 保障体系的建立，以保证装配质量满足要求，提高产品合格率。 关键词：汽车自动变速箱；装配工艺；装配线平衡；质量保障体系 r e s e a r c ho na s s e m b l yt e c h n o l o g ya n dp r o c e s sb e a tb a l a n c e o fa u t o m a t i ct r a n s m i s s i o n a b s t r a c t t r a n s m i s s i o na s s e m b l yi st h ec o r eo f a u t o m o t i v et r a n s m i s s i o ns y s t e m a s s e m b l yq u a l i t yh a sg r e a ti n f l u e n c eo nt h ew h o l et r a n s m i s s i o ns y s t e ma n dd r i v i n g p e r f o r m a n c e o fa u t o m o b i l e b e c a u s eo fi t se x c e l l e n t d r i v a b i l i t y a n d m a n e u v e r a b i l i t y ， a u t o m a t i ct r a n s m i s s i o nh a sb e c o m ef u t u r et r e n d a s s e m b l y p r o c e s so fa u t o m a t i c t r a n s m i s s i o na s s e m b l yi sa ni m p o r t a n tf i e l do ff u t u r e a u t o m o b i l ei n d u s t r y f i r s t l y ，i nt h i st h e s i s ，o v e r v i e wo fa u t o m a t i ct r a n s m i s s i o na th o m ea n da b r o a d a n dt h ed e v e l o p i n gt r e n do fa s s e m b l yt e c h n o l o g yw a sc a r e f u l l ye l a b o r a t e d s t r u c t u r e sa n dw o r k i n gp r i n c i p l e so ff o u rk i n d so fa u t o m a t i ct r a n s m i s s i o ni n c l u d i n g h y d r a u l i c a u t o m a t e d t r a n s m i s s i o n ， a u t o m a t i cm e c h a n i c a l t r a n s m i s s i o n ， c o n t i n u o u s l yv a r i a b l et r a n s m i s s i o na n dd u a lc l u t c ht r a n s m i s s i o nw e r ea n a l y z e d t h e i ra d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e sh a v eb e e nc o n t r a s t e d s e c o n d l y ，i n t h i st h e s i s ，s t r u c t u r a l a n a l y s i s o fh f c a t f 4 6 0h y d r a u l i c a u t o m a t i ct r a n s m i s s i o np r o d u c e db yj a cp l a n th a sb e e nc a r r i e do u t t h ec o n t e n to f p a c k i n ga n da s s e m b l yw a sc l a r i f i e d a s s e m b l yt e c h n o l o g yo fc l e a n l i n e s s ，f i ta n d t i g h t e n i n gt o r q u ed u r i n ga s s e m b l yp r o c e s sh a sb e e ns u m m a r i z e d a s s e m b l yp r o c e s s w a sd e t e r m i n e da c c o r d i n gt ot h ep o s i t i o nr e l a t i o n s h i po fc o m p o n e n t sa n ds p a r e p a n s a s s e m b l yl i n el a y o u tw a sc a r r i e do u tc o n s i d e r i n gt h ea c t u a lc o n d i t i o no fj a c p l a n t a c c o r d i n gt ot h ep r o d u c t i o nr e q u i r e m e n t s ，c y c l et i m eo ft h ew h o l el i n ew a s d e t e r m i n e da n dp l a n n e da s s e m b l yl i n ew a sa n a l y z e d u n r e a s o n a b l ec o n d i t i o no ft h e a s s e m b l y l i n ew a s f o u n d t h r o u g ht h e c o m b i n a t i o no r d e c o m p o s i t i o n o f w o r k s t a t i o n ，t h ew h o l ea s s e m b l yl i n eh a sb e e no p t i m i z e d f i n a l l y ，a s s e m b l yq u a l i t y a s s u r a n c e s y s t e m o fh f c a t f 4 6 0a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o nw a ss e tu p a n a l y s i so fp r o d u c ts t r u c t u r eb e f o r ea s s e m b l y ，a s s e m b l y p r o c e s sr e q u i r e m e n t ，k e ya s s e m b l yt e c h n o l o g y a n dt e s ta f t e r a s s e m b l y w e r e i n c l u d e di nt h ea s s e m b l yq u a l i t ya s s u r a n c es y s t e m t h r o u g ht h es e t t i n gu po ft h e a s s e m b l yq u a l i t ya s s u r a n c es y s t e m ，a s s e m b l yq u a l i t yw a sa s s u r e d t om e e tt h e d e m a n da n dq u a l i f i c a t i o nr a t eo fp r o d u c t sw a sr a i s e d k e yw o r d s ：a u t o m a t i ct r a n s m i s s i o no fm o t o rv e h i c l e s ；a s s e m b l yp r o c e s s ； a s s e m b l yl i n eb a l a n c i n g ；a s s e m b l yq u a l i t ya s s u r a n c es y s t e m i i 致谢 两年多紧张而充实的研究生生活即将结束。在此毕业论文成稿之际，谨以 只言片语向两年多来在各个方面支持、帮助、关心过我的人们表示真挚的谢意。 本文是在我的导师谢峰教授的悉心指导下完成的。两年多的学习生涯中， 导师在学习、生活等方面都给了我无私的帮助与支持。在学位课程的拟定、研 究课题的落实、论文撰写等方面导师给了我悉心指导和热情关怀。导师渊博的 学识、严谨的治学态度、忘我的敬业精神以及虚怀若谷的学术作风给我留下了 深刻的印象，并将激励我在今后的工作和学习中不懈攀登! 在此谨向我的导师 谢峰教授致以崇高的敬意和衷心的感谢! 感谢张崇高教授和杨海东副教授在我本科及研究生期间所给予的指导和帮 助。两位老师严谨细致、求真务实的学术作风一直是我工作、学习的榜样；两 位老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给与我无尽的启迪。感谢他们对我工 作、学习和生活的关心，他们对我的指导我会铭记在心。同时也感谢沈维蕾副 教授在我论文写作和工作过程中给予的帮助。 感谢师兄连传庆、沈磊跃对我学习和生活的照顾。感谢瞿文平、张婷、李 洪山、刘国林、宋旭等师兄师姐们对我的种种帮助。 感谢两年多来陪我一起度过研究生生活的同窗好友程林、王文辉以及孙源、 郭康泽、魏瑞、杨智能、邵世超等师弟。他们的陪伴使我的研究生生活充满了 快乐和惬意。 特别感谢我的父母、妹妹，感谢他们多年来对我的学习和生活的支持和鼓 励。是他们给予了我战胜困难的信心和力量，使我得以顺利完成了学业。本文 凝结了他们的心血和教诲! 最后，感谢评阅论文和出席硕士论文答辩委员会的诸位专家、教授在百忙 之中给予的悉心指导! 作者：赵强 2 0 l1 年3 月1 0 日 目录 第一章绪论。1 1 1 课题的背景及意义1 1 2国内外自动变速箱技术的发展概况2 1 2 1 国内外自动变速箱发展简史一2 1 2 2国内外自动变速箱技术发展趋势3 1 3本课题研究的目的、内容以及创新之处5 1 3 1课题研究的目的5 1 3 2课题研究的内容5 1 3 3课题研究的创新之处6 第二章不同种类自动变速箱的结构原理分析8 2 1a t 的结构分析8 2 1 1 a t 结构与原理8 2 1 2 a t 换档原理l o 2 1 3 a t 的技术趋势1 1 2 2 a m t 的结构分析1 2 2 2 1a m t 结构与原理1 2 2 2 2a m t 换档原理1 3 2 2 3 a m t 的技术趋势一1 4 2 3 c v t 的结构分析1 4 2 3 1 c v t 结构与原理1 4 2 3 2 c v t 无极变速分析1 6 2 3 3c v t 的技术趋势1 6 2 4 d c t 的结构分析1 7 2 4 1 d c t 结构与原理17 2 4 2 d c t 换档原理一17 2 4 3 d c t 的技术趋势18 2 5不同种类自动变速箱结构对比分析1 9 2 5 1 动力传递元件一1 9 2 5 2速比调整机构2 0 2 6 本章小结2 l 第三章4 a t 变速箱的结构及装配工艺的研究2 3 3 14 a t 的结构及动力传动原理2 3 3 1 1 4 a t 的结构2 3 3 1 2 4 a t 的动力传动路径2 4 3 24 a t 的装配工艺分析2 7 3 2 1确定分装内容2 7 3 2 24 a t 的总成装配流程2 8 3 2 34 a t 的总成装配的关键问题分析2 8 3 34 a t 总成装配工艺拟定2 8 3 3 1拟定生产节拍2 8 3 3 24 a t 总成装配工艺拟定2 8 3 4 本章小结一3 2 第四章4 a t 装配线的拟定及节拍优化3 3 4 1 4 a t 装配线的拟定3 3 4 1 1装配线的介绍3 3 4 1 24 a t 装配线的拟定原则3 3 4 1 3 4 a t 装配线类型的选择3 4 4 1 44 a t 装配线物流方式选择一3 5 4 1 54 a t 装配线的人机配置方式3 5 4 1 6拟定4 a t 装配线3 6 4 2装配线平衡的介绍3 7 4 2 1装配线平衡的概念及常用术语3 7 4 2 2装配线平衡的四类基本问题3 8 4 2 3装配线平衡技术介绍3 8 4 - 34 a t 装配线节拍优化3 9 4 3 1 确定优化内容一3 9 4 3 2节拍优化4 0 4 3 3优化结果评价4 1 4 4本章小结4 3 第五章4 a t 装配质量保障体系的建立4 4 5 1装配质量保障体系的基本介绍4 4 5 1 1装配质量保障体系的意义和内容一4 4 5 1 2装配质量保障体系的建立原则4 4 5 1 34 a t 装配质量保障体系的分析4 4 5 2清洁度控制4 5 5 2 1 清洁度控制的目的4 5 5 2 24 a t 装配清洁度分析4 6 5 2 3清洁度控制方法4 6 5 3压装质量控制4 7 5 3 1压装质量控制的目的4 7 5 3 2压装质量控制方法4 7 5 4 拧紧质量控制4 8 5 4 1 拧紧质量控制的目的4 8 5 4 2拧紧原理分析4 8 5 4 3 拧紧设备选择5 1 5 5 调整装配技术一5 3 5 5 1 调整装配的目的一5 3 5 5 2 调整装配质量控制5 3 5 6 在线试验技术 5 6 1在线试验目的 5 6 2在线综合性能试验 5 7 本章小结 第六章总结与展望 6 1 总结 6 2展望 参考文献 附录4 a t 装配工艺过程卡 图1 1 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图2 7 图2 8 图2 9 图2 1 0 图2 1 l 图2 1 2 图2 1 3 图2 1 4 图2 1 5 图2 1 6 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 - 6 图3 7 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图4 。7 图5 1 图5 2 插图清单 本文主要解决的问题5 自动变速箱发展简况8 自动变速箱组成9 液力变矩器结构原理图9 辛普森式行星齿轮1 0 拉维奈尔赫式行星齿轮1 0 a t 换档系统构成图1 0 4 a t 传动示意图1 1 a m t 结构图1 3 a m t 两参数换档控制原理1 3 v 型推力钢带结构15 c v t 工作原理图1 5 c v t 动力传递模型1 6 单中间轴d c t 结构17 双中间轴d c t 结构17 d c t 换档原理1 8 d c t 换档特性曲线1 8 h f c a t f 4 6 0 变速箱结构2 4 h f c a t f 4 6 0 变速箱一档动力传动路径一2 5 h f c a t f 4 6 0 变速箱二档动力传动路径一2 5 h f c a t f 4 6 0 变速箱三档动力传动路径2 6 h f c a t f 4 6 0 变速箱四档动力传动路径2 6 h f c a t f 4 6 0 变速箱倒档动力传动路径2 7 h f c a t f 4 6 0 变速箱总装流程图2 9 单一型装配线3 4 混合型装配线3 4 直线型装配线3 4 u 型装配线3 4 并行装配线3 5 4 a t 总装线3 6 装配线平衡类型一3 8 4 a t 装配质量保障体系构成图4 5 伺服压装机4 8 图5 3 图5 4 图5 5 图5 - 6 图5 7 图5 8 图5 - 9 图5 1 0 图5 1 1 图5 1 2 图5 13 图5 1 4 t f 图4 9 定速紧固法5 0 扭矩紧固法与扭矩转角法对比图5 0 扭矩斜率法5 1 四轴数控拧紧机一5 2 拧紧轴5 2 螺栓紧固中不良现象5 2 差速器装配尺寸链5 4 差速器自动测量选挚机5 5 a t 变速箱总成在线综合性能试验台机械结构图一5 6 液力变矩器特性曲线5 6 n v h 性能检测原理一5 8 表格清单 表2 1换档执行元件作用1 1 表2 2不同动力传动元件优缺点1 9 表2 3不同速比调整机构优缺点2 0 表2 - 4四种自动变速箱的优劣势2 1 表3 1h f c a t f 4 6 0 变速箱关键装配技术要求3 0 表4 1各工作站时间4 0 表4 2第二工作站各作业要素时间4 0 表4 3 第十工作站各作业要素时间一4 1 表4 - 4 优化后装配线各工作站时间4 2 表4 5各工作站延迟时间4 2 表5 1h f c a t f 4 6 0 型变速箱清洁度要求4 6 表5 2h f c a t f 4 6 0 型变速箱传动比标准值5 7 第一章绪论 1 1课题的背景及意义 变速箱作为汽车传动系的关键部件，一般由变速传递机构和变速操纵机构 两部分组成，具有改变传动比、降速增矩、中断动力传递、实现倒车等作用。 按照换档操纵方式的不同，可以将变速箱分为手动变速箱、自动变速箱以及手 自一体变速箱三种类型。 随着中国加入世晃贸易组织，汽车在中国工业发展中呈现出崭新的局面和 巨大的发展空间，中国近年的汽车工业发展速度在国内外为世人所瞩目，对汽 车的需求量日益增加。未来的汽车将以更快的速度更新换代，其变速箱将向操 纵舒适、轻柔、节能、环保和低噪声方向发展，也就是向智能型方向发展。自 动变速箱适应了这种需求和发展方向，其市场需求量将持续增长。就当前自动 变速箱市场需求量在轿车变速箱市场需求量中所占比例来说，中国在3 0 以上， 发达国家已经达到了5 0 。据市场分析，中国每年各类车辆产量超过5 0 0 万辆， 年需要自动变速箱约1 0 0 万套。以上分析和数字表明自动变速箱是一个潜在的 巨大市场。 自动变速箱装配是其生产制造中的一个重要环节，对其整体性能有着巨大 影响，整个装配成本占其总成本2 0 以上。良好的装配质量和装配效率由先进 的装配工艺和工艺装备支撑，但遗憾的是中国目前在汽车及其零部件装配方面 竞争力不强，许多先进和关键的工艺装备依赖进口，不能满足中国汽车市场迅 猛发展以及汽车制造厂家提高产品质量和制造效率、降低成本的需求。 我国自动变速箱生产起步较晚，在有关自动变速箱产品技术和自动变速箱 装配及测控技术等方面均远远落后于发达国家。我国汽车制造厂现主要靠进口 自动变速箱来装备自己的汽车，国内自动变速箱的生产状况还远远不能满足我 国汽车工业发展的需要，这种情况制约了我国汽车工业的发展。为了尽快改变 这种状况，一方面我国自动档变速箱生产厂家抓紧产品本身技术的改进，使产 品本身的性能和质量进一步得到完善和提高，从而满足汽车装配的需要；另一 方面必须同步开发装配测量方法和质量控制手段均非常完善的自动档变速箱柔 性化生产装备，从而满足自动变速箱批量生产的需要。 我国现有的传统手动变速箱生产线模式和工艺手段已不能满足自动变速箱 生产的需要，而国外自动变速箱装配检测生产线成套技术的引入成本高且关键 技术不公开，造成我国自动变速箱行业的发展进程缓慢。能够开发和研制出价 格适合中国国情，融合和集成先进制造技术、测控技术与试验技术和新工艺而 又能保证稳定批量生产的高水平自动变速箱装配检测生产线，对于增加国产化 自动变速箱在我国汽车工业上的应用率，降低国产汽车的成本，提升国内生产 厂家在国内外市场的竞争力具有重大现实意义。 1 2国内外自动变速箱技术的发展概况 1 2 1国内外自动变速箱发展简史【2 l 自动变速箱是为追求变速操作简便应运而生的。第一台纯机械自动变速箱 是19 0 4 年由波士顿的斯图凡德兄弟发明制造的。多年以来，随着汽车工业的迅 速发展以及电子技术在汽车上的广泛应用，自动变速器技术得到迅猛发展，其 设计理论、制造工艺逐步走向成熟。目前汽车上装备的自动变速箱主要有四种 型式，分别是液力自动变速箱( 简称a t ) 、电控机械式自动变速箱( 简称a m t ) 、 无级自动变速箱( 简称c v t ) 、双离合自动变速箱( 简称d c t ) 。a t 、a m t 、 c v t 、d c t 四者在结构和工作原理上各具特色，在成本和综合性能等方面也各 具优劣，目前世界各国的自动变速箱厂商都在快速地进行技术改进和革新，争 取抢占更大的市场份额。 a t 历经7 0 年的发展，目前在自动变速箱领域占据主导地位。在国外，a t 在美国、日本和欧洲等汽车产业发达的国家和地区有着很高的市场占有率， 6 a t 、7 a t 在2 0 0 2 一- 2 0 0 3 年相继成功研发，近几年又开发出8 a t 。在国内，继 自动变速箱在一汽的c a 7 7 0 红旗轿车上第一次装备后，上海通用汽车公司的 4 t 6 5 e 电子控制自动变速箱、本田雅阁的p a x 型自动变速箱、上海大众的帕萨 特b 5 和一汽大众的捷达上装备的a g 4 9 5 相继投产使用。近些年国内各汽车公 司在自主研发的同时，努力寻求与国外开展技术合作。盛瑞动力传动工程技术 研究中心在2 0 0 7 年引进了拥有完全自主知识产权、达到国际一流水平的乘用车 8 a t 项目。 a m t 发展至今，大致经历了半自动化a m t 、全自动化a m t 和智能化a m t 三个阶段。在国外，五十铃公司于1 9 8 4 年最先将a m t 推出并在轿车上应用， 目前欧洲的戴克s m a r t 、宝马m 3 和大众的路波等也都选装了a m t 。我国从2 0 世纪8 0 年代初开始了对a m t 的研究，虽然在技术理论上与国外差距不大，但 在制造工艺、产品质量以及产业化等方面与国外存在较大差距，不过随着国内 各汽车厂家投入力度的加大，这一情况有所改善。目前，在一汽、重汽研制出 的重型a m t 已经分别在一汽解放j 6 、重汽豪沃a 7 上成功装配。此外，我国 首款拥有完全自主知识产权的轿车a m t 也已顺利投产。 无级变速传动最早出现在l9 世纪9 0 年代，至今已有1 2 0 年的历史。在国 外，v d t 公司分别于2 0 世纪6 0 年代以及9 0 年代推出的第一代和第二代金属 带式无级变速器对c v t 在世界范围内的发展起到了重要作用。目前f h is u b a r u j u s t y 、f o r d 、n i s s a n 以及f i a t 等厂商均在生产c v t ，且随着f o r d 公司推出能 够用于扭矩3 6 5 n m 、排量3 8 l 的v 6 发动机的c v t 后，改变了c v t 只能用于 中型车的弊端。在国内，c v t 起步于2 0 世纪6 0 年代，8 0 年代开始大量引入国 2 外设备，随着近些年吸收国外技术与自主研发创新相结合，现今国内c v t 的研 制已经从仿造阶段进入创新阶段。 19 4 0 年，r u d o l p hf r a n k e 教授第一个申请了d c t 专利，至今已有7 0 年的 发展历史。进入2 0 世纪9 0 年代以来，d c t 的发展在各大汽车厂家中出现百花 齐放的态势，其中大众的d s g 变速箱作为应用最普遍、最适合量产的双离合器 技术走在了前列。此外，奥迪的s t r o n i c 变速箱、保时捷的p d k 变速箱、宝 马的d k g 变速箱、福特和沃尔沃的p o w e r s h i f t 变速箱以及三菱的s s t 都取得 了一定的成绩。 目前，z f 、a i s i na w 和j a t c o 等国外生产厂家在自动变速箱生产领域占据 领先地位，而我国自动变速箱装备业正处于刚起步的阶段，无论在工艺还是在 设备技术本身都没达到生产自动变速箱成套设备需要的水平。虽然国内个别汽 车厂家近些年生产自动档变速箱，但是与之相配套的生产设备还仅限于传统的 手动变速箱装配工艺，装配检测手段落后，不能满足自动变速箱量产的需要。 1 2 2国内外自动变速箱技术发展趋势 为了适应变速箱操作方便、换档平稳、节能减排、经久耐用等发展需求， 厂家已经将许多先进的制造、装配技术和理念应用到自动变速箱研发和生产领 域，使装配向模块化、自动化、柔性化和虚拟化方向发展。具体体现在以下几 方面： 1 在装配工艺设备方面的技术趋势 随着汽车装配技术的提升，汽车装配工艺装备也随之迅速发展。整车装配 线和零部件装配线向模块化、自动化、柔性化和虚拟化方向发展，以满足多品 种生产和自动化装配要求。 输送设备向柔性输送设备方向发展，加注设备向真空式方向发展，试漏设 备向自动定量加注方向发展。 试验检测设备向微机控制、数字化、高精度、智能化、自动化方向发展。 目前的试验设备已大量应用光、机、电一体化技术，并采用计算机测控，有些 检测设备具有专家系统和智能化功能，能对汽车技术状况进行检测，并能诊断 出汽车故障发生的部位和原因，引导维修人员迅速排除故障。 螺栓紧固设备向定转矩一转角的多头螺栓拧紧机方向发展。专用装配设备 向高精度、适应性强、自动化方向发展，一台专机应能适应2 3 种产品的生产 要求，以适应多品种生产的要求。以静扭扳手和定转矩电动扳手替代冲击式气 动扳手是装配工具的发展趋势。 一些产量大、零件数量少的零部件装配线趋于采用全自动装配线。将柔性 装配线和各种装配专机及检测设备有机地结合在一起，由同一厂家设计、制造、 安装，即交钥匙工程，是今后装配设备制造的发展趋势，这样便于保证设备的 制造质量，有利于提高装配工艺装备的整体制造水平。 2 在装配技术和质量控制方面的技术趋势1 3 j 自动变速箱是具有高装配质量要求的产品，结构复杂，装配技术含量高， 影响装配质量的因素也具有明显的多样性和复杂性。为了达到装配工艺要求， 绝大多数的装配线采用高自动化、高精度的伺服精密压装设备、拧紧设备、测 量设备、物流输送设备、在线检测设备以及切实可行的装配调整技术。此外， 通过对自动监控系统的开发，对装配线进行实时动态信息的采集、处理及反馈， 并通过人机交流界面进行显示，以保证装配实时工况始终在监控之下。 3 在生产节拍计算和装配线平衡方面的技术趋势【4 】【5 】【6 】f 7 】8 】【9 】【1 0 】 装配线平衡设计中的节拍计算方法属于混合整数非线性规划问题。目前， 国内外生产厂家及各科研机构、高校等在该方面做了很多的研究，也取得了可 观的成果。其研究现状和趋势是根据实际工况和生产要求，以启发式算法、遗 传算法、模拟退火算法、蚁群算法、微粒群算法等为理论依据，通过m a t l a b 等 数学计算仿真工具对生产节拍进行优化设计计算，解决装配线平衡问题。 4 在检测技术方面的技术趋势 随着制造业的发展，产品性能的检测越来越重要，检测技术经历了从手动 检测到自动检测、从离线检测到在线检测及真实环境检测的发展过程。限于科 学技术发展水平，最初的检测是人为操作的，通过操作者使用检测工具对产品 的性能( 如精度和尺寸等) 进行手动检测。 手动检测的效率低，且无法实现长时间( 2 4 小时) 监控，因此出现了自动 检测技术。所谓自动检测，是指由计算机控制对系统、设备和部件进行性能检 测和故障诊断，是性能检测、连续监测、故障检测和故障定位的总称。 现代自动检测技术是计算机技术、微电子技术、信息论、控制论、测量技 术、传感技术等学科发展的产物，是这些学科在解决系统、设备、部件性能检 测和故障诊断的技术问题中相结合的产物。一般情况下，检测是离线进行的， 即在设备不运行或产品离开生产线的情况下进行测试，即测试该产品或设备本 身的性能。但是，在很多情况下，许多产品工作状态和非工作状态的性能差别 很大，而在正常工作过程中的性能对实际生产实践更有意义，于是出现了在线 检测，目前在线自动检测技术已经成为检测技术的发展趋势。 在自动变速箱的装配过程中，需要进行多项检测，如装配工件的尺寸精度 的检测、在线装备中的部件的性能和型腔的泄漏等，这些检测内容只有通过在 线检测才能获得有意义的结果，而且有些检测内容( 如离合器活塞的行程等) 需要进行在线加载测量。因此，在自动变速箱的装配领域，在线( 或在线加载) 性能检测技术是必然的趋势。 5 在虚拟制造和仿真方面的技术趋势【1 1 】1 1 2 】【1 3 】【1 4 1 目前，在汽车各零部件的装配中，虚拟制造技术和仿真技术被广泛应用。 自动变速箱作为汽车的关键部件，在整个研发和生产过程中，虚拟技术和仿真 4 技术更是被广泛应用。例如：在p r o e n g i n e e r 参数化建模的基础上，根据 p r o e n g i n e e r 二次开发工具p r o t o o l k i t 的应用程序，通过人机交互界面设计技 术，实现自动变速箱装配建模和装配仿真整个虚拟过程；结合自动变速箱生产 特点，正确建模，使用q u e s t 数字化仿真软件进行装配线的虚拟规划仿真，并 根据仿真结果实现部分制造参数优化；利用美国e a i 公司的e f a c t o r y 仿真平 台搭建虚拟制造系统布局模型的研究环境，对比不同方案下的优化结果，实现 车间布局的整体优化；从生产线系统的可视化建模与仿真角度出发，通过对 w i t n e s s 的可视化仿真过程进行实时控制达到实现生产线动平衡的目标。 1 3本课题研究的目的、内容以及创新之处 1 3 1课题研究的目的 本课题来源于国家高技术发展计划( 8 6 3 计划) 自动变速箱装配生产线 关键技术攻关及推广应用( 2 0 0 7 a a 0 4 2 0 0 7 2 ) 课题。研究的目的是：在了解 自动变速箱结构和原理的基础上，通过对装配工艺及装配线平衡问题的研究， 建立一条节拍优化合理的装配线，并通过装配质量保障体系的建立，来提高自 动变速箱的装配质量。 1 3 2课题研究的内容 结合国内外自动变速箱的发展现状以及在未来的技术发展趋势，本文主要 以液力自动变速箱的结构及工作原理的分析为核心，探究其装配技术参数要求， 解决如何合理安排装配顺序、怎样进行装配质量控制、根据车间实际情况如何 进行装配线布局、选用什么样的方法对其装配过程进行节拍优化、从哪些方面 建立装配质量保障体系等问题，最终提出一种切实可行的液力自动变速箱的装 配工艺。本文主要内容如图1 1 所述： 自动变速箱 装配工艺及 工序节拍平 衡 自动变速箱 的分类及国 内外发展现 状 自动变速箱 的结构及其 工作原理 4 a t 总成装配 流程的研究 及总成装配 工艺的拟定 4 a t 总成装配 线的拟定及 节拍优化 图1 - 1本文主要解决的问题 4 a t 装配质量 保障体系的 建立 1 汽车自动变速箱的种类及国内外发展现状 为深入了解自动变速箱技术的前沿技术，把握其在未来的一段时间内的技 术发展趋势，我们有必要对各种类自动变速箱的发展历程以及现今的技术现状 进行搜集、整理。本部分从装配工艺设备、装配技术及装配质量控制、节拍计 算及装配线平衡、在线检测技术以及虚拟制造和方针五个方面介绍了自动变速 箱技术的发展趋势。 2 自动变速箱的结构及其工作原理 对a t 、a m t 、c v t 、d c t 四种自动变速箱的结构和换档原理进行了分析， 并探究了这四种自动变速箱今后发展的技术趋势。通过对四种变速箱结构中的 关键元件进行对比，分析了各自在综合性能、经济性等方面存在的优点和缺点。 3 4 a t 总成装配流程的研究及总成装配工艺的拟定 分析了4 a t 的结构组成及1 档、2 档、3 档、4 档和倒档的动力传递路线， 结合装配的技术参数要求，在综合考虑各零部件的装配复杂程度的基础上确定 分装及总装内容。合理制订总成装配流程，并详细分析每个零部件在总装过程 中的所需满足的装配工艺要求，初步拟定4 a t 总成装配工艺，编制装配工艺过 程卡。 4 4 a t 总成装配线的拟定及节拍优化 从装配线类型、人机配置、物流方式、生产节拍等多个方面进行综合考虑， 对4 a t 的总成装配生产线进行合理设计。一条高技术含量的装配线应该是生产 效率高、各工序节拍大体一致、专机设备闲置率少、物流输送流畅、操作人员 劳动强度适中，因此从装配线平衡理论出发来分析装配线上各装配工位作业情 况，对4 a t 的总成装配线进行优化设计和改进有着极其重要的意义。通过对拟 定的总装线上各工作站时间进行统计分析，查找出存在节拍不平衡问题的工作 站，详细分析这些工作站的作业要素组成，采用合理的方法对其节拍进行优化， 并通过生产线平衡率这一评价标准对优化结果进行评价。 5 4 a t 装配质量保障体系的建立 为了保