灵活的离合器生产线.doc

灵活的离合器生产线Mechanical Engineering-CIME119.n6(June 1997):pp86摘要：研究人员在美国普渡大学西拉法特，是能够设计一个灵活的离合器总成系统,它能适应所有的四种类型的汽车离合器。该系统改善了离合器组装线,它是早些时候它有大约减少65个的工作站,需要较少的维修和手动的长统袜零件及产生更少的关机时间，该系统的发展涉及的识别部分常见的离合器、消除部分没有必要的组成。全文：1997年美国版权机械工程师协会一种离合器总成系统被提出了，重新设计几乎已经减少65的工作站和一行通用的,足以应付四种类型的离合器。最近的一项在美国印第安纳州的普渡大学西拉法叶进行的研究表明，汽车制造商被设计来开发一个灵活的自动化的离合器传输生产线。这条生产线将不得不适应各种离合器和零件,尤其是样车零部件,以及减少维修、手动的长统袜的部分,然后关闭的次数。为了完成这些目标,设计的零件和组件将会被改变。 由于我们的研究,离合器分泵的数量可以减少14和不同模型的零件数量。提出了一种新的装配系统的意思仅仅要13个工作站,而不是77,且没有一种需要人工操作。旧系统有4个专业的生产装配线、一座为每种类型的离合器在自动传输(正、倒、中间产品和直接);新系统有一条足够灵活的生产线处理四种离合器的任何一种。我们的研究还不包括装配步骤需要相互配对落入或传递,这可以由一个独立的装配系统或手工做的。设计修改：首先,部件普遍和非典型零件离合器被识别为合并或被认为是消除。在当前的前进离合器，活塞在液压力作用下上移压至弹簧组，压缩弹簧的内部和外部的样条板之间传递的旋转,一种内在的样条轴和滚筒轴。这位前进,中间和直接离合器使用相同的外层油缸壳, 网格的外部样条板。因此,所有的外部样条板,那三个离合器具有相同的样条曲线和外部直径。这表明他们的离合器片和承压板可以成为常见的部分。一项零件图的审查表明,相同的三个离合器也用同样的离合器定位环。逆向离合器,部分的大小和形状非常不同于其他的三个离合器。这种差异意味着零件在逆向离合器将很有可能保持不变,除非离合器和传输进行了一次重大的重新设计。我们已注意到波形弹簧在直接离合器中不存在，此外,这是唯一在活塞和离合器片之间有支撑环的离合器,是为了使环的消除。 接下来装配过程的检查是为了注意到离合器总成装配运动和任何特殊过程。结果,这两个具有重大意义的发现直接离合器弹簧包在装配和活塞总步骤上和其他离合器有些许不同，因为活塞有球型止回阀插入。这在活塞增加了一个装配步骤,所以弹簧包旋转装配，以保证球型止回阀的阀门排列成带孔的弹簧包。看起来,很可能是设计可以改变,以致于活塞和/或弹簧包在所有离合器装配和设计上就可以做得更统一。 因为，唯一的相似性,逆向离合器和其他三个相比，它的部分有可比的功能,提出了不改动它。零件中所表述的,前进、中间和直接的离合器,似乎分享球型止回阀和离合器包固定环。部分可能好的选择分享包括离合器片和承压板。离合器盘在样条板之间的内径和配对样条轴上没有合适的过盈是不能简单地的互换的，离合器包也不能被统一,因为高度、内径、回弹率对每一种离合器都是不同的。研究承压板显示前进离合器的压力使平板更厚比直接离合器中间离合器更厚,以增加其强度。因为这种额外的重量,在实际使用中既不会用于另外两种离合器或前进离合器的其它离合器盘部分。直接和中级承压板不同点很少,因为他们使用相同的样条曲线和有相同的内径。唯一的区别是他们的厚度。中间板厚度比直接盘外径小。然而,该中间板具有斜角这增加了其内径平板厚度，减少和降低板屈曲以及消除不必要的噪音。由于直接板在外径的厚度比中间板更厚,它最外层是在与离合器包固定环连接。直接板在没有提高槽筒内反锁在固定环在的地方时不能用在提高中间离合器。提高槽会移动得太接近边缘的气缸，并可能使边缘太弱了而不好控制。然而,中间板可用于直接离合器,直接离合器的凹槽会被向内移动,远离气缸的边缘,以适应较薄的弹簧片。此外,最厚的部份中间板将必须减少匹配在其内径直接板的厚度,避免潜在的干扰问题。不幸的是,在中间的离合器组装中, 这个设计可以引起同样的屈曲问题，但它的价值将测试。另一部分重新设计,以后将讨论,能让它没有必要去改变这个中间板,它将仍然允许使用在直接离合器。消除部分：除了着眼于部分零件可以分享或修改为分享,我们的研究确定的某些部分他们的功能是不需要的,可能会成为另一个部分的结合。两类部分目标:消除在直接离合器组装中的支撑环,因为它是独一无二的组装;以及小固定环,在组装中支撑弹簧包。起初我们以为支撑环的功能-桥接直径差较小的活塞和较大的离合器片之间的直径差异。活塞必须推进能很容易地并入活塞设计,使它成为一个块。法兰的重新设计会被提出来,但是,由于部分的支撑环的设计,从而防止机器从压缩活塞密封外插入到前活塞气缸。这构成了重大的问题,因为密封件必须压缩之前插入,避免滚动或撕裂了密封。因此支撑环不得不被纳入活塞以外的部分。 下一个最好的选择是第一个离合器片,具有一个外花键与支撑环挤压。直接离合器没有像其它离合器一样使用一个波形弹簧。在使用相同材料作为汽车离合器盘,新部分称为支撑板,具有两种功能:作为一个摩擦板上,加上一个外花键 ,并作为一个直径差较小的活塞和较大的离合器片之间的桥梁。 小固定环(或弹簧固定环)有单一的功能,保持内装和活塞弹簧在离合器内部。弹簧组的单一作用是对活塞维持一个持续的压力来反抗的流体压力的另一端的活塞。努力开发一个机器可以在同组装站插入弹簧组、固定环，这促使我们去考虑是否能完成的弹簧给的功能包装两个部分。实际上,这可以借由在弹簧组的上盖创造法兰,在油缸的圆柱脊上允许插入一个单向传动轴。通过脊后、法兰将在脊下,将弹簧锁入装入地方。弹簧组在上部和下部阀盖将会有一个槽切以允许弹簧稍微扩张,很像固定环现在做的,现在它是滑过滚筒轴。如果必要的话，槽将允许把弹簧移离离合器。该设计的潜在问题包括法兰在插入过程中的破坏或变以及弹簧在运行期间过度的屈曲导致的法兰疲劳失效。检查是必要的来确定这些影响的程度。装配问题和设计：我们审查了零件，去看看他们如何组装和是否能简化装配设计上的变化。一个这样的改变将会有两个切口处于弹簧下端盖,任何弹簧组必须考量到一个止回阀在活塞。目前只有一个切口,机床,插装进离合器必须作360度旋转,使切口对齐阀门。添加一个切口将减少旋转,最多不超过180度,这将减少装配时间。其他部分的装配问题是由内置和外置密封的活塞引起的。两者都是现在不精确的唇密封手动插入活塞与缸筒轴上。因为没有任何机器已被发展成为可以插入宽松的密封件在活塞和/或滚筒轴的有效利用,必须预先安装密封件使这一步骤自动化。一个即将来临的修订,是要有外部密封粘结在活塞表面,从而消除了人工装配步骤。该设计变化也包括拥有内在的密封粘结活塞。滚筒轴将需要较小的设计修改。为了活塞阀座密封人滑动将气缸座换成一个光滑的表面。如果一个密封无法粘接在活塞内表面,密封件可以与滚筒轴一起粘接。它是最好的选择,然而,为了保持工艺流程的一部分,如果可能的话。(一个横截面显示出所有的建议的提出了离合器设计上的变化出现在87页。)基于当前的离合器的设计,检查以下的设计指导方针在未来将会使组装更容易和减少零件之间的差异：把所有一个家庭里面的离合器的圆筒使用相似的尺寸在,只有最外层具有不同的尺寸和形状；使用相同的承压板、支撑环、离合器摩擦/固定盘，只有不同的数量来调整激活板弹簧压力；使用相同的弹簧组, 只有弹簧所需的预期的回弹率不同；避免与设计一个离合器,以避免不同内径必须用其中的一部分，比如支撑环；有预密封的活塞,无论它们是松或粘接唇密封如果内在直径许可,使用相同的活塞。装配序列的分析:目前各类型的四个离合器安装都在一个单独的线。有超过77个的组装站,其中大部分是自动的,但至少需要10手工操作步骤。为一个单一的柔性生产线，在这之前对一种新的装配顺序和机械进行说明, ,一些关键装配问题被鉴定。例如,直接和中间离合器的气缸套处于相反的方向,在经过一个离合器外壳已经装配完成，需要一个组装站翻转气缸套，那另外离合器才能被组装。当前的离合器活塞密封都是手工安装在活塞和气缸轴上。密封件必须在活塞安装在气缸内之前压紧,以防止滚动或撕裂了密封。波形弹簧、离合器片,承压板有各种不同的直径和各种各样的表面,真空辅助机必须使他们联接起来。气缸内不同几何需要一个特殊端点效应,为各类型的组成离合器总成密封压力的检查。这些是被视为成功达成离合器组装和在发展中机器具有足够的灵活性来完成这项任务最重要的问题。一个自动化装配流水线将会需要一个输送系统。每一种类型的汽车离合器(直接/中级算做一种类型)还需要一个不同的托盘,呈现了气缸的方向自上向下的组装。每个托盘将需要一个电子的方法提供和存储关于离合器内部的装配、测试信息。一个活跃的射频(RF)标签系统是可取,因为它的可靠性,使用的方便与可编程。装配生产线上必须自动化，没有任何人工干预。自动化必须包括气缸的装入以及完成的离合器的卸装和储存。它不包括修理质量检查失败的离合器的修理或者零件到装配站仓库的装载。每站必须给予充分的灵活性,以适应任何离合器的零件。当一个离合器因为一种测试失败而被认定不合格。它能被直接送到一个人工修理站,在这里它的组装就回由修理的人完成。另外,汽车修理重装系统将等候在到生产线终点直到不合格装配品送去维修站。离合器在修理后将再次进入这条流水线上,在那里它将继续被建成。汽车修理重装系统被推荐为离合器装配线上工作,因为它减少了需要在维修站的工作。汽车修理重装系统：提出的一种装配顺序，可用于所有四种离合器类型，只有三种正在建造的，在很大程度上取决于类型的汽车离合器需要做重大的决定。第一个决定是否一个球型止回处理阀门需要插入气缸。第二是是否要安装一个之前提到的波形弹簧或者新的支撑板。最后决定是否这个离合器是直接式,同时还需要仔细考虑使中间离合器可通过那个装配制造。该序列(出现在本页)开始,在工作1主计算机选择了离合器建成并发出的正确的托盘从托盘排队去组装站，这就是正确的离合器缸导向和置入托盘。在工作站2、射频标签上托盘用序列号及模型的类型初始化。在站3A、射频标签是检查离合器模型类型；如果必要,一个球形止回阀阀门套管插进气缸。如果一个球形止回阀门被装入后，站3B将在气缸套进行压力检查检,在射频标签记录泄漏率,并拒斥任何的不满足测试要求的组装。配件站4A从它的常备零件选择正确的活塞，预安装密封件并且将它插入气缸。该站也将它们要求的球形止回阀阀门插入到活塞,然后在活塞上做一个压力检测。站4B在装配上进行一个压力检查,记录泄漏率在射频标签上,并拒斥任何的不及格的装配。站5在射频标签上检查离合器模型类型和将正确的弹簧组插入气缸。在站6中的射频标签是再检查对模型的类型和正确的波弹簧(或支撑板,如果它是一个直接的离合器)是否安装。站7的选择和安装离合器盘和正确的压盘。后板安装完毕后，为了建立间隙，利用间隙仪表检查间隙，装配站将拒绝任何不属于间隙范围的配件，并且选择正确的固定环组件模型,要达到范围内高水平的产品。在装配站8,正确的固定环安装的是结束和检查间隙的组装，不落在指定间隙范围内的组件都被拒绝了。射频标签的阅读在配件站9,和任何被拒绝了的离合器被输送到修复湾,在这儿给出了可视化的修复指令给操作者。离合器然后被送回到站2。它贯穿所有的制造步骤与它之前闲置时一样,并且在合适的配件站开始建造。站9将任何直或中间离合器站传送到站10，在那里他们被翻转并再次在站2插入到制造该过程。所有其他离合器将在压盘序号被喷漆后送往站11。 站11设立的目的是为了将离合器从托盘中取出并放置到推车内留给那种类型的离合器的存储槽内。作为最后一步,托盘在队列检查射频标签的电池小时，如果电池小时是好的则保持托盘在序列中,如果电池低则将序列流出来。配件站也将清除射频标签累积的数据。只留下电池小时与托盘序列号数据。组装的时间是无法相比的,这种变化必须作进一步分析