某产品装配线优化设计学位论文Word下载.docx

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改进工艺和程序。

方法研究的目的是改进工厂、车间和工作场所的平面布置；

改进整个工厂和设备的设计；

经济地使用人力，减少不必要的疲劳；

改进物料、机器和人力的利用，提高生产率；

改善实际工作环境，实现文明高效生产；

降低劳动强。

装配线平衡的方法有分支界定法、启发式算法、随机算法、动素分析法、模特排时法等，本文决定采用动素分析法和模特排时法对装配线进行平衡设计。

2装配线平衡理论

（1）分支定界法。

就是把可以分配到当前位置的所有可行作业元素当作第一个的分支，接着考虑下一个位置的所有可能分配的情况，这就是下一层的分支。

这种逐个分支考虑，层层推进的分配方法就是分支定界法。

该算法也保证可以找到最优的解，但是难以用计算机程序来实现[3]。

（2）启发式算法。

可以分为以下几种：

①优先位置权算法；

②最长作业时间优先算法；

③最多后续作业优先算法；

④最长后续作业时间优先。

启发式算法过程比较简单，而且比较实用，容易得出较优解[3]。

（3）遗传算法。

遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和自然遗传学机理上的迭代自适应概率性搜索算法。

遗传算法将问题的解表达成染色体，通过对染色体的选择、交换及变异的操作，从而产生更适应环境（即问题）的新染色体，这样一代一代地进化下去，直到满足某些约束为止。

遗传算法按照不同的交叉方法可以分为以下几种：

①部分映射交叉法；

②顺序交叉法；

③基于位置交叉法；

④循环交叉法；

⑤边缘重组交叉法；

⑥部分重排交叉法。

遗传算法可以进行全局范围的搜索，跳出局部最优，能够以较大的概率求得全局最优解[3]。

（4）动素分析法。

人所进行的作业是由某些基本动作要素（简称动素或基本动素）按不同方式、不同顺序组合而成的。

为了探求从事某项作业的最合理的动作系列，必须把整个作业过程中人的动作，按动作要素加以分解，然后对每一项动素进行分析研究，淘汰其中多余的动作，发现那些不合理的动作。

吉尔布雷斯提出了17个动素，组成人的动作的最基本单元。

后来，美机械工程师学会增加了“发现”（Find这个动素，用F表示这样动素分析基本要素就有了18种。

动素分析是对作业进行细微的运作分解与观察，对每一个连续动作进行分解，将右手、左手、眼睛三种动作分开观察并进行记录，进而寻求改善的动作分析方法[3]。

（5）模特排时法模特排时法是根据人体动作的部位、动作的距离和工作的重量，预测操作所需标准时间的方法。

是预定动作时间标准法的一种。

模特排时法的特点：

以手指的动作时间作为动作时间单位，其它身体部位动作时间与手指动作时间成倍数关系；

动作符号由字母和数码构成，符号的数码即是动作的时间值；

测定时不需要秒表等测时工具；

时间单位用MOD表示[3]。

通过比较以上几种方法的特点，本文决定运用动素分析法和模特排时法对装配线进行设计及优化。

3减速器装配线设计需求分析

本文以减速器为例进行装配线平衡问题的研究。

其中，该减速器为一级圆柱齿轮减速器，计划日产量为1000台/天，生产线类型为全手工装配流水线。

3.1画出减速器的装配工艺流程图

某某型号减速器装配的具体过程如下：

（1）将基座放到工作台上；

（2）将平键放入输出轴（1个）；

（3）将传动齿轮装入输出轴；

（4）将定距环（1个）套入输出轴；

（5）将滚动轴承（2个）装入输出轴；

（6）将组装好的输出轴放在平台上；

（7）将挡油环（2个）插入输入轴；

（8）将滚动轴承（2个）装入输入轴；

（9）将输入轴组件装入下箱体；

（10）调整；

（11）安装调整垫片；

（12）安装端盖；

（13）安装密封盖；

（14）将输出轴组件装入下箱体；

（15）调整；

（16）安装调整垫片；

（17）安装端盖；

（18）安装密封盖；

（19）将上箱体安装到下箱体上；

（20）调整；

（21）安装视孔盖；

（22）将螺钉拧入视孔盖，与机盖固定（4个）；

（23）将游标尺装入箱体；

（24）将螺钉拧入游标尺（2个）；

（25）将销插入箱体（2个）；

（26）用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（2个）；

（27）用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（2个）；

（28）将螺塞、垫片装入下箱体；

（29）将安装好的减速器放到指定位置。

依据其装配工艺过程，可绘制其装配工艺流程图，如图3-1所示。

3.2对各个工序进行动作分解及确定其作业时间

本环节是运用动素分析法对每个工序里的动作进行具体分解并运用模特排时法进行时间计算，每个工序包括若干个动作，对每个动作进行分析，写出其分析式，并用模特法确定所用时间。

以下是对各工序的具体分析：

（1）将机座放到工作台上。

表3-2机座放置动作分析表

左右手动作

分析式

时间/MOD

双手抓住机座

M5G2

7

提起机座，用身体支撑

M5P0L1

6

放在平台上

M4P2L1

手放原处

M4P0

4

合计

24

（2）将平键装入输出轴。

表3-3平键装配动作分析表

左手动作

右手动作

伸手抓取输出轴

M4G2

伸手抓取键

移动至胸前

持住

H

将键放入键梢

M3P5

8

18

（3）将传动齿轮装入输出轴。

表3-4齿轮装配动作分析表

伸手抓去大齿轮

移至胸前

将齿轮套在输出轴上

总计

17

（4）将定距环（1个）套入输出轴。

表3-5定距环装配动作分析表

伸手抓取定距环

将定距环套入轴上

移动到合适位置

M3P2

5

23

（5）将滚动轴承（2个）装入输出轴。

表3-6滚动轴承装配动作分析表

抓取滚动轴承

将滚动轴承套入轴

M3P0

3

29

2=58

（6）将输出轴组件放到平台上。

表3-7输出组件放置动作分析表

双手动作

将输出轴组件放入机座

M4P5G3L1

13

（7）将挡油环（2个）插入输入轴。

表3-8挡油环装配动作分析表

抓取挡油环

将挡油环插入输入轴

8

2=36

（8）将滚动轴承（2个）装入输入轴。

表3-9滚动轴承装配动作分析表

（9）将输出轴组件装入下箱体。

表3-10输出组件装配动作分析表

双手抓取输出轴组件

将输出轴组件装到下箱体

28

（10）调整。

根据经验，调整用时5秒。

（11）安装调整垫片。

表3-11调整垫片装配动作分析表

BD

伸手抓取调整垫片

装入轴承的顶部

2=56

（12）安装端盖。

表3-12端盖装配动作分析表

伸手抓取轴承盖

（13）安装密封盖。

表3-13密封盖装配动作分析表

伸手抓取密封盖

移动到胸前

将密封盖装到端盖上

（14）将输出轴组件装入下箱体。

表3-14输出轴组件装动作分析表

伸手抓取下箱体

将下箱体放到工作台上

伸手抓取输出轴组件

35

（15）调整。

（16）安装调整垫片。

表3-15调整垫片装配动作分析表

10

20

2=40

（17）安装端盖。

表3-16端盖装配动作分析表

（18）安装密封盖。

表3-17密封盖装配动作分析表

（19）将上箱体安装到下箱体。

表3-18上箱体装配动作分析表

双手抓取下箱体

M4P0L1

M3P2L1

双手抓取上箱体

将上箱体安装到下箱体上

37

（20）调整。

（21）安装视孔盖。

表3-19视孔盖装配动作分析表

伸手抓取视孔盖

将视孔盖装上

辅助

（22）将螺钉拧入视孔盖，使其与机盖固定（4个）；

表3-20螺钉装配动作分析表

伸手抓取螺钉

将螺钉插入螺钉孔中

卡住螺钉

16

旋转6次

M3G2M3P0

6=48

74

（23）将油标尺装入箱体；

表3-21油标尺装配动作分析表

伸手取油标尺

插入孔内

拧油标尺6次

M1G2M1P0

6=24

42

（24）将螺钉拧入游标尺（2个）；

表3-21螺钉装配动作分析表

2=128

（25）将销插入箱体（2个）；

表3-22销装配动作分析表

取销

将销插入空中

（26）用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（2个）；

表3-23固定箱体动作分析表

伸手取垫圈

伸手取螺栓

M4G3

将螺栓插入螺栓孔

将垫圈套入螺栓杆上

M2P5

伸手取螺母

将螺母套在螺栓杆上

67

2=134

（27）用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（2个）；

表3-24固定箱体动作分析表

续表

（28）将螺塞、垫片装入下箱体；

表3-25螺塞、垫片装配动作分析表

伸手取垫片

伸手取螺塞

将垫片套入螺塞杆上

辅助动作

将螺塞插入孔中

旋转4次

4=16

（29）将安装好的减速器放到指定位置；

表3-26减速器放置动作分析表

伸手抓取减速器

提起减速器，用身体支撑

放在指定位置

M5P2L1

22

3.3减速器装配流水线的装配工艺过程

表3-27装配过程表。

代号

作业单位内容

作业时间/s

紧前工序

1

将下箱体放到平台上

3.096

——

2

将平键装入输出轴

2.322

将传动齿轮装入输出轴

2.193

将定距环（1个）套入输出轴

2.967

将滚动轴承（2个）装入输出轴

7.482

将组装好的输出轴放在平台上

1.677

将挡油环（2个）插入输入轴

将滚动轴承（2个）装入输入轴

9

将输入轴组件装入下箱体

3.612

1、8

调整

11

安装调整垫片

7.224

12

将轴承盖装入输入轴

安装密封盖

14

将输出轴组件装入下箱体

4.515

15

5.160

安装端盖

19

4.773

21

安装视孔盖

将螺钉拧入视孔盖，与机盖固定（4个）

9.546

将油标尺装入箱体

5.418

将螺钉拧入油标尺（2个）

16.512

25

将销插入箱体（2个）

4.644

26

用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（2个）

17.286

27

将螺塞、垫片装入下箱体

将安装好的减速器放到指定位置

2.838

22、24、25、26、27、28

173.283

3.4计算该装配线的生产节拍

根据所收集的资料，那么减速器装配车间的计划日产量应该达到1000台/天，才能满足市场的需求，现在的车间为单班制生产，计划每天生产8小时，每班计划有30分钟的停班时间，即有效时间为450分钟，产品的计划不合格率为2.5%。

则生产节拍r：

r=

=

=26.3

27S/台

F0：

计划期内有效工作时间；

N：

计划期内产量;

：

产品的计划不合格率。

但在实际中由于装配线的有效性不可能达到100%，所以在实际装配线上要求节拍应该小于理论节拍，而对于这种小型的一级减速器来说，它是属于手工装配线，其机械故障相当少，故其有效性接近于100%。

所以其实际节拍也接近理论节拍，在进行工作站划分时，只需要求各工作地作业时间小于27s即可。

3.5装配线工作站数

如果需要装配一定批量的产品，则装配线的节拍为27s，由此可以计算出装配线上需要的最少工作站数。

（个）

所以进行装配线实际，所需要组织的工作站的最少数目为7个。

3.6组织工作站的约束条件。

①位置约束：

所谓位置约束是指作业必须在某一特定位置上完成的限制。

②固定工具的约束：

在装配作业中，有些作业需要使用一些固定工具才能完成，存在一定的约束。

③疲劳作业约束：

在减速器的装配过程中，有个别的作业强度大，操作员容易疲劳，所以要尽量避免两个或两个以上的疲劳作业分配给同一个工位。

3.7工作站的分配

3.7.1分配原理简介

这里应用的是最大候选原则对工作地进行分配，该规则规定根据最小理论装配元要求的作业时间值分派工作站的作业，选择装配作业元，它是最简单的选择原则。

其实施步骤如下：

步骤1，根据Ti值由大到小的排列；

步骤2，按照排列顺序，从上到下选择满足有限约束，但所占用的Tc值总和不超过作业循环时间Ti值的可行装配元配置在第一个工作站上；

步骤3，重复步骤2，直到合理分配到

为止；

步骤4，重复步骤2和步骤3，安排完第2至最后一个工作站。

3.7.2分配工作站