FM摩托车发动机装配线设计.docx

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FM摩托车发动机装配线设计

毕业设计说明书（论文）中文摘要

发动机装配线是对发动机顺序装配的流水线工艺过程，由于装配工艺的好坏直接影响产品质量，装配线在整个生产过程中占有重要地位。

因此，发动机装配线是否合理，直接影响了摩托车质量和产量。

根据毕业设计任务书上的设计要求及通过对本课题的研究，针对实验室教学的场地限制，在查看已有文献的基础上，设计整套摩托车发动机的装配线。

使之既符合本校实际教学需要。

首先完成装配线线体的设计。

在线体的选择上充分考虑了本校的实际情况。

在此基础上，设计了与装配线线体相匹配的随行夹具。

通过连接转轴把U形托架与安装板连接。

采用这种方式能够方便发动机的安装，容易替换，而且简易方便，制造成本低，通用性好。

关键词装配线设计随行夹具发动机工艺

毕业设计说明书（论文）外文摘要

TitleTheAssemblylineDesignof136FMEngineofMotocycle

Abstract

Theengineassemblylineistotheengineorderassemblyassemblylinetechnologicalprocess,becausetheassemblycraftqualitydirectinfluenceproductquality,theassemblylineholdstheimportantstatusintheentireproductionprocess.Therefore,istheengineassemblylinewhetherreasonable,hasaffectedthemotorcyclequalityandtheoutputdirectly.Accordingtothegraduationprojectprojectdescriptionindesignrequestandthroughtothistopicresearch,inviewofthelaboratoryteachinglocationlimit,hadintheliteraturefoundationintheexamination,designstheentirewrapmotorcycleenginetheassemblyline.Causesitalreadytoconformtothisschoolfieldresearchneed.Firstcompletestheassemblylinelinebodythedesign.Theonlinebodychoicehasfullyconsideredthisschoolactualsituation.Inthisfoundation,hasdesignedtheretinuejigwhichmatcheswiththeassemblylinelinebody.SwitchesthroughthespindleholderUshapebracketandthemountingpanelconnectionthroughthecompany.Selectsthismethodtobeabletofacilitatetheenginetheinstallment,easytoreplace,moreoversimpleconvenient,theproductioncostislow,theversatilityisgood.

Keywordsassemblylinedesignretinuejigenginecraftestablishment

1引言

1.1本课题研究意义

发动机流水线装配需借助装配线进行，由于装配工艺的好坏直接影响产品质量，因此，发动机装配线在整个生产过程中占有重要地位。

发动机装配线是否合理，直接影响了摩托车质量和产量。

随着摩托车行业的发展，发动机装配线正由较为刚性装配线向柔性装配线方向发展，柔性装配线的特点是装配节拍可以在一定的范围内自由调整，可以实现多品种混流生产并适应生产纲领的变化。

多年来，国内许多企业从国外引进了先进的加工生产线和装配线或技术，通过借鉴、消化、吸收和改造，使我们的工艺装备、加工能力和水平有了大幅度的提高。

发动机是摩托车领域技术最密集的关键部件，在摩托车发动机装配过程中，由于被装配零件的多样性、工艺的繁琐性，采用摩托车发动机装配线就显得尤为重要。

摩托车发动机装配线是一个发动机顺序装配的流水线工艺过程，每个工位之间是流水线生产，因此每个环节的控制都必须具备较高可靠性和一定的速度，才能保证生产的连续性和稳定性。

[1]

为了使复杂的发动机质量达到设计要求，就必须要在生产过程中注重每一个环节。

而要确保每个环节都既达到高度精细，又满足工业生产必需的高效率，就必然要借助最先进的生产制造技术才能实现。

[2]随着国内摩托车生产厂家质量意识的不断提高，摩托车发动机装配技术、设备也将越来越受到重视。

[3]

这几年，我们的许多企业花了很大的力气，从国外引进了先进的加工生产线、装配线和各式各样的设备，使我们的工艺装备、加工能力和水平有了大幅度的提高。

但从总的方面来看，我们的装配线水平与发达国家相比还有一定差距。

[4]目前，国内还有部分生产厂生产条件较差，从原本混乱的零部件市场上购买零部件拼装发动机，经常出现紧固件松动、密封部位渗油、摩擦损失偏大、振动噪声偏大、零部件损坏等现象。

其中因装配问题占不少。

[5]

1.2本课题相关的国内外研究现状

随着摩托车行业的发展，发动机装配线正由刚性装配线向柔性装配线方向发展，柔性装配线的特点是装配节拍可以在一定的范围内自由调整，可以实现多品种混流生产并适应生产纲领的变化。

又由于在装配作业时装配对象和装配工人保持相对静止状态，对采用专门的装配设备保证装配的高质量提供了方便的条件，便于实现装配的自动化。

国内发动机装配线目前也趋于采用柔性装配线。

[6]

柔性自动化生产技术以工艺设计为先导，以数控技术为核心，是自动化地完成企业多品种、小批量的加工、制造、装配、检验等过程的先进生产技术。

它涉及计算机、网络、控制、信息、监测、生产系统仿真、质量控制与生产管理等技术。

国外厂家生产的装配线由于价格昂贵，国内一般厂家难以承受。

鉴于此，江苏瑞晟自动化设备有限公司通过潜心研发，将模块化的各类柔性自动化专机、高精度机器人装配、各类检测软件及在线检测等技术融为一体，使发动机生产线满足多品种、小批量生产的特点，将发动机装配生产线最快生产节拍由54秒提升到20秒、年产能由30万台提高到80万台，产品价格只有国外同类产品的三分之一。

由于该生产线具有高度模块化的特点，装配线的生产交货期由一年左右缩短至半年。

随着汽车工业的不断发展，摩托车发动机制造业紧跟汽车工业的发展动向，结合自身特点和具体要求，选择性地移植汽车发动机上的装配先进技术，有许多成熟的装配技术已在摩托车装配技术上得到了应用。

[7]

目前我国发动机装配线其设计开发能力已接近国外先进水平，在装配线开发方面已缩短了与国外先进水平的差距。

但在实际生产中，装配作业的自动化程度却远低于其它作业的自动化水平，成为提高生产率的主要制约因素。

对此，国外制造业中普遍采用了机器人技术。

利用机器人的识别、定位、检测、补偿、避碰等功能和它的柔顺装配技术，可以大幅度提高生产柔性和生产率，缩短生产周期，保证产品质量，降低成本。

[8]但就全国范围而言，总体开发和技术创新能力还参差不齐，一些企业装配线的开发还处在引进、仿制及小规模改进阶段，没有形成自己独立完善的开发系统，主要是缺乏高水平的设计开发人才，缺乏验证手段，加之开发资金投入不足，这种弱的开发能力是我们不能进入世界摩托车发动机强国的障碍之一。

为了促进我国摩托车行业的发展，在人员素质的提高、科研手段的完善、资料的积累、信息系统的建立等方面还需做大量的工作。

[9]

在装配线制造技术上来看，我国少数设备生产厂通过对引进技术的消化吸收，已能自行设计和制造用于中小机械的非同步装配线，并用于生产中。

但与引进的设备相比还有一定的差距，主要问题和技术难点是可靠性差，辊子和滚杠耐磨强度低，影响设备的使用寿命。

不少这种设备还是引进的，如果采用国产设备将使生产线的成本大大降低，在我国有广泛的推广前景，因此在这方面还有待于进一步研制，尚需我们全行业的共同努力。

[10]

1.3本文的具体工作及各部总体设计思路

根据毕业设计任务书上的设计要求及通过对本课题的研究，针对实验室教学的场地限制，在查看已有文献的基础上，设计整套摩托车发动机的装配线。

使之既符合本校实际教学需要，又适用于企业生产的摩托车发动机装配线。

按任务书要求，本文的具体工作如下：

两半圆加两直线线体，可增加分装线设计；发动机装配传输为手动传动，但也可在某一机构上加入一些自动化机构；两直线段应满足全部20个装配工位同时装配；随行夹具可水平旋转并定位，同时，固定发动机箱体的横架可绕水平轴翻转一定角度并定位；编写部分装配工艺过程卡、部分工序卡。

首先，要先确定装配线线体的形状，由于本校实验室场地有限，因此，不可能做一条占地面积很大的装配线线体，所以，在有限的空间内，必须造一条符合本校实际情况的装配线，采用类似于跑道的线体设计，可以合理的利用实验室的场地，也满足20个装配工位同时装配，看上去也很简洁大方；其次，学校经费有限，要设计一条经济又耐用的装配线线体。

所以，在设计中尽量考虑可以把装配线上的各个零部件都可方便的拆卸，出了什么问题，也可以及时替换。

因此，在这个设计中，各部分基本上符合了装配线上的各个零部件都可以方便拆卸的要求。

设计好线体以后，就要考虑设计一个能在线体上运动的拖板了，由于线体是手动的，因此在拖板下应该安装有助于滑动的零件，可以在拖板的下面安装4个钢球，通过螺栓并经中间加一个转座类零件从而把拖板和轮子连接在一起，装配线上就有可以推拉发动机的拖板了。

但是，若钢球太小的话，发动机在整个装配过程中对线体的压力比较大。

因此，钢球转座尽量大一些并尽量安装在拖板的外侧，这样就可以防止拖板与线体直接发生摩擦。

设计好拖板以后，就要考虑设计一个零部件，使其可以在拖板上左右转动。

可以设计一块转盘。

通过一个螺栓把拖板和一块转盘相连接。

不过这样可能带来了另外一个问题，如果把螺栓拧紧，转盘就被固定在拖板上了，起不到旋转的作用了，因此可以在双头螺栓上加上略高一点的套筒，这样就可以使拖板和转盘之间有一定的间隙。

开始想用轴承来固定，这样既不方便，又增加了成本，结构也复杂了。

而且由于力臂很大，所需转动扭矩比较小，没有必要过度考虑摩擦力。

为了方便转盘在拖板上可以自由转动，可考虑用推力轴承来固定，这样既不方便，又增加了成本，结构也复杂了。

可以在拖板上车个圆形槽，在里面铺上小钢珠，当然对应的在转盘上也开个相对应的圆形槽，可以让小钢珠在拖板与转盘之间的轨道里转动。

这样就能沿水平面转动了，阻力也不大，结构特别简单。

设计好转盘以后，就要设计如何把转盘与托架连接起来。

考虑设计一个与装配线线体相匹配的托架。

装配线托架在整个发动机的装配过程中既要有足够的强度来支撑整个发动机的装配，又要方便操作，还要确保操作人员的安全。

在设计托架的过程中，起初的设计理念是设计一个类似于地球仪的随行托架，但这个设计比较复杂，而且也不利于发动机的固定，因此，放弃了该方案。

经过思考，想到可以用一个像U形的托架来作为随行托架。

为了将U形托架固定在转盘上，可以用4个M6螺钉来连接U形托架和转盘。

设计好U形托架后，就可以设计安装翻板了。

通过在实验室对发动机进行的拆装，测量出发动机的大致轮廓。

在设计安装翻板的时候，在安装板内部，留出空间来放置发动机。

在安装翻板和转盘之间还要留足够空间。

由于发动机有一定的重量，所以安装翻板要稍微厚一些。

为了防止发动机壳体包括油漆等在装配过程中不必要的擦碰、冲撞损坏，可以在安装翻板上一些位置垫上一层塑料等。

通过连接转轴把安装翻板和U形托架连接起来。

在设计连接轴的时候，为防止U形托架可能出现的晃动，为了保证连接转轴与安装翻板的连接，在连接转轴的两侧各安装了2个M6的双头螺栓安装固定，可以确保连接转轴与安装翻板可靠连接。

为了控制安装板绕水平轴的翻转角度，在右侧的连接转轴上安装了一个弹性定位压紧器，嵌入连接转轴圆盘上8个孔来保证安装板的角度。

为了控制转盘在水平面上的转动，在转盘上也安装了一个弹性定位插销，来保证转盘的转动角度。

2摩托车发动机装配线的线体设计

2.1线体的总体形状设计

目前国内普遍采用柔性输送线输送工件，并在线上配置自动化装配设备以提高效率。

[11]柔性输送线主要有：

摩擦辊道和启停式动力辊道两种，输送速度一般为3-15m/min。

摩擦辊道为连续运行方式，行进速度恒定。

输送线上设置停止器，定位准确可靠。

线上可配置装配拖板输送工件，拖板可在工位间实现积放，一个工位可积放多个拖板。

也可采用特别处理的辊面实现无拖板输送。

[12]但是，本案由于场地有限，不可能铺设大面积的摩擦辊道，而且成本也太高，不符合本校的实际情况。

所以，不采用此方案

启停式输送辊道只在需要输送工件时启动辊道运转，为了启停平稳，通常采用变频电机。

通常用于重型装配线的输送。

[13]工位间无需设置停止器，但每个工位需设置单独驱动，不论是否配置拖板，工件只能按设置好的工位进行积放。

由于场地有限，不可能有太多的工件积放，而且成本也太高。

所以，不采用本方案。

辊道传动方式为伞齿轮或链传动。

采用减速电机驱动，运行稳定可靠，噪声小，基本不需日常维护。

辊道纵梁可采用铝合金材料或钢板制成，并敷设盖板及外罩板，专机工位设置护网，整线外表美观。

但是，这样就加大了成本，在有限的成本下，此方案也行不通。

把摩托车发动机装配线的线体设计成直线，有利于发动机的传送，是线体的理想选择。

但这样的设计有个很大的缺陷，线体的两端不能直接闭合，要加装90度的转向机构，结构复杂，这样就加大了成本，在有限的成本下，此方案也行不通。

把摩托车发动机装配线的线体设计成圆形，线体通过转动可以使发动机的传送具有很好的连续性，克服了直线式线体传送的缺陷。

但是在整个发动机装配过程中满足20个装配工位同时装配，把线体形状设计成圆形必须增大圆的半径，对场地面积的要求比较高，这样就需要更大的空间来支持。

否则无法满足20个装配工位同时装配，受到学校实验室场地的限制，由于是在学校的实验室，受到场地的限制无法满足设计要求，这样的设计不适合用于实验室教学。

经过上述分析，排除了直线式和圆形转台式。

选取两者的优点，将其结合起来，得到直线加半圆的线体。

由于受到场地的限制，将直线分成两段，两端采用半圆连接，可满足全部20个装配工位同时装配，如图2.1。

这样同样可以形成闭环，却可节省很多空间，同时，半圆连接有利于传送。

这样的设计可以弥补以上两种方案的缺陷，是线体形状设计的较优选择。

另外，考虑到资金不是很充裕，因此随行夹具采用手动传动。

图2.1线体形状示意图

2.2线体的具体形状设计

2.2.1线体的轨道设计

槽钢属机械用碳素结构钢，是复杂断面的型钢钢材，其断面形状为槽形。

它主要用于建筑结构和车辆制造等。

在使用中，槽钢具有较好的焊接、铆接性能及综合机械性能。

轨道采用Q235槽钢，这样可以节省钢的用量，节约成本。

若采用铝作为线体的轨道，虽然线体的重量会减轻，方便拆卸，但成本高，易变形。

因此，不采用铝作为装配线的线体。

选择槽钢作为线体轨道，在随行夹具的拖板底部考虑安装四个转动钢球，为了延长钢球的使用寿命，在转动钢球上面套上一个转座，采用尼龙这种材料。

通过转座和拖板上的转盘连接在一起，由于采用四个钢球用作传动，钢球与槽钢的摩擦小，达到装配线体的传送要求，类似于小平板车。

通过这样就可以实现随行夹具在轨道按要求传送的作用。

钢球尽量大一些，增大钢球的受力面积，增强传动的稳定性。

这种设计虽然简单，但是实际操作时还是会出现一些问题。

例如：

随行夹具在运动过程中，当随行夹具的拖板在轨道上传送的时候，在拖板拐弯的时候，会出现撞击轨道侧面的现象。

拖板对轨道侧面也有摩擦力。

因此把球与拖板的连接处尽量靠近拖板的外侧，使球上面的转座和槽钢接触，而不是拖板。

这里转座采用尼龙66这种材料。

尼龙66具有很高的机械强度，磨擦系数低，自润滑性，软化点高，耐热，耐磨损，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，染色性差，这样就可方便在拐弯处的运动。

让尼龙转座与槽钢接触，可以降低摩擦损耗，提高拖板的使用寿命。

即使在传送相对困难的圆弧处，转座的自由转动也可以提高传送效率。

2.2.2线体的安装设计

线体轨道设计后，要考虑线体的安装固定问题。

在线体的传送轨道的下方，选用槽钢支撑，距离地面1米左右。

一开始的想法是把支撑用的槽钢与作轨道的槽钢焊上，但为了方便以后线体的拆装，所以将支撑用的槽钢焊上钢板，再与作轨道的槽钢，用M6的螺栓固定住，这样的连接便于拆卸。

用膨胀螺栓来固定作支撑用的槽钢于地面上，这样便利于槽钢与地面的固定。

膨胀螺钉在旋入螺钉时使胀管直径扩大，对墙体的钻孔壁施加了压力，从而增大了摩擦力，大大超过螺钉受到的拉拔力，确保不会被拉出。

从而使固定在线体上的零部件的连接基本上都是可拆卸的，有利于线体的改装、搬运。

由于20台发动机及夹具在装配线上及装配过程中有较大的力，为此，选取8根Q235槽钢来支撑。

通过计算，每根槽钢的承载力约为163.69KN。

[14]因此，完全有能力承受线体和发动机的重量。

选取8根立柱，可以让整个线体看上去很清爽、通透，方便打扫。

2.2.3线体的周边辅助部件设计

为了充分利用线体的周边空间，也为了方便人员的装配，可以在线体的外侧装挂上类似于倒三角盒形的托盘，可以放置装配所需的零部件和工具。

在线体的内侧，可以装上一层塑料板，使整条装配线看上去既简明又清洁、零件不会掉落。

为了方便操作人员实际装配时固定拖板位置，可以在线体的外侧安装放置插销式停止器。

在发动机的装配过程中，可以利用插销来控制拖板的停止，从而方便发动机的装配，提高劳动效率。

3摩托车发动机装配线的随行夹具设计

3.1随行夹具的总体结构设计

随行夹具的设计是摩托车发动机装配线设计的重要环节，根据毕业设计任务书上的要求，本课题需设计的随行夹具可水平旋转和定位，同时固定发动机箱体的安装翻板可绕水平轴翻转一定角度并定位。

本课题随行夹具的总体设计方案如下：

随行夹具主要由拖板、转盘、U形托架、连接转轴、安装板和弹性压紧器等组成。

每个零件在设计时都尽可能全面考虑各种因素，同时还要保证装配尺寸。

采用U性结构作为随行夹具托架，通过螺栓与转盘连接，在拖板与转盘之间加个放小钢珠的槽，在转盘上安装一个弹性压紧器，就可以保证随行夹具可以水平旋转和定位。

通过安装在连接转轴上的弹性压紧器，可以保证随行夹具安装翻板绕水平轴翻转一定的角度并定位。

从而满足对随行夹具转动的要求。

如图2.2。

图2.2随行夹具装配图

3.2随行夹具的具体设计

3.2.1拖板的具体设计

拖板的主要作用是支撑整个随行夹具及发动机，因此，拖板的设计要从多方面进行考虑。

拖板有多方面的要求，包括：

抗弯强度、抗压强度、抗冲击性能、外观等。

拖板的设计可以从以下几方面考虑：

根据发动机的尺寸和随行夹具的尺寸大小确定拖板尺寸；根据拖板上面承载随行夹具和发动机的重量以及传送功能，考虑拖板的静载和动载能力需求。

木拖板和塑料拖板在大部分物流作业场所均可使用。

木拖板的刚性好，承载能力比塑料拖板大，不易弯曲变形，但不适合潮湿和卫生要求高的作业场所。

塑料拖板是一个整体结构拖板，适合周转而不易损坏，方便清洁，但承载能力不如木拖板。

钢结构拖板可解决较重货物的承载问题。

根据实际的拖板的受载情况，选用Q235钢作为材料。

拖板的结构有不同方式，根据随行夹具的设计特点、承载要求以及其他应用工况要求来选择。

拖板的设计必须与线体相配合。

由于拖板要承受整个随行夹具和发动机的重量，所以拖板要稍微厚点。

拖板可以做成长方形，拖板的四个角上均钻上螺纹孔，用于和尼龙转座之间的螺钉连接。

由于钢珠在拖板的外侧，所以把拖板做成长方形，不妨碍拖板在线体拐角处的运动。

为了使拖板看上去美观大方，也防止操作人员意外受伤，可以把拖板的四个角做成圆角。

3.2.2转盘的具体设计

为了满足随行夹具可以在水平面上旋转并定位，在拖板上表面安装圆形转盘。

它的主要要求就是结实牢固，轻便耐用，同时在结构上要满足水平旋转和定位。

通过M10的双头螺栓将转盘固定在拖板上。

为了使这个设计看上去美观和方便，在拖板上开了个沉孔来放置螺母。

当拧紧双头螺栓，会把拖板和转盘固定住，无法满足转盘的转动。

为了达到转动的目的，在螺栓与转盘接触的地方加上一个套筒，就可以使转盘不因螺栓的固定而无法转动。

但如果加入套筒的话，转盘可以转动了，可随行夹具可能出现左右摇摆的情况，而且压力也太集中了，U型托架的运动可能不稳定，通过在转盘底部开一个圆形的槽在槽中加上一定数量的钢球，再把转盘固定到拖板上，可以使转盘绕着双头螺栓随意旋转。

解决了转动的问题。

还要解决定位的问题，可以在拖板上加一个弹性压紧器，在转盘周边设几个定位孔，就可以解决定位的问题了。

3.2.3U形托架的具体设计

作为支撑发动机的装配，U形托架也需要一定的强度，选用Q235号钢，可以满足装配要求。

由于在转动U形托架的时候，会产生一定的力，因此，U形托架应当稍微厚点。

在U形托架的棱角处进行打磨，既美观又可以防止操作员受伤。

U形托架的左右两端均开有通孔，该孔的作用是安装与U性托架连接的转轴。

3.2.4安装翻板的具体设计

本论文设计的是136FM摩托车发动机，通过在实验室对发动机的实际拆装实验，参照了发动机的外壳尺寸，对发动机的外壳轮廓做了测量，测量出发动机的外侧轮廓，使发动机恰好能卡在翻板上。

在设计安装板时，在安装板的内部留出发动机的外部轮廓，可以使发动机或曲轴箱能放置进去。

为了节省材料，安装板可以适当的小点。

由于在发动机的装配过程中，发动机对安装板有一定的冲击，因此，安装板要稍微厚点。

为了防止发动机在装配过程中的磨损，可以在安装翻板内沿表面装上一层塑料，来阻挡发动机与安装翻板之间的直接碰撞、摩擦。

翻板轮廓外形简单的线条设计可以使整个安装翻板看起来比较美观。

单单通过翻板是不能定位发动机的，故在安装翻板的对称45度处安装了2个定位销，发动机可以稳固的定位在翻板上。

3.2.5U型托架与转盘的连接

为了使U型托架可以随转盘转动，U型托架和转盘应该固定在一起。

在U型托架上安装螺钉。

为了使U形托架看起来更加美观，在此选用沉头螺钉，必须注意的是，螺钉孔要深点，使螺钉与转盘有充分的接触，从而保证U型托架和转盘的固定，满足U型托架的左右转动。

U型托架设计的比较宽大，这样设计还有一个好处就是当生产别的长度较大型号的发动机，可以卸下螺钉，换个翻板，，这样就可以使同一个U型托架可以生产出多种型号的发动机，达到同一装配线线体可以装配多种型号的发动机的目的。

既方便有经济，可以节约成本。

3.2.6U型托架与安装翻板的连接

因为要在翻板上放置发动机，所以U型托架与翻板的连接也很重要。

如果U型托架和挡板之间的连接不够紧固的话，发动机可能会晃动，影响装配。

所以，在这个设计中，我用2根M6螺栓来固定住翻板与连接转轴，使连接更稳固。

为了使螺栓看上去简洁和美观，设计了沉孔来放置螺栓头部。

为了防止轴的脱落，想把U型托架上的连接转轴做的长一些就可以了。

但在实际设计过程中发现这样设计，既浪费了材料，也容易伤到人，而且在这个地方冲击扭