150FM摩托车发动机装配线设计

1 引言1.1 本课题研究依据和意义在摩托车产品中，发动机是摩托车领域技术最密集的关键部件，发动机的制造显 得尤为重要，而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。

装配工艺的好坏直接影响发动机产品 的质量和生产效率。

发动机流水线装配的工艺过程需借助装配线进行，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。

本课题就是以摩托车发动机装配线为研究对象，以本校的现有资源条件 对发动机装配线进行设计。

本课题题的研究目标，最终是要设计一项可以用于本校实 验室教学同时又适用于实际生产的摩托车发动机装配线。

因此，本课题具有很大的现 实意义。

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的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，就必须要在装配过程中注重每一个环 节，而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] 随着摩托车行业的发展，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]1.2 本课题相关的国内外研究现状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。

[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]近年我国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 中甚至地摊装配，因此，因装配问题占不少。

[5]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。

这样它不仅能 加快生产速度，而且能有效的减少劳动力的投入，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。

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 本文的具体工作本文的具体工作是根据毕业设计任务书上的设计要求针对实验室教学的场地限 制，在查看已有文献及通过对本课题的研究的基础上，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。

首先到学校实验室及摩托车生产企业的发动机装配车间进行考察，预计本课题的 可行性，为装配线的整体设计做好准备。

以实验室场地为基础，确定线体的整体尺寸， 初步完成装配线的线体设计。

对摩托车发动机进行实际拆装，了解发动机的构造，合 理安排发动机的装配工序。

根据发动机的尺寸、要求等，设计随行夹具。

设计过程中 结合实际，做必要的修改按任务书要求。

总体设计考虑是这样的，通过查阅相关资料选择两半圆加两直线线体（类似长椭 圆形） ，当然可考虑增加分装线设计；由于考虑到并非用于大批量生产，以及设计的经济性，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。

线体的设计要考虑到随行夹具能在线体上任意传送，所以，最好线体是一条直线 这样可以避免一些不必要的碰撞，但是考虑到我们实验室场地的局限性，采用直线线 体是不可行的，经过综合的考虑，本设计采用类似于跑道的线体设计，前后两条直线 线体中间用半圆过渡，这样在最大程度上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，在设计中尽量可以把装配线上的各个零部件都可以方便的拆 卸，出了什么问题，也可以及时替换。

因此，在这个设计中，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。

其次就是怎样才能让随行夹具在线体上自由的传送和减少碰撞和摩擦。

可以起初 的构思是用钢珠铺在线体上，结果发现这样会使随行夹具在定位时比较的困难，而且 即使已经很好的定位，随行夹具在运动时也很不方便，然后还想到把钢珠直接安装在 拖板下面，这样既可以很好的定位，也可以很容易控制随行夹具的传送，但是这还是 有些不足，不足的地方是随行夹具的钢珠和拖板之间运动摩擦较大，很难运动。

结果 我没有采纳这两个方案，虽然这两个方案都被否决了，但是还是给了我不少的启发， 通过这两个方案联想到了小车，这样就有了最终方案，就是在拖板下面装一根轴，两 边加上滚轮，这样克服了所有的问题。

这里滚轮外圈采用尼龙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，这样就可方便随行夹具的运动。

让尼龙与槽钢接触，可以降低摩擦 损耗，提高使用寿命。

然后就是怎样保证随行夹具的左右旋转，看到餐桌上可以旋转的圆台面，让我顿 时心里想到可以把它的原理用在我的设计上，在拖板上安装一个转盘，这样又带来一 个问题，用什么能让转盘转动呢？通过深入的思考决定在转盘和螺栓中间安装一个套 筒，这样既可以保证转盘和拖板的连接，又可以保证转盘的转动。

但是由于力的原因 在旋转时转盘和拖板之间会产生很大的摩擦和倾斜，这样需要在转盘下的一定位置垫 上推理轴承，但成本高，可直接用钢珠代替，通过钢珠消除转盘和拖板之间的滑动摩擦。

使转盘能旋转自如。

旋转方面完成后就要考虑旋转定位问题，我采用的定位方式 是用弹簧插销定位，考虑到不需要太多角度的定位，所以采用此方案，不仅简便，而 且便于拆卸。

即会让夹具转动方便，也能让夹具在装配时很好的定位， 然后考虑怎样才能让发动机前后翻转呢？第一个想到的是秋千，可以前后不停的 翻转，要想让发动机能在夹具上前后翻转还必须用托架来支撑，与其采用两个托架不 如就用一个托架一次性解决， 通过这个构想， 并且考虑到外表的美观和材料的经济性， 决定采用U型托架，这样不仅能在装配时很好的支撑发动机，而且可靠性能大大的提 高。

U型架和转盘的连接采用4 个M6螺钉，这样能很好的连接U型架和转盘。

最后要研究安装板的前后翻转，而且安装板必须能承受发动机的基本重量，所以 安装板的厚度不能太小，通过连接转轴把安装板和U形托架连接起来。

在设计连接轴 的时候，为防止安装板可能出现的晃动，我在安装板的两端各安装了 2 个 M6 的螺钉 来固定住，两边同时连接转轴。

这样装配线的总体设计基本可以满足要求。

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。

而本设计用于我校的实验教学，并非大批量生产，所以本设计以手动为 主，以自动半自动为辅。

这样可以大大缩小学校的开支。

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 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 方案行不通。

通过进一步的思考和实验，确定采用跑道式的线体轨道，即两直线型轨道，中间 用半圆进行过渡，这样可以最大程度上减少不必要的摩擦，而且还可以保证全部 20 个装配工位同时装配。

2.2 线体的具体设计2.2.1 线体的轨道设计轨道采用槽钢，这样可以节省钢的用量，节约成本。

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，会出现撞击摩擦轨道的现象。

这也是要设法予以关注的。

为了减 少碰撞、摩擦，只能在改进拖板组件上下功夫。

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0.8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，但这样如果槽钢有一块地方损坏就要全部换 掉，所以为了方便以后拆装线体，将支撑用的槽钢与作轨道的槽钢之间焊上铁板，用 M6的螺栓与线体固定，这样的连接便于拆卸。

作支撑用的槽钢用膨胀螺栓来与地面固 定，使线体所有的连接都是可拆卸的，有利于线体的搬运。

由于发动机在装配过程中 有一定的力，通过查阅资料，每根槽钢的承载力约为163.69KN。