曾憲平　武歷穎

摘 要：在工程機(jī)械變速箱、主控閥等關(guān)鍵零部件的裝配過程中，螺紋擰緊過程直接影響零部件的使用壽命。為保證裝配質(zhì)量，緊固過程非常重要。文章使用瑞典Atlas PF和PM系列電動擰緊機(jī)作為關(guān)鍵零部件的擰緊工具進(jìn)行裝配，通過在連接處施加適當(dāng)?shù)膴A緊力，保證連接件可以正常的工作并發(fā)揮功用。同時(shí)，為保證裝配質(zhì)量的可追溯性，文章基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和C#語言，自主開發(fā)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)對Atlas設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，通過實(shí)時(shí)采集關(guān)鍵工位擰緊力矩?cái)?shù)據(jù)，并存儲至oracle服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享。通過利用SPC系統(tǒng)對擰緊數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)分析，為緊固過程和裝配質(zhì)量提供更高置信度。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；C#；工程機(jī)械；Atlas電動擰緊機(jī)

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0179-02

Abstract： In the assembly process of key parts such as gearbox and main control valve of construction machinery， the thread tightening process directly affects the service life of parts. In order to ensure the assembly quality， the fastening process is very important. In this paper， the Swedish Atlas PF and PM series electric tightening machine is used as the tightening tool of the key parts. By applying appropriate clamping force at the joint， the joint can work normally and function. At the same time， in order to guarantee the traceability of assembly quality， based on Internet of things technology and C # language， this paper develops the system software to realize the real-time monitoring and management of Atlas equipment， and collects the tightening torque data of key stations in real time. It is stored to oracle server to realize data sharing among multiple systems. Through the dynamic analysis of tightening data using SPC system， a higher confidence degree is provided for the fastening process and assembly quality.

Keywords： Internet of things； C#； construction machinery； Atlas electric tightening machine

引言

螺紋接合是最常見的組件連接方式，因其設(shè)計(jì)簡單，易于裝配和拆卸，同時(shí)在生產(chǎn)效率及最終的成本方面具有諸多優(yōu)勢，因此在工程機(jī)械整機(jī)裝配過程中，螺紋連接被廣泛應(yīng)用。同樣，在變速箱、主控閥等關(guān)鍵零部件的裝配過程中螺紋連接亦非常多見。螺紋不僅要承受拉伸負(fù)載、扭轉(zhuǎn)負(fù)載，有時(shí)還有剪切負(fù)載。緊固過程對于螺紋接合的質(zhì)量有著重要影響。緊固過程的目標(biāo)是施加足夠的夾緊力將連接件有效的接合在一起，緊固過程中夾緊力離散度越小，則連接件效果越佳。為保證關(guān)鍵零部件的裝配質(zhì)量和使用壽命，螺紋連接必須有明確的擰緊規(guī)范，裝配人員應(yīng)保證螺紋連接的合格性和一致性。

1 Atlas電動擰緊機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集

1.1 Atlas電動擰緊機(jī)遠(yuǎn)程通信物理模型搭建

PF和PM系列電動擰緊機(jī)可通過串口和以太網(wǎng)兩種方式對控制器進(jìn)行訪問。本文采用以太網(wǎng)方式通過IPv4 協(xié)議來訪問局域網(wǎng)（LAN）上的擰緊機(jī)控制器。通過以太網(wǎng)口將擰緊機(jī)控制器接入局域網(wǎng)，并設(shè)置控制器的IP和子網(wǎng)掩碼，保證其IP地址和局域網(wǎng)處于同一個(gè)網(wǎng)段。擰緊機(jī)遠(yuǎn)程通信物理模型如圖1所示。

1.2 Atlas PF和PM系列電動擰緊機(jī)遠(yuǎn)程通信機(jī)制

基于Atlas電動擰緊機(jī)廠家提供的開放通信協(xié)議，可自主開發(fā)遠(yuǎn)程控制應(yīng)用程序，通過控制器監(jiān)聽端口4545與擰緊機(jī)控制器建立通信連接。通信機(jī)制如下：（1）監(jiān)控端向擰緊機(jī)控制器發(fā)送握手申請。（2）擰緊機(jī)控制器接受握手申請。（3）監(jiān)控端向擰緊機(jī)控制器發(fā)送MID 0001指令，申請通信開始。（4）擰緊機(jī)控制器向監(jiān)控端發(fā)送握手成功MID 0002指令，確認(rèn)通信開始（如圖2）。

2 Atlas電動擰緊機(jī)監(jiān)控應(yīng)用程序開發(fā)

2.1 GUI及功能設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：（1）系統(tǒng)界面配色以企業(yè)統(tǒng)一規(guī)定的顏色為主體。（2）系統(tǒng)界面通用化，應(yīng)能適用于企業(yè)內(nèi)部所有產(chǎn)線或工位。（3）界面具備自定義擰緊機(jī)控制器IP地址、選擇產(chǎn)線和工位、設(shè)置控制器參數(shù)等功能。（4）界面應(yīng)能展示當(dāng)前所裝配零部件的相關(guān)信息。（5）界面應(yīng)能提醒裝配人員該零部件中所有螺紋連接處裝配的順序。（6）界面應(yīng)能清晰展示當(dāng)前擰緊力矩值，并能對力矩值進(jìn)行合格性判斷和有效的提醒。（7）系統(tǒng)應(yīng)自動統(tǒng)計(jì)螺紋裝配數(shù)量及擰緊質(zhì)量情況。（8）零部件信息輸入支持掃碼輸入、數(shù)據(jù)同步等方式。（9）擰緊數(shù)據(jù)必須實(shí)時(shí)本地存儲和同步網(wǎng)絡(luò)上傳。（10）系統(tǒng)自動計(jì)算并展示該組螺紋裝配質(zhì)量。（11）系統(tǒng)應(yīng)能夠同時(shí)監(jiān)控多臺擰緊機(jī)控制器狀態(tài)。（12）……。

本文自主開發(fā)的系統(tǒng)界面如下：

2.2 主程序設(shè)計(jì)

（1）擰緊機(jī)控制器遠(yuǎn)程握手連接

握手是監(jiān)控終端與擰緊機(jī)控制器建立遠(yuǎn)程通信的首要步驟，根據(jù)擰緊機(jī)控制器設(shè)置的IP地址和監(jiān)聽端口Port，應(yīng)用程序通過TCP/IP協(xié)議與擰緊機(jī)控制器建立連接。握手連接程序設(shè)計(jì)如下：

（2）擰緊數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集

變速箱、主控閥等關(guān)鍵零部件間的裝配過程差異較大，不同零部件的螺紋連接數(shù)量不等，工位上不同工序間的裝配順序隨裝配人員工作習(xí)慣差異而不同，裝配線流水節(jié)拍時(shí)間不統(tǒng)一等，眾多因素導(dǎo)致螺紋緊固過程是隨機(jī)、間歇進(jìn)行的，因此電動擰緊機(jī)的啟動時(shí)間具有很強(qiáng)的不確定性。為防止擰緊數(shù)據(jù)丟包，程序設(shè)計(jì)時(shí)通過建立多線程來確保做到實(shí)時(shí)監(jiān)聽擰緊機(jī)啟動狀態(tài)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)如下：

3 結(jié)束語

經(jīng)測試，自主開發(fā)的應(yīng)用程序滿足設(shè)計(jì)要求，擰緊數(shù)據(jù)經(jīng)局域網(wǎng)上傳至企業(yè)oracle服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)與SPC、MES等系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，同樣稱為企業(yè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)資產(chǎn)。

通過在生產(chǎn)線安裝工業(yè)平板，實(shí)現(xiàn)擰緊力矩可視化，提升了裝配人員的操作規(guī)范，通過聲光提示有效避免了裝配人員重復(fù)擰緊、遺漏擰緊、擰緊力矩過大和不足等不良現(xiàn)象，防呆防錯效果明顯，大大提高了關(guān)鍵零部件的裝配質(zhì)量和使用壽命。

目前該應(yīng)用程序已在變速箱、主控閥、驅(qū)動橋、總裝線等生產(chǎn)一線推廣使用。

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