曲 斌

（中國有色（沈陽）冶金機(jī)械有限公司，遼寧 沈陽 110027）

在電解鋁產(chǎn)業(yè)中，陽極組裝車間作為生產(chǎn)程度最高的車間，生產(chǎn)工序較多，并與上下游工序相連接[1]。而陽極組自動(dòng)化處理工藝較高，陽極組裝除了個(gè)別工序，大多為自動(dòng)化生產(chǎn)，這也就需要陽極組裝設(shè)備具有高精度的特性。而在對(duì)陽極組裝設(shè)備進(jìn)行裝配時(shí)，往往會(huì)因裝配中的問題，導(dǎo)致裝配精度不足，使設(shè)備的生產(chǎn)精度下降。而近些年國內(nèi)外的研究中，對(duì)車間陽極組裝設(shè)備的裝配研究較少，研究方向大多為陽極組裝設(shè)備自身的精度提高的方向。另外也有部分學(xué)者的研究方向?yàn)槭褂肞LC設(shè)備對(duì)裝配過程進(jìn)行監(jiān)控。但對(duì)具體的陽極組裝設(shè)備裝配研究仍然較少[2]。

1 電解鋁廠的車間陽極組裝設(shè)備裝配方法設(shè)計(jì)

1.1 建立分段構(gòu)件模型

在進(jìn)行陽極組裝設(shè)備的裝配前，要對(duì)設(shè)備的每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行分析，建立3D模型。將陽極組裝設(shè)備的構(gòu)件結(jié)構(gòu)劃分為多個(gè)模塊，保證建立的3D構(gòu)件模型里模塊均為獨(dú)立裝配單元[3]。并根據(jù)構(gòu)件功能和構(gòu)建的安裝位置進(jìn)行標(biāo)注，并在3D結(jié)構(gòu)模型中，依據(jù)模型整體結(jié)構(gòu)，建立模擬構(gòu)件裝配模塊模型。所建立的模型，需要滿足對(duì)模塊的幾何特征、構(gòu)件的種類、以及在陽極組裝設(shè)備中的模塊所處的位置等[4]。另外對(duì)陽極組裝設(shè)備構(gòu)件的開孔屬性以及在工作中構(gòu)建所承受的幾何應(yīng)力進(jìn)行分析。在陽極組裝設(shè)備的分段模型力，根據(jù)陽極組裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性和設(shè)備中功能特征進(jìn)行劃分，常見的劃分類型為：設(shè)備構(gòu)件的特征結(jié)構(gòu)、構(gòu)件表面結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件配合結(jié)構(gòu)和構(gòu)件運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)類型。在陽極組裝設(shè)備的裝配模型建立中，可將裝配復(fù)雜的構(gòu)件分為兩類。構(gòu)件存在曲面的模型，另一個(gè)則為構(gòu)件中的非曲面構(gòu)件模型。如設(shè)備主軸，肋板等曲面構(gòu)件，在構(gòu)建分段構(gòu)件模型時(shí)要充分考慮到設(shè)備曲線，并分析出陽極組裝設(shè)備的輪廓，保證分段構(gòu)件模型的準(zhǔn)確性。在建立構(gòu)件模型后，存入數(shù)據(jù)庫并對(duì)不同的構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，另外對(duì)構(gòu)件中的曲面信息內(nèi)容進(jìn)行記錄。同時(shí)建立構(gòu)件的剖切面模型，從而為構(gòu)件焊接裝配提供工藝基礎(chǔ)。

1.2 設(shè)備軸孔裝配配合選擇

在進(jìn)行電解鋁廠的車間陽極組裝設(shè)備的裝配研究中，對(duì)設(shè)備的裝配方法往往采用間隙配合。但間隙配合容易導(dǎo)致組裝設(shè)備松動(dòng)，因此本文在裝配配合的選擇中選擇過盈配合連接裝配。過盈配合的選擇主要為依靠孔與軸的配合后產(chǎn)生的過盈值而達(dá)到緊固連接的目的，對(duì)比間隙配合的連接，更緊固，同時(shí)工作時(shí)軸與孔直徑產(chǎn)生壓力，依靠該壓力產(chǎn)生的摩擦力，來進(jìn)行扭矩和軸向力的傳導(dǎo)，力矩傳導(dǎo)對(duì)比間隙配合損失更小。在應(yīng)用過盈連接裝配中，要選擇合適的過盈量，過盈量過小會(huì)導(dǎo)致力矩傳導(dǎo)不滿足要求，過大則會(huì)使裝配難度，同時(shí)要保證配合表面的精度，同時(shí)軸孔要滿足同軸度要求，保證對(duì)中性。本文在對(duì)電解鋁廠的車間中設(shè)備的軸孔的過盈配合裝配方法選擇錘擊法，在裝配前，要保證孔端和軸端進(jìn)行倒角，同時(shí)去除到零件上表面的毛刺，并將其擦凈，同時(shí)在表面涂潤滑油，在進(jìn)行錘擊時(shí)，在錘擊部位上添加軟金屬點(diǎn)，將軸插入控制，放正并用錘子敲擊墊板，保證敲擊力的平衡。該方法較為簡單，同時(shí)更適用于配合要求低的連接位置中。對(duì)車間陽極組裝設(shè)備上對(duì)配合要求較低的部位則采用壓入法來實(shí)現(xiàn)，但需要另外引入壓力機(jī)。

1.3 組裝設(shè)備導(dǎo)軌裝配技術(shù)改良

在對(duì)陽極組裝設(shè)備的裝配中，對(duì)設(shè)備的導(dǎo)軌裝配精度要求較高，因?yàn)閷?dǎo)軌作為工序中的直接對(duì)材料進(jìn)行移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，精度不足容易出現(xiàn)加工偏移的現(xiàn)象[5]。在裝配過程中，陽極組裝設(shè)備中的導(dǎo)軌構(gòu)件及組件，在進(jìn)行具體裝配前，應(yīng)首先安裝線型軌道材料，并將其安裝在陽極組設(shè)備內(nèi)部，同時(shí)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，從而保障軌道底座與陽極組設(shè)備處于水平狀態(tài)。在進(jìn)行裝配處理時(shí)，當(dāng)導(dǎo)軌出現(xiàn)反向間隙差等裝配誤差現(xiàn)象時(shí)，可將裝配時(shí)的動(dòng)作形式抬高，并且保證轉(zhuǎn)動(dòng)性構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)速率參數(shù)數(shù)值水平低于100.00。在裝配中要使用工具刀刮去導(dǎo)軌構(gòu)件結(jié)構(gòu)表面的油漆材料，然后使用油石在導(dǎo)軌構(gòu)件結(jié)構(gòu)表面上，進(jìn)行托滑處理，保證導(dǎo)軌的消刺，并且將其中的鑄造件，和線型軌道支撐材料的固定構(gòu)件，進(jìn)行的吹干處理。在工序完成后，將陽極組裝設(shè)備的線型軌道放到軌道底座承靠面上，扭力參數(shù)數(shù)值設(shè)為780.22N*m，保證緊迫螺絲可以在扭力的作用下，使導(dǎo)軌緊迫螺絲在中間點(diǎn)位上，向兩側(cè)點(diǎn)位的對(duì)稱鎖緊。在進(jìn)行陽極組裝設(shè)備導(dǎo)的裝配時(shí)，需要對(duì)裝配工序中，涉及到的導(dǎo)軌精度參數(shù)進(jìn)行分析，使具體的裝配工序在開展時(shí)，導(dǎo)軌的安裝參數(shù)滿足需求。

1.4 裝配過程自動(dòng)監(jiān)控

為了保證裝配質(zhì)量，在裝配中每個(gè)工序中，選用ControLogix PLC作為工序控制子站，在子站中選用Rockwell公司的網(wǎng)絡(luò)模式并形成控制網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)模式選擇為ControNet?？刂凭W(wǎng)中采用通用工業(yè)協(xié)議，并使I/O網(wǎng)絡(luò)以及相關(guān)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)相互連接，在ControNet中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)里的每條鏈路中存在95個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并將其依靠不同的通訊介質(zhì)以及中繼器進(jìn)行連接，在陽極組裝車間中，往往長度在30m以上，因此采用多節(jié)點(diǎn)連接組網(wǎng)，在設(shè)備裝配中，依據(jù)不同的裝配工序，分別用獨(dú)立的PLC主機(jī)進(jìn)行控制，而對(duì)材料構(gòu)件的運(yùn)輸則可以使用一個(gè)或多個(gè)PLC主機(jī)進(jìn)行控制，主機(jī)之間采用RG-6電纜biang將其串聯(lián)成ContrNet鏈路。同時(shí)PLC間在ContrNet鏈路網(wǎng)站中，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互通信。運(yùn)用懸鏈網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)控制網(wǎng)，將I/O點(diǎn)布置于在陽極組裝車間中，在整體懸鏈中停止器達(dá)到91個(gè)，其中均可以執(zhí)行開關(guān)動(dòng)作，并且存在數(shù)量較多的道岔單元，這些輸入PLC的I/O點(diǎn)數(shù)量較多，主機(jī)與單點(diǎn)的信息采集較為復(fù)雜，因此本文采用I/O現(xiàn)場總線的采集方式，利用FLEX I/O現(xiàn)場模塊，通過一根DeviceNe總線將所有I/O信號(hào)送至主控PLC中，保證在裝配過程中，可以對(duì)設(shè)備裝配的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，提高裝配精度。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的車間陽極組裝設(shè)備裝配方法的可行性，本文通過在某電解鋁廠車間中的陽極組裝設(shè)備使用本文方法和傳統(tǒng)方法進(jìn)行裝配實(shí)驗(yàn)，并測量兩種方法進(jìn)行裝配后設(shè)備與擬定位置的偏差數(shù)值。判斷優(yōu)劣性。

2.1 實(shí)驗(yàn)裝配對(duì)象

實(shí)驗(yàn)中選擇的裝配對(duì)象為陽極車間中BROCHOT公司的殘極壓脫機(jī)，該殘極壓脫機(jī)的工作周期和參數(shù)如下所示：

表1 殘極壓脫機(jī)擬定工藝參數(shù)

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

使用兩種裝配方法對(duì)殘極壓脫機(jī)進(jìn)行裝配，并對(duì)裝配后的各設(shè)備部位的偏差值進(jìn)行檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下所示：

表2 殘極壓脫機(jī)設(shè)備裝配后構(gòu)件偏差值

在表2中，殘極壓脫機(jī)在裝配中，傳統(tǒng)方法在對(duì)輸送機(jī)導(dǎo)軌的裝配中超出了允許偏差值，而對(duì)其它構(gòu)件部位的裝配均滿足設(shè)備的允許偏差值，而運(yùn)用本文設(shè)計(jì)的裝配方法構(gòu)件部位的偏差值均在允許范圍中，而使用兩個(gè)方法獲得的合計(jì)偏差值進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)，本文使用的構(gòu)件裝配法對(duì)比傳統(tǒng)方法偏差精度提高46.9%，證明本文設(shè)計(jì)的電解鋁廠的車間陽極組裝設(shè)備裝配方法具有可行性。

3 結(jié)束語

本文通過對(duì)現(xiàn)有電解鋁廠的車間陽極組裝設(shè)備裝配方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了陽極組裝設(shè)備裝配精度。但在研究中，缺乏對(duì)具體的某樣設(shè)備的具體流程式裝配研究，研究方向較為籠統(tǒng)，未來研究將會(huì)向著具體的科學(xué)裝配流程方向進(jìn)行研究。