电机混流生产新模式关键技术

王学宇，张国富，行映阁

(中机国际工程设计研究院有限责任公司，湖南长沙410007)

0 引言

随着经济全球化和先进制造技术的高速发展，制造企业面临的竞争越来越激烈。个性化、定制化、多元化的市场需求，促使企业的生产方式发生着巨大改变，混流生产应运而生，并在汽车生产、电子制造等行业得到了推广与应用［1］。在电机行业，由于电机种类繁多，而且客户定制化、及时化需求越来越高，使得生产车间需要在同一条装配线上生产不同种类、不同型号的电机，较大的影响了生产效率。适当的混流生产模式可以有效地解决这一问题，本文就混流生产在电机装配车间的应用进行了分析与探讨。

1 电机车间混流生产可行性

混流生产是指将工艺流程基本相同的若干个产品，在一条流水线上进行科学编排投产，实行混合连续流水生产，并以品种、产量、设备负荷全面均衡为前提的生产方式［2］。大部分中小型电机结构相似，电机规格的变化对装配工艺流程影响不大，所用设备相同。中心高H280 以下的电机由于重量较轻、体积不大、装配零部件不多等特点，可以在线上进行装配［3］，因此从混流生产的概念和电机装配的特点看，可以实现电机的混流装配。与此同时，为满足市场需求、适应市场竞争，电机企业接单设计生产越来越普遍，很多电机企业主要从事单件小批量及中批量生产。而且，客户需求随市场不断变化，插单、撤单、挪料现象非常多，企业必须增强生产柔性，以适应不断变化的市场需求。而装配车间的混流生产就是增强生产柔性的有效途径［4］。因此，从行业发展趋势看，电机装配需要实现混流生产。

可见混流生产模式在电机装配车间的应用是可行的，能有效增强企业竞争力，促进企业发展。据此，本文提出了一种以自动装配线和积放链喷漆线为基础的混流生产线。这种通过设备实现混流生产的模式，简单、高效、易实现，且免去了排序、平衡计算的繁琐性及局限性。

2 电机自动装配线

电机自动装配线是实现电机混流装配的关键组成部分，主要完成定子入壳、二次接线、穿转子、装端盖、试验等工序任务，由自动运输主线、线外操作工位及相关设备三部分组成，如图1 所示。

图1 电机自动装配线结构示意图

自动运输主线串联整个自动装配线，主要完成待装配电机和成品电机的传输任务，即以托盘为载体，通过动力运输的方式使电机在各工位间自动流转。整个工艺流程中，每台电机对应一个托盘，装配完成后才脱离托盘上油漆线，托盘自动回收。这种传输方式较之传统的无动力辊道线，更省力、高效、可有效避免由于碰撞造成的破损。线外操作工位为工人装配电机提供空间，由于其独立于主线体外，可以有效的避免由于电机种类不同导致装配任务差异或工人效率不同造成的堵塞，从而提高装配效率。工人在工作位置完成装配任务后，通过触手可及的按钮发出指令，电机即随托盘进入运输主线，流往下一个工位。同时，空工作工位的工人发出呼叫指令，上一个工位流下来的电机自动就近流入空工位。这种设计方式大大降低了工人的工作强度，避免了装配过程中工人的无效移动，同时使工作任务更加明确，整体效率得到显著提升。相关设备主要包括定子压机、轴承压机或热套设备、端盖压机等，它们或与线体结合，或与线体相邻布置，尽量减少转运次数和转运距离。对于必须离开线体在设备上完成的装配任务，通过平衡吊转运。

生产线设计与工艺布局时，可按照电机整机装配工艺流程将装配线划分为定子压装、二次接线、装轴承、装端盖、试验五个大工位。每个大工位可设置多个独立的操作位，例如二次接线工位可根据工时要求设置多个操作位置，分别同时完成不同电机的接线作业，互不影响。各大工位间保持一定的距离，可暂存5-7 个托盘，保证上流工位完成装配动作后的电机可以顺利往下流，避免独立工位上出现等待和堵塞。按照电机中心高，将H280 以下电机分为三档:H112 及以下，H132-H180，H200-H280。使每档内电机大小和重量差别尽可能小，从而可以减小托盘尺寸、降低其承载能力，进而缩短装配线长度、降低托盘材料要求，达到成本最小化的目的。为保证托盘通用性，自动装配线较传统的辊道线更长，但由于效率的提高，可以减少车间装配线体数量，从而提高车间面积利用率。

自动装配线用于中心高H280 及以下电机的混流装配装配，各工位之间相对独立、互不影响，保证了装配过程的流畅性，极大地节省了人力，提高了生产效率。同时，也满足了企业数字化建设的需要。

3 积放链喷漆线

电机混流装配的另一个重要组成部分是积放链喷漆线。由于电机混流装配，同一条装配线上下来的电机型号种类不同，电机大小、漆的颜色、表面要求等都不尽相同，这对喷漆线提出了更高的要求。传统的两条或三条装配线对应一条喷漆线的工艺布局方式显然无法满足要求。与此同时，每个喷漆棚可存漆的种类有限，只能完成某几种固定颜色电机的喷漆任务，这就需要设置多个喷漆棚。因此喷漆之前，需要按颜色对各条装配线上的电机进行分类。人工分拣效率低下、且成本高，很难适应现代化企业发展的要求。积放链由于自动化程度较高、节约空间等特点，在轻工、汽车等行业涂装线上得到了广泛应用，可以有效解决这一难题。

积放链是一种适应于高生产率、柔性生产系统的运输设备，不同于普通传送链，积放链由多段速度可变的链条组成，有主链、有支链，电机积放链装配线如图2 所示。

图2 电机积放链喷漆线结构示意图

其各段链条可单独控制，能在链上完成工艺操作、积放储存、运输等功能。主链速度快，主要用于运输;支链速度慢，可用于上下链、工艺操作等。电机混流装配中，通过积放链，各条装配线上的所有电机随机混合上线完成喷漆作业。每条装配线末端与对应的支链相连接，电机通过人工或平衡吊上到支链，再汇入主链。各装配线上的电机在主链上混合快速传输，进入预烘炉，提高运输效率。在炉中按顺序紧密排列，达到预烘时间后，依次出炉。喷漆棚按漆的颜色差异相互并联，由支链穿过，通过对吊具信息的识别，主链上的电机按一定的规则进入相应的喷漆棚，完成一次喷漆。需要二次喷漆的通过单独的一条与喷漆棚并联的支链再次进入主链、喷漆棚，完成二次喷漆。烘干、下线形式分别与预烘、上线类似。下线后的电机再进行后装、包装等工作。通过积放链，各装配线上的电机可以在一套喷漆系统里完成运输、分类、存储、喷涂作业。整个作业过程中只有喷漆工序需要人工进行，未来将结合喷漆机器人，可实现全机械化生产。

工艺布局时，考虑安全，喷漆区需于装配线末端靠厂房外墙封闭布置。相较于传统的每两条或三条装配线配一条喷漆线，在保持喷漆棚数量不变的前提下，可以有效减少预烘炉和烘干炉的数量，整体结构更加紧凑，有效的节约空间，减小甲类防火区面积，且便于管理。

在电机混流装配车间应用积放链，依靠设备完成生产任务，可以提高生产效率，减小人为的影响，提高生产可靠性。通过与自动装配线的有机结合，从而实现中心高H280 以下电机的混流装配，企业的柔性生产能力得到加强。同时，自动装配线与积放链的应用，可以显著提高企业的数字化水平，提升企业整体形象。

4 结语

本文提出了一种全新的，以自动装配线和积放链为基础的电机混流生产线设计模式，该模式简单、高效、易实现，为企业电机混流装配提供了一种新思路。该模式下的混流生产线可有效提高企业的装配效率及喷漆工艺，从而减少人工化的操作，为企业全面实现现代化操作提供可靠的保障。

［1］ 彭军.基于Flexsim 的混流生产线平衡优化. 组合机床与自动化加工技术，2014(9):140-143.

［2］ 刘文平. 混合品种汽车装配线平衡与排序问题研究.山东大学，2009(4).

［3］ 佳木斯电机股份有限公司产品样本.

［4］ 王进，樊树海. 混流生产线平衡设计. 现代制造工程，2010(8):12-14.

［5］ 杨万青. 怎样提高电机质量(第一部分). 防爆电机，2011(1):52-55.