航天电连接器数字化装配生产线浅析

引言

我司航天电连接器(以下简称"电连接器")广泛应用于航天、航空、兵器、船舶、核工业等领域,品种规格多、批量小,但整体结构基本相似,按常规分为插头和插座两大部分,其生产工艺流程也基本相似。通过前期投入,在部分装配工序上已实现了单机自动化,因此通过梳理相似结构的电连接器,提升装配自动化水平,实现产品装配的数字化,建设数字化装配生产线,对于提升产品质量一致性、可靠性和生产效率具有非常重要的意义。

1数字化装配生产线的主要功能与工艺流程

1.1数字化生产线主要功能

1.1.1自动化仓储

自动化仓储主要实现生产线物料的自动存取,同时实现入库前零件的包装、贴码、装箱作业。

1.1.2自动化物流

自动化物流通过工艺流程再造及工艺布局优化,结合装配单元的自动化改造、智能仓储、智能物流,构建高度集成化、柔性化的航天电连接器自动化装配流水线,主要实现物料从自动仓库到相应工位的自动化配送。

1.1.3自动化装配

电连接器品种规格多、批量小,要求自动化装配设备具有很好的柔性。为此,需对易实现自动化的工序,通过研制自动化装配设备以实现自动化装配,对复杂的工序则通过研制半自动装置,并予以工艺示教指导工人进行装配,以经济地实现装配的自动化。

1.1.4自动化数字检测

电连接器检测一般以手工仪器检测为主,自动化水平较

低。为此,通过研制柔性化产品夹持机构,编制对应规格产品测试程序,保障产品技术指标检测的可靠性,实现自动化数字检测。

1.1.5自动化信息数据采集

针对装配过程中各工序、工位的生产现场设备和环境监测设备进行数据采集,主要采集设备的状态数据、加工工艺参数、检测数据、温度、湿度等,通过嵌入式系统和信息网络系统进行数据的采集,并与MES系统集成,用于装配过程的监控、分析。通过生产过程数据在线采集及质量一致性模型监控,并与工艺要求进行比对分析,实现生产业务各个环节及阶段数据统一收集、整理、分析,并能对积累下来的数据进行深层次的挖掘,从数据中获取相关的知识和规律,反馈给工艺设计部门和生产部门,最终改进产品设计,及时预警质量问题及趋势,提高产品质量,实现智能质量管控。

1.1.6生产线控制

实时控制自动化装配设备、检测设备、物流传输线,以及设备与设备之间、设备与操作人员之间的匹配等:实时监控生产线上的产品和设备状态:实时采集各检测工位上的数据并上传,对产品进行上线、下线以及中间临时插入和下线工作。

1.1.7生产管理

公司ERP系统与车间APS系统、MES系统实现互联,建立一体化数据采集分析管理平台,实现生产、检验、质量信息资源的网络化协同。对生产线上的数据进行量化、统计和分析,为生产计划管理、产品质量追溯、实时生产信息反馈等提供准确、真实的基础依据。产品状态信息(零件批次、配套统计)、产品生产信息(装配、检测信息)、操作人员信息、仪器设备信息等由系统自动存储记录。

1.2产品装配工艺流程

对原装配工艺流程运用价值流分析工具进行优化研究,建立以自动化仓储、自动化物流、自动化装配、自动化数字检测、自动化信息数据采集为基础的新型装配工艺流程,并按流程设计装配生产线的工艺布局,定制物料、设备、人员、检验测试点、信息采集点等的位置,合理排布,优化配置,确保生产线顺畅运转。

1.3生产线的布局与组成

根据电连接器产品装配工艺流程的共同点和差异,按单元化思路进行布局,每个单元集中进行相应工序的作业,同时可依据产品装配工艺流程构成不同的装配生产线,以适应不同规格的产品,实现柔性化。另外,在满足产品功能、工艺、安全等技术要求的基础上,各个单元之间通过传动带与自动仓库互联,配备物流控制系统,实现物料按需自动传输。配备中央控制系统,作为整条生产线的监控、决策管理中心。实现电连接器的自动化、数字化柔性装配。

2机械系统实现

机械系统结构分为物流传输系统和自动化柔性装配系统。

2.1物流传输系统

生产现场物流在业务上由物料仓储、车间物流与上下料三个环节所构成。在物料仓储环节,利用智能仓储系统、条码标签等技术支持在销售/生产订单推动下敏捷、自动化的物料存取。在车间物流环节,通过物流配送系统(传送带)对生产任务与现场各环节物料用料需求进行响应,实现物料/半成品的立体存储管理及生产物流自动化、数字化管理。在上下料环节,利用自动化手段实现物流运输终端与制造工位的衔接,形成物流与信息流的闭环。

2.2自动化装配系统

自动化装配系统主要是根据生产过程的具体需求,配置装配需要的工艺、检验及辅助设备等,并通过规划相应的自动化物流输送、搬运等设备,从而实现对生产及装配过程物流的自动输送、在线检测及柔性装配要求。通过对不同的组件配套相应的柔性化自动组装系统,并研究改造已有自动化设备,配套数字化接口、开发不同的安装工装,实现组装的自动化、数字化。

自动化装配线系统主要包括:物流输送线、自动化工位、手工操作工位、载具和系统控制软件。物流输送线由柔性链输送线及扫码器、推料机构、挡料机构等组成:手工工位配置工作桌、计算机、显示器、物料盒、扫描模块等,自动化工位配置自动化设备、扫描模块等。

物流输送线上的固定扫码器对载具进行扫码识别,按设定流程自动流转到相应工位。工位上设挡料机构,实现载具定位,以完成相应的装配、检测作业。

3控制系统实现

为协同数据传递、变更,确保技术状态全过程实时受控,利用数字化设计工艺一体化制造技术打通设计、工艺、制造三大环节,实现信息的无缝集成和即时传递,提高技术状态管控能力和生产效率,将PDM系统、CAPP系统、MES系统、ERP系统、DDS系统等信息化系统进行集成应用,打通数据链路,驱动任务派发、物料流转,对过程质量数据进行采集录入、比对分析,并作出智能判断及预警。信息系统集成应用框架图如图1所示。

4结语

本文提出了电连接器数字化装配生产线的功能需求,提出了实现电连接器装配自动化的基本思路以及单元化的装配生产线工艺布局思想,并针对生产线的实现,从机械系统与控制系统的角度提出了电连接器数字化装配生产线实现的技术途径。