簡述產(chǎn)品裝配技術(shù)的發(fā)展、關(guān)鍵技術(shù)和未來趨勢

裝配是產(chǎn)品研制過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將零件按規(guī)定技術(shù)要求組裝起來，并經(jīng)過調(diào)試、檢驗使之成為合格產(chǎn)品。

2021

Oct.5

“

據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn)代化制造過程中，裝配工作量占整個產(chǎn)品研制工作量的20%~70%，裝配時間占整個制造時間的40%~60%。產(chǎn)品的可裝配性和裝配質(zhì)量不僅直接影響產(chǎn)品性能，對提高裝配生產(chǎn)效率和裝配質(zhì)量也有重要的工程意義。

產(chǎn)品裝配技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分，本期歐時課堂將從產(chǎn)品裝配技術(shù)的發(fā)展、關(guān)鍵技術(shù)和未來趨勢三個方面進(jìn)行全面解析。

產(chǎn)品裝配技術(shù)的發(fā)展

機(jī)械工業(yè)發(fā)展初期

工廠還處于單件生產(chǎn)方式時，工人在設(shè)計、機(jī)械加工和裝配方面都有高度的技藝，這時工人絕大多數(shù)都通曉設(shè)計的原理，并且諳熟所用的材料性能，是技巧嫻熟的工匠。

第一次世界大戰(zhàn)后

大批量生產(chǎn)的出現(xiàn)，促使分工思想大量應(yīng)用，一批新的專業(yè)人員產(chǎn)生。這種專業(yè)分工不僅在車間里進(jìn)行，在工程部門里也進(jìn)行了分工，比如：將工人分為機(jī)器操作工人、質(zhì)檢工人等；工程師分為結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師、工藝工程師等；工程師中再進(jìn)行細(xì)分，有的負(fù)責(zé)發(fā)動機(jī)設(shè)計，有的負(fù)責(zé)車身設(shè)計，有的負(fù)責(zé)電氣系統(tǒng)設(shè)計等。

伴隨著大規(guī)模生產(chǎn)方式的發(fā)展，裝配也逐漸形成了裝配車間管理工程師、裝配工藝設(shè)計工程師、裝配質(zhì)量檢驗工程師、車間裝配操作工人等人員分工，也形成了以產(chǎn)品裝配技術(shù)為主要研究方向的學(xué)術(shù)和工程團(tuán)隊，有力地推動了裝配技術(shù)的發(fā)展。

產(chǎn)品裝配的關(guān)鍵技術(shù)

在產(chǎn)品裝配技術(shù)方面，國內(nèi)外學(xué)者取得了一系列研究成果，下面分別從面向裝配的設(shè)計、數(shù)字化裝配、裝配連接工藝、裝配工藝裝備、裝配測量與檢測、裝配MES等六個方面，對相關(guān)成果的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

面向裝配的設(shè)計

面向裝配的設(shè)計（Design for assembly，DFA）主要以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計為出發(fā)點，通過考慮其產(chǎn)品零部件的可裝配性、裝配成本和時間、裝配順序和路徑等相關(guān)問題，并通過提供一系列有關(guān)裝配設(shè)計的分析評價準(zhǔn)則和方法，幫助設(shè)計人員對產(chǎn)品可裝配性進(jìn)行全面分析。

一方面為產(chǎn)品設(shè)計提供合理的修改意見，另一方面為制定產(chǎn)品的裝配工藝規(guī)程提供指導(dǎo)性的裝配序列和裝配路徑等工藝參數(shù)。

數(shù)字化裝配技術(shù)

計算機(jī)和數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了裝配技術(shù)的快速發(fā)展。數(shù)字化裝配是產(chǎn)品裝配技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和管理科學(xué)，交叉、融合、發(fā)展及應(yīng)用的結(jié)果，數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)裝配技術(shù)的結(jié)合即數(shù)字化裝配技術(shù)：

基于產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)，開展產(chǎn)品協(xié)調(diào)方案設(shè)計及可裝配性分析，并對裝配順序、裝配路徑以及裝配精度等進(jìn)行規(guī)劃、仿真和優(yōu)化，從而達(dá)到有效提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量和效率的目的。

裝配連接工藝

在產(chǎn)品裝配中需要廣泛地使用各種連接方式將分離的零部件連接到一起，最為常用的連接方式包括螺紋連接、焊接、鉚接以及黏膠連接等。

螺紋連接是機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的連接方式之一，可以獲得很大的連接力，便于重復(fù)拆裝，具有互換性、易于大批量生產(chǎn)、造價低等優(yōu)點；鉚接工藝因為成型簡單、成本低廉、連接強(qiáng)度穩(wěn)定、抗高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、紡織、汽車及船舶等領(lǐng)域。

裝配工藝裝備

裝配工藝裝備的設(shè)計過程，與待裝配的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、裝配工藝和檢測技術(shù)等密切相關(guān)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝的差異性使裝配工藝裝備成為一種特殊的機(jī)械。

未來裝配工藝裝備正向高可靠性、自動化、柔性化、智能化、應(yīng)用集成化等方向發(fā)展；同時裝配工藝復(fù)雜性、結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)不確定性等也要求裝配工藝裝備在研制過程中，實現(xiàn)與工藝、檢測技術(shù)的系統(tǒng)集成。

裝配測量與檢測

按照測量對象的不同，裝配測量與檢測技術(shù)主要分為三類：①幾何量的測量，即產(chǎn)品形狀及位置的測量；②物理量的檢測，即裝配力、變形量、殘余應(yīng)力、質(zhì)量特性等檢測；③狀態(tài)量的檢驗，包括產(chǎn)品裝配狀態(tài)、干涉情況、密封性能等的檢驗。

上述檢測對象涉及的測量與檢測的方法及工具各異，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行合理的選擇。

裝配MES技術(shù)

制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing execution system，MES）是近年來迅速發(fā)展的、面向車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。

裝配MES技術(shù)，通常包含裝配車間作業(yè)計劃編制、裝配質(zhì)量分析、裝配成本控制、物料動態(tài)跟蹤與管理、車間設(shè)備能力管理等功能，裝配MES技術(shù)可以有效提高裝配車間的生產(chǎn)效率，并保障產(chǎn)品裝配質(zhì)量。

未來發(fā)展趨勢

目前我國產(chǎn)品生產(chǎn)中的裝配管理落后，自動化水平低下，只有部分汽車、電子等工業(yè)實現(xiàn)了自動化裝配。在航空、航天、軍事、船舶、數(shù)控機(jī)床、工程機(jī)械等行業(yè)的大部分產(chǎn)品都是以經(jīng)驗指導(dǎo)的手工裝配操作為主，裝配工藝參數(shù)主要憑借經(jīng)驗和感覺調(diào)整，裝調(diào)水平主要取決于工人的經(jīng)驗和技能，導(dǎo)致產(chǎn)品裝配質(zhì)量參差不齊。

隨著我國制造業(yè)向智能制造等高端制造的轉(zhuǎn)型升級，產(chǎn)品的裝配技術(shù)也需要逐步實現(xiàn)從手工/經(jīng)驗裝配向自動化/智能化裝配方向的轉(zhuǎn)變，未來產(chǎn)品裝配技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是集成化、精密化、微/納化和智能化等。

編輯：jq