工业工程课程设计减速器的装配优化分析

《基础工业工程》课程设计学院：机械工程学院专业：工业工程班级：113120301姓名：指导教师：提交时间：2015.12.28一、装配线概况以减速器装配过程为研究对象,运用工业工程理论与方法,对生产线进行平衡分析研究,并对瓶颈工位、关键工位进行了优化改善。该减速器装配结构图如图1所示，BOM表如表1所示。减速器1机盖1机盒1通气器1封盖螺钉4输出轴1输入轴轴承闷盖2蜗杆2齿轮1油标1铭牌1机座4端盖1螺钉3螺钉6垫片2垫片1油封2图1减速器装配结构图表1减速器BOM表产品名称蜗轮蜗杆减速器设计日期层次零件编号零件名称数量000001蜗轮蜗杆减速器1100201机盖1100202机盒1100203输入轴1200301通气器1200302封盖螺钉4200303机座4200304输出轴1200305闷盖2200306油标1200307铭牌1200308油封2200309轴承1200310蜗杆2200311齿轮1200312端盖1300401闷盖螺钉6300402闷盖垫片2300403端盖螺钉3300404端盖垫片1由调查知道，减速器的生产大多数都是由机器设定程序运行生产，所以对该减速器的生产优化应着手于材料、搬运、组装等方面，合理分配工作、人员，使效率和经济更合理。减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。减速器基本结构主要由传动零件蜗轮蜗杆、轴、轴承、箱体及其附件所构成。可分为有三大基本结构部：箱体、蜗轮蜗杆、轴承与轴组合。箱体是减速器中所有配件的基座，是支承固定轴系部件、保证传动配件正确相对位置并支撑作用在减速机上荷载的重要配件。蜗轮蜗杆主要作用传递两交错轴之间的运动和动力，轴承与轴主要作用是动力传递、运转并提高效率。减速器的装配主要包括前、后端盖及垫片的安装，前端盖螺钉的装配，后端盖螺钉的装配，输入轴、闷盖及垫片与机盖的安装，机盖上端面螺钉的装配，减速器四端面螺钉的装配，减速器装配机构的加紧，通气器的装配的8个工位。减速器的装配流程如图2：1、前后端盖级垫片的装配2、前端盖螺钉的装配3、后端盖螺钉的装配4、输入轴、闷盖及垫片与机盖的安装5、机盖上端面螺钉的装配6、减速器四端面螺钉的装配7、减速器装配机构的加紧8、通气器的装配图2减速器的装配流程二、装配线现状及问题装配的作业时间是核算生产线平衡率的基础数据，也是找出瓶颈工位的关键所在。因此我们通过对8个工位的作业时间分析、测定如图3所示。图3从以上数据可以得到：减速器装配线花费时间较多的工位为2、3、4、7四个工位，而这几个工位均涉及到螺钉的装配，可见螺钉的装配确是一件比较费时的工序，而这费时的原因是端盖上螺孔位置与箱体螺孔位置的对准耗时，以及螺05101520253035404550工位1工位2工位3工位4工位5工位6工位7工位8184243452730329工位时间折线图减速器钉的拧紧和螺钉的和螺孔的少许不合而造成。如果能够将螺孔的对准一步既成，以及快速的拧紧螺钉，那么将会节省许多的时间。装配线平衡分析：装配不平衡最大时间损失：)(36945minmaxsTTT%33.68%100*45*8246装配不平衡使用率=1-68.33%=31.67%由以上计算可知，在装配过程中,有30.81%的时间由于装配配置不平衡而损失了。装配线装配不平衡最大时间损失为34s，装配不平衡最大时间损失比较大。装配不平衡时间大于平衡时间，是不正常的现象，所以该装配方法存在了较大的改进空间。三、装配线的第一次优化分析1、作业的分解由数据可知该装配线各工位花费的时间相差太大，比如：工位4消耗了45s，而工位8仅仅消耗9s。而在工厂的装配线上，出现这样的问题的情况，则会导致工人的工作时间不一样，使过多的劳动力浪费，所以我们需要对各工位进行分解与重排，如表2所示。表2各工位作业分解工位基本作业作业说明完成时间（S）1A安装机盒前垫片与端盖918B安装机盒后端盖与垫片92C拧紧前端面螺钉42423D拧紧后端面螺钉4343%100m）节拍（）实际工位数目（）任务时间总和（平衡率CTTP4E安装输入轴945F装上机盖10G安装输入轴的前后垫片14H装上端盖125I拧紧机盒与机盖之间连接的螺钉27276J减速器四端面螺钉的安装30307K对减速器的加紧32328L通气器的装配99合计246结合零件特征及各基本作业的实际装配顺序，作出工作网络图，如图4所示。图4工作网络图2、工位的分析通过对各工位的分解，和装配作业流程的分析，可以得到：①工位4作业分析工位4是瓶颈工作，它由基本4个操作组成，E、安装输入轴，F、装上机盖，G、安装输入轴的前后垫片，H、装上端盖。这几个操作之间存在前后顺序关系，所以不能打乱它们的顺序，只能通过提高熟练度来减少作业时间。②工位2、3的分析工位2与3都是对零件的紧固，存在螺孔的对准，并且这也直接影响螺钉装配时间的消耗，所以只能在前面装配零件的时候进行对准，从而减少时间的消耗，从而降低该工位工人的工作压力。③工位8的分析工位8工作太过简单，这样的工作分配会使该工位的工人出现过多的等待时间，从而时间不能充分利用，而出现浪费，所以我们得对该工位的工作在进行分配。通过以上的工位分析，我们对工位进行重新排列分配得到如表3所示：表3改善后的作业分配工位基本操作作业说明完成时间（s）1A安装机盒前垫片与端盖944B拧紧机盒前端面螺钉352C安装机盒后垫片与端盖945D拧紧机盒后端面螺钉363E安装输入轴945F装上机盖10G安装输入轴的前后垫片14H装上端盖124I拧紧机盒与机盖之间连接的螺钉2247J减速器四端面螺钉的安装255K对减速器的加紧2635L通气器的装配9合计2163、第一次优化结果经过第一次对工位的重新分配与组合，可让每个工位的作业时间相近，而不会出现过多的等待时间，让工人的作业时间得到更大的利用，并且工位的数量也减小了，方便管理，具体体现如下：①工位1与工位2垫片与端盖与螺钉的装配均由本工位的人完成，不用再像以前一样，需要去在装配螺钉时，还有对准螺孔，现在有装配垫片与端盖的人完成，不会出现在搬运过程中出现对好的螺孔移位，从而减少了以前再对螺孔的时间。②将以前的8个工位重新组合为5个工位，方便了管理，并且各工位的作业时间相近，不会再像以前出现过多的等待时间，从而出现劳动力浪费的现象，并且这样的作业分配更为合理。③时间研究方面改善后各工位的时间如图5所示：由上图我们发现，经过改善后各工位操作时间渐趋平衡，大部分工位（工位1、2、3、4）操作时间相差不大。工位5的操作时间比其他4个作业时间小。④装配线平衡方面生产不平衡最大时间损失:sTTT123547minmax05101520253035404550工位1工位2工位3工位4工位5工位时间折线图系列1%100m）节拍（）实际工位数目（）任务时间总和（平衡率CTTP工位12345完成时间44s45s45s47s35s%91.91%100*47*5216生产不平衡损失率=1-平衡率=1-91.91%=8.09%由以上计算可知，经过第一次优化，装配线不平衡最大时间损失由36s降低到12s，装配线平衡率由68.33%提高到91.91%。经过第一次的优化可以使工厂的生产效率得到提高，工人工作的效率也得到了很大的提高，但是在装配的时候，难免会有不利于操作的的动作，所以应对作业的动作再进行优化、规范。四、第二次优化经过第一次的优化，装配的效率得到显著的提高，但是各个工位使用的时间还是可以进行优化缩减，我们需要对作业时的动作进行规范，以达到更好。1、操作分析我们对作业时的录像分析可以得到，我们在很多的工位作业时动作都不是很规范，有时候并不利于我们的装配，会让我们动作非常不便，而且会花费更多的时间，就像这其中的一到工序，没有调整好好的方位来进行拧紧螺钉，同时也不满足双手动作原则，并且还没有好的效果。一个好的作业动作可以达到事半功倍的效果，我们为什么不规范一个好的作业动作呢？2、第二次优化“5W1H”的提问方法是解决工业工程问题常用的方法，我们对减速器的动作优化也将采用这种方法。在作业时，通过录像发现很多动作都会浪费很多时间，并对每个工位的操作进行分析，得到了相应的规范作用动作如表4：表4减速器装配双手作业动作规范表作业内容：装配减速器工作地布置图工位序号：定员：1操作者：MOD数：时间：日期：左手动作右手动作动作叙述分析式次数次数分析式动作叙述伸手取垫片M3G111M3G0伸向机盒拿到机盒前端面M3P011M2P0握稳机盒装配垫片M2P211H握稳机盒伸手取端盖M3G111H持住拿到机盒前端面M3P011H持住装配端盖M2P211H持住伸手取螺钉M3G331H持住拿到机盒端盖处，对准塞入M3P531H持住拧紧螺钉，旋转7次（M2G0M2P0）*731H持住握紧机盒M2P011M3G3伸手取垫圈持住H11M3P0移近机盒后端面持住H11M2P5安装垫圈持住H11M3G3伸手取端盖持住H11M3P5移近机盒后端面，对准安上持住H13M3G3伸手取螺钉持住H13M3P5移近机盒后端面，装上安上持住H13（M2G0M2P0）*7拧紧螺钉，旋转7次持住H11M3G3伸手拿输入轴持住H11M3P5移近机盒，并安上伸手取机盖M3G311M3P0移开移近机盒上方，并安上M3P511M3P5安装机盖伸手取垫片M3G311M3G3伸手取垫片移近左手方的端面，并对准安上M3P511M3P5移近右手方的端面，并对准安上伸手取端盖M3G311M3G3伸手取端盖移近左手方的端面，并对准安上M3P511M3P5移近右手方的端面，并对准安上伸手取螺钉M3G333M3G3伸手取螺钉移近左手方的端面，并对准安上M3P533M3P5移近右手方的端面，并对准安上拧紧螺钉，旋转7次（M2G0M2P0）*733（M2G0M2P0）*7拧紧螺钉，旋转7次伸手取螺钉M3G322M3G3伸手取螺钉移近左手靠近端面，并对准安上M3P522M3P5移近右手靠近端面，并对准安上拧紧螺钉，旋转7次（M2G0M2P0）*722（M2G0M2P0）*7拧紧螺钉，旋转7次伸手取螺钉M3G331M2P0握紧机身移近未装配的螺M3P531H持住孔，并对准安上握紧机身M2P013（M2G0M2P0）*7移近为拧紧的螺钉并拧紧螺钉，旋转7次持住H11M3G3伸手取通气器持住H11M3P5移近机盖上方，并对准安上表4既为装配减速器各个工位装配的详细动作，在对作业的动作进行规范后，装配线的效率可以得到明显的提高。我们依据动作经济原则对操作人员的操作进行了合理的改善，使操作方法更加科学合理，各工位任务分配合理，工人的疲劳程度降低，工段生产能力平衡。五、结论通过对模拟装配线工艺进行评价及优化，说明运用作业测定技术能够有效地提高装配线的装配效率，减少等待浪费的时间，提高工人工作的效率，也提高了生产的效率，使企业获利更大。不仅这种对装配线的改进方法可以对企业存在的问题进行改进，也可以对其他许多类似的生产线进行改进优化，当然在生活中，我们也可以用到这里面的知识。