整机装配工艺设计分析
作者：信息产业部电子第20研究所张爱平
1前言
1.1装配的概念
装配是按规定的技术要求，将零件或部件进行配合和联系，使之成为半成品或成品的工艺过程。整机装配是生产过程中的最后一个阶段，它包括装配、调整、检验和试验等工作，且产品的最终质量由装配保证。
产品的质量是以产品的工作性能，使用效果和寿命等综合指标来评定的。为保证产品的质量，对产品提出了若干项装配要求，这些装配要求应当在装配过程中予以保证。所谓装配精度，就是产品装配后的实际几何参数、工作性能等参数与理想几何参数、工作性能等参数的符合程度，即主要指各个相关零件配合面之间的位置精度，包括配合面之间为间隙或过盈的相对位置，以及由于装配中零件配合面形状的改变而需计及的形状精度和微观几何精度(如接触面的大小和接触点的分布)。
1.2问题的提出
在产品逐级装配这一复杂的制造过程中，装配工艺设计怎样才能发挥其指导生产的作用呢？
传统的生产方式是按设计目录(物料名细表)来组织生产的。而且从现行的设计、工艺文件分析，所谓的物料名细表只能说明装配所需的物、料，没有表示物料需求的先后顺序。所以对指导生产计划没有起到应有的作用，不能完全反映整个产品的装配结构、层次、顺序以及所需物料的数量。现今国际上的技术发达国家如美国、日本等已经提出了制造业中优化生产计划的根本思想——按需求来组织生产，值得我们借鉴。这种需求不仅是用户的最终需求，还包括制造过程中加工、装配各工序间的需求。需求计划一般以周为单位，甚至可落实到以天为单位。它改变了传统的以库存控制法来组织生产的方式，九十年代美国把这一系列思想方法总结为精益生产方式。
要按“需求”的方式组织生产，就必须弄清楚整个装配过程中的“需求”是什么？即什么时间、需要什么物料，数量多少。这样才能进一步推导出什么时间加工、什么时间制造毛坯等等。而装配过程中的物料需求正是装配工艺设计的主要内容之一。可见，一个复杂产品的装配不但要有严格的工艺要求，而且与企业的生产组织、装配工艺装备、工人的技术水平等有关，否则不能保证装配的质量和按期完成产品的装配。从装配周期分析，较复杂的产品装配需要一个月到几个月、一年甚至更多的时间才能完成，所以其装配过程中的零部件等(物料)的需求也是陆续的，应按照装配工艺的要求提供，否则不是停工待料，就是物料积压。所以改善当前拖拉的生产现状，应先从总装配开始安排生产计划，从下道工序向上道工序发出需求指令(看板管理的形式)，形成“拉动”的生产方式。分析这一拉动过程，就是研究生
产过程中的物料需求，这一需求正是首先由装配工艺设计确定。可见改革现行的装配工艺文件与设计的内容，成了改革计划管理、使我所由粗放型发展到集约型的一个重要环节，也是使先进的工艺设计发挥作用，获得应有效益的关键。
2 复杂系统的装配工艺设计(以某雷达稳定平台为例)
要想较好地完成一个产品的装配工艺设计，首先应从熟悉产品的工作性能、组成及要求入手。
2.1 稳定平台的用途及工作原理
稳定平台是为舰用搜索雷达提供了一个可消除船摇影响的安装基座。稳定平台伺服系统是由一个典型的位置随动系统，其输入纵横摇角速度信号以及横摇的速度信号是由舰上平台罗经供给的。利用该输入信号去控制稳定平台，使稳定平台输出一个与输入信号幅值相等且方向相反的角速度信号，从而克服船摇的影响，并在规定的摇摆条件及相对风速条件下保证所需要的复现精度。
稳定平台伺服系统由稳定平台、伺服系统、方位变速控制箱等组成。它接收来自平台罗径的船摇信号，将船摇信号变换为直流功率放大信号，控制稳定平台的伺服电机转动，使稳定平台的天线旋转轴与海平面相垂直。
2.2 稳定平台的组成和主要技术参数
2.2.1稳定平台的组成
稳定平台主要由底座部分、支架、纵横摇框架部分、同步装置、方位传动装置及驱动机构等上百个零部件组成。其中底座、支架、纵横摇框架等为采用高强度铸铝合金70ss的铸造件。整个雷达五个关键件中的三个：纵横摇框架、方位旋转关节及柔轮均位于其中，另两个关键件——支架、天线反射器装于稳定平台的方位传动装置上。可见它的装配质量直接影响到整部雷达的工作性能。其结构简要示意图如图1所示。
2.2.2主要技术参数
(1)稳定平台系统使用条件(摇摆条件)：
横摇纵摇
3%保证度幅值≤±20% ≤±10%
角速度≤9.6°/s ≤8°/s
角加速度≤12°/s2 ≤16.7°/s2
角加加速度≤15.2°/s3 ≤34.9°/s3
稳定平台在横摇小于±25°，纵摇小于±20°时，平台不被破坏；
(2)相对风速
小于40m/s风速时，稳定平台保精度工作；
小于55m/s风速时，不损坏稳定平台；
(3)天线方位转速
工作于两种转速：20r/min、40r/min，转速误差≤5%；
(4)稳定平台重量小于400kg，其中天馈线系统重量为50kg；
(5)稳定平台伺服系统在上述技术参数条件下，其复现精度纵横摇分别测量，均小于0.5°(峰值)；
(6)寿命为4000小时；
(7)连续工作时间为24小时；
(8)纵横摇主轴轴心在空间的正交精度为0.02；
(9)纵横摇的极限角度调整：纵摇±10°，横摇±20°。
其它如传动部分、齿轮齿隙的调整以及密封等另有要求。
要使稳定平台达到装配精度，不能只依赖于提高零件的加工精度，在一定程度上必须依赖于工艺技术的保证。
2.3 装配作业过程的分析
通常装配工艺由零件装入、以各种方式连接、各级部件装配、总装配等等一系列工序和操作组成。
经加工合格的零件，必要时在投入装配前需做好各种准备工作。在装配过程中和装配之后，要通过检测和调整以保证零部件的尺寸、形状和位置关系。为保证这一切在装配过程中应分层次、分单元进行，尤其是稳定平台这样的复杂产品。另外，不但要有严格的工艺技术要求，还要有工艺顺序要求。工艺的技术要求和装配顺序由装配工艺过程卡提供。
2.3.1整机装配关系
整机最多可以由四层装配关系组成，最简单的可能只有两层组成。(1)每层可以由各种不同的单元零件所组成；(2)上层装配单元由下层单元及零件组成；(3)产品的装配过程，从最基本的装配单元开始。装配作业流程如图2所示。
