工业工程课程设计减速器的装配优化分析详解

1、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：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输入轴通封输盖机闷油铭油蜗齿端气出轴螺座盖标牌封杆轮盖器轴承钉42112211114螺钉6螺钉3垫片2垫片1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0零件编号00001零件名称蜗轮蜗杆减速器数量1100201机盖1100202机盒1100203

2、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

3、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2、前端盖螺钉的装3、后端盖螺钉的装4、

4、输入轴、闷盖及垫的装配配配片与机盖的安装7、减速器装配机构 6、减速器四端面螺钉5、机盖上端面螺钉8、通气器的装配的加紧的装配的装配图 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。工位时间折线图50454035302520151050工位1工位2工位3工位4工位5工位6工位7工位8184243452730329减速器图 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

5、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：TT maxT min45936( s)任务时间总和（T）平衡率 P100% 实际工位数目（ m） 节拍（ CT）246 * 100%68.33%8* 45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

6、， 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918片与端盖B安装机盒后端9盖与垫片2C拧紧前端面螺4242钉3D拧紧后端面螺4343钉4E安装输入轴945F装上机盖10G安装输入轴的14前后垫片H装上端盖125I拧紧机

7、盒与机2727盖之间连接的螺钉6J减速器四端面3030螺钉的安装7K对减速器的加3232紧8L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：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。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

8、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。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944片与端盖B拧紧机盒前端35面螺钉2C安装机盒后垫945片与端盖D拧紧机盒后端36面螺钉3E安装输入轴945F装上机盖10G安装输入轴的14前后垫片H装上端盖124I拧紧机盒与机2247

9、盖之间连接的螺钉J减速器四端面25螺钉的安装5K对减速器的加2635紧L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： 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。 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

10、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。时间研究方面改善后各工位的时间如图5 所示：工位时间折线图50454035302520151050工位1工位2工位3工位4工位5系列 1工位12345完成时间44s45s45s47s35s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。装配线平衡方面生产不平衡最大时间损失:TT max T min473512s平衡率任务时间总和（T ）100 %Pm ） 节拍（实际工位数目（CT ）21691 .91 %*100%5*4

11、7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，

12、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：装配减速器工工位序号：作定员： 1地操作者：布MOD数：时间：置日期：图左手动作右

13、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M3P531H持住处，对准塞入拧紧螺钉，旋转（M2G031H持住7 次M2P0）*7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

14、住H13（M2G0拧紧螺钉，旋转 7M2P0）*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，M3P511M3P5安装机盖并安上伸手取垫片M3G311M3G3伸手取垫片移近左手方的端M3P511M3P5移近右手方的端面，并对准安上面，并对准安上伸手取端盖M3G311M3G3伸手取端盖移近左手方的端M3P511M3P5移近右手方的端面，并对准安上面，并对准安上伸手取螺钉M3G333M3G3伸手取螺钉移近左手方的端M3P533M3P5移近右手方的端面，并对准安上面，并对准安上拧紧螺钉，旋转（M2G03（M2G0拧紧螺钉，旋转 77 次）3）次M2P0*7*7M2P0伸手取螺钉M3G322M3G3伸手取螺钉移近左手靠近端M3P522M3P5移近右手靠近端面，并对准安上面，并对准安上拧紧螺钉，旋转（M2G02（M2G0拧紧螺钉，旋转 77 次2M2P0）*7M2P0）*7次伸手取螺钉M3G331M2P0握紧机身移近未装配的螺1持住M3P53H孔，并对准安上握紧机身移近为拧紧的螺M2P013（M2G0钉并拧紧螺钉，M2P0）*7旋转 7次持住H11M3G3伸手取通气器持住11移近机盖上方，HM3P5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。