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主機廠智能擰緊工具技術平臺方案

瀏覽次數:1037 發布時間:2023-12-04


一、背 景

擰緊工具是汽車生產工藝中不可或缺的一部分,它主要用于對汽車零部件進行緊固。在汽車生產過程中,擰緊操作的質量直接影響著汽車的安全性和使用壽命。因此,主機廠需要采用智能擰緊工具來提高生產效率和產品質量。為了實現這一目標,我們需要一個完善的智能擰緊工具技術平臺方案。

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二、汽車行業擰緊工具的3個階段

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三、技術架構

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智能擰緊工具本體技術架構設計

智能擰緊設備本體主要由變壓系統,主控單元,軸控單元,電機驅動系統,擰緊軸,非標機構組成。


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1.1 變壓系統:

結合設備本身電壓要求,通過三相變壓器進行變壓。


1.2 主控單元:

通過控制、協調各軸控單元來實現整個系統擰緊動作的調控輸入、保存擰緊過程所需的各項參數及結果,方便保留追溯對擰緊結果進行判斷,輸出合格不合格信號對與之有關的硬件進行檢測,如有故障自動報警。


1.3 軸控單元:

接受主控單元的指令,并按指令控制所對應的軸進行工作;接受擰緊軸中扭矩傳感器傳送來的信號,進行放大和轉換判別擰緊結果,并給出合格與否;將擰緊結果傳送給主控單元。


1.4 電機驅動系統:

按照軸控單元發出的指令,輸出功率,伺服電機旋轉;按擰緊系統要求,處理轉換轉角信號,監控電機運行狀況。


1.5 擰緊軸:

把驅動器輸入的電能轉換成旋轉的機械能輸出以驅動負載;把電動機旋轉的轉角信號輸出送給驅動器,扭矩/角度傳感器用以檢測擰緊過程的扭矩/角度。


1.6 非標機構:

適用于產品結構專項設計,包含殼體形態,特殊擰緊機構,反力機構等。


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擰緊設備網絡通訊設計

擰緊設備網絡通訊設計,按系統架構,一共劃分3層,各層功能如下。

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2.1  生產管理系統等負責提供產品信息及擰緊信息;擰緊設備網絡接收相關信息轉化為擰緊指令。


2.2  擰緊信息智能采集系統將指令下發至各工位智能擰緊設備;采集各工位智能擰緊設備的擰緊扭矩、曲線、完成時間等相關信息;監控各工位智能擰緊設備的狀態,作業時間,異常情況報警;對擰緊信息進行SPC分析,合格情況統計,質量補償并形成目視化看板,質量報表等。


2.3  各工位智能擰緊設備接收指令進行擰緊作業;擰緊結果上傳至智能采集系統。



四、技術平臺方案

1、依據主機廠智能化發展趨勢,并立足于公司現狀,需選擇從智能擰緊設備品種涵蓋,非標設計能力,智能擰緊設備穩定性,信息化保障能力,服務能力5個方面制定智能擰緊設備技術平臺策略。


1.1  智能擰緊設備供應商所涵蓋產品應至少涵蓋以下種類,在非標設計方面應保障上述設備的正常使用。

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1.2  智能擰緊設備的大范圍覆蓋,要求在設備可動率95%的前提下保持穩定。


2、智能擰緊設備供應商應具備工廠/車間級擰緊信息的設計、搭建、管理及維護能力,保障解放公司擰緊信息化建設及發展


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3、非標機構:


3.1 智能擰緊設備非標機構設計的合理性直接影響到所制造的產品是否使用與特定的場景,其中包含外觀尺寸的確認,局促空間的特殊擰緊結構,抗反力機構的選型等,經過調研,目前主流智能擰緊設備制造企業阿特拉斯,馬頭,AMT,博世,英格索蘭均有專業團隊進行非標模塊的設計,在制作方面或自己在國內建設集成車間,或委托國內企業進行代工。 

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3.2 商用車產品結構多樣化,制造商在非標設計方面尤其是難點問題解決應具備成熟案例以供參考。


3.3 非標制作選用代工方式的,應選用成規模的,擁有完善技術儲備及生產作業的優質企業,避免小作坊加工,難以保障制造周期及產品質量。


4、擰緊軸:


4.1  擰緊軸的合理的選用對質量控制,成本,設備輕量化,操作便利性等方面均有重要影響。尤其針對大扭矩擰緊點,經調研發現,常規大扭矩擰緊點擰緊軸的選用主要分為兩種,分別為大扭矩直軸和小扭矩直軸+扭矩放大器。


5、供應商能力總結:


5.1  經綜合對比,制造商在大扭矩擰緊點方案設計時應優先選用直軸,未經允許嚴禁使用小馬拉大車的方式來降低項目成本,從而導致設備使用效果不佳,售后維護成本大幅度增加。


5.2  設計制造產品涵蓋材料要求種類,針對特殊擰緊位置應具備專項問題解決能力。


5.3  具備非標設計能力,在國內擁有非標設施的加工裝配車間或指定代工廠,代工廠應滿足材料要求,非標設計人員具備3年以上相關工作經驗,人數不低于5人。


5.4  設計制造產品性能應得到行業廣泛認可,近三年在國內外知名汽車制造企業簽署過戰略合作協議。


5.5  具備主機廠各單位各類在用擰緊設備、工具的服務能力及經驗,近5年承接過國內外主流汽車行業的服務任務,提供不少于1個服務案例。