基于三维CAD的齿轮箱装配工艺研究

陈方明，王庆良，符晨琦

(前进齿轮箱集团股份有限公司，浙江 杭州 311200)

0 引言

装配作为生产制造的最终环节，在整个生产周期中占着至关重要的地位， 据相关数据统计：设计过程、零件生产过程、装配过程以及其他因素影响分别在产品失效过程中占得比例为25%、35%、30%、10%[1]。因此，提高产品的装配质量对提高产品的整体质量具有着十分重要的意义。随着国家科学技术的不断发展，计算机技术的应用对社会各方面都产生重大的影响，而在制造业方面，CAD技术从20世纪至今在航空、船用、汽车等方面的应用越来越广泛。三维装配模型技术运用到装配工艺中也是行业发展和科技进步的必然趋势。

1 装配工艺现状

目前大多数企业主要以二维工艺文件以及二维工程图作为工程现场装配工作的指导。二维工艺文件与二维工程图虽然具有一定的规范性，但是缺乏生动直观性，特别是结构复杂的零部件，其装配工艺复杂、难懂，使得装配工对图样难以理解；同时，二维工艺文件的纯文字表达，使得装配工不但理解困难，甚至造成歧义。在装配现场，由于对二维工艺文件以及二维工程图纸的理解歧义，产生错装、漏装现象，已成为制约产品质量、影响生产效率的重要因素[2-3]。

2 基于轻型高速船用齿轮箱几种装配工艺分析

为解决二维装配工艺文件以及二维公差图作为现场装配工作的指导而引起的装配问题，借鉴了国内外其他的齿轮箱装配工艺文件，设计与开发了适合于不同情况下的3种形式装配工艺。

如图1所示，方案一装配工艺文件按照一工步一页装配工艺文件的形式进行编撰，文件中利用三维CAD软件对装配工艺进行可视化的说明。在装配工艺中包括标题栏、作业步骤、明细表、量具、工装编号、注意事项等相关内容。装配工艺文件具有装配过程说明详细，对齿轮箱的装配过程控制严格，但编纂装配工艺文件的工作量较大。

图1 方案一装配工艺文件

如图2、图3所示，方案二装配工艺文件按照一工序一份装配工艺文件的形式进行编撰;工艺文件中利用三维CAD软件进行三维建模并通过二维图与三维图相结合的方法对齿轮箱的装配工艺要求以及设计要求进行说明，直观明了。装配工艺中包括标题栏、作业步骤、明细表、量具、工装编号、注意事项等相关内容；装配工艺文件说明内容详细，与齿轮箱的装配过程控制与方案一相比则具有相对自由的特点。编纂装配工艺文件与方案一相比工作量较小。

图2 方案二装配工艺文件(一)

图3 方案二装配工艺文件(二)

如图4所示，方案三装配工艺文件仅仅利用三维CAD软件的对部件进行爆炸图处理；注解了部件装配过程中需要注意的地方。文件中并没有其他的相关描述；相比于方案一与方案二的工艺文件,方案三的工艺文件简单、明了，但对装配工在装配过程中无实际指导作用。因此，在一般的场合下不适用；但在对装配技师的培训过程中，工程师则可以编写方案三的工艺文件对装配技师进行培训、指导。

装配工艺文件形式的不同，运用的场合也会不同。方案一形式的工艺文件适用于齿轮箱安装工艺要求高、齿轮箱复杂，安装工序、工步以及安装方法需要严格控制的场所；方案二形式的工艺文件则适用于一般齿轮箱的安装场所；而对于方案三形式的工艺文件则在培训过程中适用。

图4 方案三装配工艺文件

3 三维装配工艺在实际生产的运用

在实际生产过程中，某款轻型高速齿轮箱具有按订单生产、批量小、非流水线装配的特点，装配复杂程度与装配工艺没有风电齿轮箱的要求高；故采用方案二来编制装配工艺文件，部分装配工艺文件如图5所示。

图5 生产用装配工件文件

4 结语

本文主要分析三维CAD软件在装配工艺中运用的必要性及必然性；对不同形式的装配工艺文件进行了举例说明；通过对不同形式装配工艺文件的分析，确认了不同形式的装配工艺文件的使用场所；并且通过某款轻型高速船用齿轮箱的装配工艺文件进行实际应用验证，提高了齿轮箱的装配效率以及齿轮箱的质量，并为以后三维装配工艺的研究提供了参考。