火車(chē)輪對(duì)壓裝選配系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

楊霄 許捷 張永康

摘? 要：面對(duì)某批次火車(chē)車(chē)輪和車(chē)軸零件，提出了一種基于最大配對(duì)成功率之選配原則的輪對(duì)壓裝選配方法，基于VB 6.0和SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了火車(chē)輪對(duì)壓裝選配系統(tǒng)，在滿足壓裝曲線的前提下能最大限度地配對(duì)成功，并自動(dòng)生成未配成對(duì)的配輪卡或配軸卡。

關(guān)鍵詞：火車(chē)輪對(duì);輪對(duì)壓裝;選配方法;系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

中圖分類(lèi)號(hào)：U260.6? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）05-0163-03

引言

從大量加工好的零件中，依據(jù)一定的條件或者標(biāo)準(zhǔn)，將兩個(gè)相互配合的零件選擇出來(lái)，為后續(xù)的裝配工序做好準(zhǔn)備工作，以獲得裝配精度要求較高的產(chǎn)品[1]，這就是選配。

選配技術(shù)在軸承、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配中得到了較好的應(yīng)用。以裝配成功后剩余零件數(shù)最小為目標(biāo)，對(duì)軸承采取分步選配的方式[2];在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程中，提出了多目標(biāo)化的選配模型，開(kāi)發(fā)了專用系統(tǒng)能進(jìn)行零部件信息管理、零件選配優(yōu)化、選配結(jié)果輸出[3]。

在鐵道車(chē)輛領(lǐng)域，有基于智能化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)，由選配優(yōu)化原則、先出先進(jìn)原則和最短路徑原則設(shè)計(jì)了軸承自動(dòng)選配系統(tǒng)[4];某企業(yè)自主研發(fā)了輪座與軸頸測(cè)量系統(tǒng)以及選配系統(tǒng)[5];有企業(yè)利用現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)得到車(chē)輪、車(chē)軸的裝配面尺寸數(shù)據(jù)，再根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)要求開(kāi)發(fā)了輪軸智能測(cè)量及選配系統(tǒng)[6]，雖然能縮短測(cè)量時(shí)間，提高了火車(chē)輪對(duì)的壓裝效率，但均存在著較大的重復(fù)測(cè)量精度問(wèn)題，且未考慮最大配對(duì)成功率，從而導(dǎo)致批量裝配后本不需要返工的零件較多。

1 火車(chē)輪對(duì)壓裝選配方法

在火車(chē)輪對(duì)壓裝工藝中，根據(jù)輪軸壓裝過(guò)盈量范圍，選擇合適的車(chē)輪壓裝到車(chē)軸上，其壓裝曲線必須在客戶認(rèn)可的輪對(duì)壓裝特性曲線框內(nèi)。采用人工配對(duì)的方式進(jìn)行生產(chǎn)加工，生產(chǎn)效率低，且隨機(jī)的選擇符合壓裝過(guò)盈量的輪軸進(jìn)行壓裝，不可能最大限度地將同批次輪軸完成配對(duì)，軸配不到輪或者輪配不到軸的零件數(shù)量比重大，加大了返工重配的工作量。

本文提出輪對(duì)選配概念，即采用自主開(kāi)發(fā)的專用系統(tǒng)，根據(jù)某車(chē)軸輪座直徑尺寸，從大量的車(chē)輪中，選擇在允許過(guò)盈量等工藝參數(shù)范圍內(nèi)的某車(chē)輪輪轂孔直徑尺寸與之相配，配好一副輪對(duì)后，依次進(jìn)行。選配的目標(biāo)是，在滿足壓裝曲線要求情況下盡量使已加工過(guò)的某批次車(chē)軸和車(chē)輪全部配對(duì)成功，這就是最大配對(duì)成功率選配原則，其選配流程如圖1所示。

圖1 最大配對(duì)成功率選配方案流程

1.1 選配準(zhǔn)備

確認(rèn)輪座和輪轂孔的直徑尺寸、圓柱度、粗糙度等壓裝參數(shù)均檢測(cè)完好，直徑尺寸在壓裝要求的公差范圍內(nèi);將車(chē)輪與車(chē)軸的裝配尺寸數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地錄入到選配系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù);依據(jù)以往的壓裝經(jīng)驗(yàn)或仿真分析，確定并輸入預(yù)壓裝采用的壓裝邊界條件，即試壓階段要用的最優(yōu)過(guò)盈量范圍或最優(yōu)值;在壓裝選配前，要確認(rèn)訂單信息，訂單號(hào)為不同批次輪對(duì)的產(chǎn)品標(biāo)記。

1.2 選配

預(yù)壓裝滿足壓裝曲線要求后，壓裝邊界條件隨之確定，再進(jìn)入選配壓裝環(huán)節(jié)。當(dāng)預(yù)壓裝不合格時(shí)，做適當(dāng)調(diào)整后再次預(yù)壓裝。

選配環(huán)節(jié)采用最大配對(duì)成功率選配原則、基于基軸制的選配方法進(jìn)行選配。取最小的輪座直徑d，從最大車(chē)輪孔徑D開(kāi)始配，如果滿足公式（1）則配該輪，依次進(jìn)行，這樣選配的優(yōu)點(diǎn)就是盡量把小直徑的車(chē)軸和大直徑孔的車(chē)輪先配掉，力求配對(duì)成功率最大。

1.3 輸出結(jié)果

按照上述原則配對(duì)成功的輪對(duì)儲(chǔ)存其配對(duì)結(jié)果。當(dāng)車(chē)軸輪座尺寸偏差較大，找不到合適的輪孔來(lái)配對(duì)時(shí)，選配系統(tǒng)將出具配輪卡，配輪卡提供滿足過(guò)盈量邊界條件的輪孔尺寸，重新加工車(chē)輪，再進(jìn)行裝配，當(dāng)然，如果車(chē)軸輪座尺寸過(guò)大，則要按特定要求返工;過(guò)小則報(bào)廢。配軸卡原理同配輪卡。

如果輪孔直徑過(guò)大則報(bào)廢車(chē)輪;輪孔直徑過(guò)小的車(chē)輪將按原圖尺寸及其公差返工。對(duì)于裝配面的粗糙度、錐度等參數(shù)不符合輪對(duì)壓裝工藝要求，但現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行修整后符合技術(shù)指標(biāo)的車(chē)軸（或車(chē)輪），可重新錄入尺寸參數(shù)到選配系統(tǒng)再參與選配。壓裝后輪對(duì)壓裝曲線合格的即為成品，不合格的需要退輪等待后續(xù)處理。

2 輪對(duì)壓裝選配系統(tǒng)的功能需求與系統(tǒng)框架

根據(jù)上述選配方法和壓裝工藝要求，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和多方交流，本系統(tǒng)的主要功能需求如下：

系統(tǒng)管理：可根據(jù)企業(yè)需求更改相關(guān)參數(shù)設(shè)置。

用戶權(quán)限管理：不同的用戶，權(quán)限不同，登錄后只能使用不同的功能模塊。

裝配尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)：建立輪軸壓裝裝配面尺寸參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，能擴(kuò)充各種規(guī)格此類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)，能方便地查詢相關(guān)產(chǎn)品信息。

邊界條件數(shù)據(jù)庫(kù)：建立輪對(duì)壓裝過(guò)盈量數(shù)據(jù)庫(kù)。

選配并輸出結(jié)果：對(duì)已有的車(chē)輪車(chē)軸進(jìn)行最大配對(duì)成功率的自動(dòng)選配，輸出配對(duì)結(jié)果。對(duì)現(xiàn)有的未配上的車(chē)軸或者車(chē)輪，自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的車(chē)輪孔或車(chē)軸的加工尺寸，生成配輪卡或配軸卡。針對(duì)壓裝不合格而退卸的車(chē)軸與車(chē)輪，返工處理后重新進(jìn)入選配系統(tǒng);若出現(xiàn)缺軸或者缺輪的，建立配軸卡或配輪卡。配對(duì)明細(xì)表的自動(dòng)生成與打印基于以上分析，制定的火車(chē)輪對(duì)壓裝選配系統(tǒng)的總體框架如圖2所示。

3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

在進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采用VB6.0程序編寫(xiě)系統(tǒng)界面，在建立的客戶端，客戶可以完成數(shù)據(jù)的輸入、選配、配輪、配軸、報(bào)表、打印、查詢、刪除等操作，選擇SQL Server作為數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的載體。

本系統(tǒng)所采用的SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)，共包含了7個(gè)數(shù)據(jù)表，即：訂單信息表、用戶信息表、車(chē)軸參數(shù)信息、車(chē)輪參數(shù)信息、配對(duì)結(jié)果表、配軸卡表、配輪卡表。

眾多數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，依據(jù)VB 6.0程序語(yǔ)言及其Active X Automation技術(shù)，運(yùn)用ADO數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，使得本系統(tǒng)具備人機(jī)交互界面簡(jiǎn)潔、使用方便、可視化高、操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，滿足了用戶對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)輸出等需求。

4 系統(tǒng)調(diào)試與應(yīng)用

本軟件運(yùn)行環(huán)境：Window XP/7操作系統(tǒng)及以上+SQL Server 2008及以上。安裝VB 6.0或者使用VB 6.0中文版工具中的Package & Deployment向?qū)?，打包生成Setup.exe，安裝于用戶計(jì)算機(jī)，并將該計(jì)算機(jī)中某個(gè)較大的硬盤(pán)（如D：＼）作為數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)地址和文件存儲(chǔ)地址。

以AUS940型輪對(duì)為例，點(diǎn)擊運(yùn)行安裝好的專用程序圖標(biāo)，輸入用戶名和密碼后登錄進(jìn)入主界面如圖3所示，主菜單上有“新建”、“車(chē)輪參數(shù)”、“車(chē)軸參數(shù)”、“邊界條件”、“配對(duì)”、“配輪”、“配軸”等按鈕。

在進(jìn)行選配之前，根據(jù)輪對(duì)產(chǎn)品客戶訂單，本系統(tǒng)用戶填寫(xiě)新建訂單信息，登記輪對(duì)各種必要信息，如圖4所示。

在車(chē)軸參數(shù)、車(chē)輪參數(shù)界面，分別輸入所測(cè)量的輪軸裝配面直徑尺寸數(shù)據(jù)，檢查并保存。車(chē)輪輪孔直徑數(shù)據(jù)輸入界面如圖5所示。車(chē)軸輪座直徑數(shù)據(jù)輸入界面與此類(lèi)似，其中各裝配面的公差與錐度如果滿足加工工藝要求，系統(tǒng)中可采用默認(rèn)值。

輪軸參數(shù)數(shù)組錄入并保存后，在各參數(shù)滿足工藝條件下進(jìn)入選配環(huán)節(jié)，根據(jù)過(guò)盈量和最大配對(duì)成功率之選配原則進(jìn)行自動(dòng)選配，輪軸配對(duì)結(jié)果如圖6所示。

對(duì)選配階段未能配到車(chē)輪的車(chē)軸，點(diǎn)擊系統(tǒng)界面中“配輪”按鈕，根據(jù)所設(shè)定的邊界條件，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出與該軸輪座對(duì)應(yīng)的車(chē)輪孔直徑尺寸及公差，并輸出配輪卡，配輪界面如圖7所示。

對(duì)選配階段未能配到車(chē)軸的車(chē)輪，點(diǎn)擊系統(tǒng)界面中“配軸”按鈕，根據(jù)所設(shè)定的邊界條件，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出與該車(chē)輪孔對(duì)應(yīng)的車(chē)軸輪座直徑尺寸及公差，并輸出配軸卡。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于最大配對(duì)成功率選配原則，運(yùn)用VB 6.0作為開(kāi)發(fā)工具，采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，完成了火車(chē)輪對(duì)壓裝選配系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，能實(shí)現(xiàn)火車(chē)輪對(duì)壓裝前的快速配對(duì)，使得盡可能多的將同批次車(chē)軸和車(chē)輪配對(duì)成功，且自動(dòng)給出未配對(duì)成功的軸或輪對(duì)應(yīng)的配輪卡或配軸卡，利于輪軸返修并重配。

該系統(tǒng)操作方便，其功能得到了充分的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，大大提高了輪對(duì)壓裝效率和成功率，還可依據(jù)用戶需求進(jìn)行查詢打印等功能，具有良好的實(shí)用價(jià)值。

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