曲 斌

（中国有色（沈阳）冶金机械有限公司，辽宁 沈阳 110027）

在电解铝产业中，阳极组装车间作为生产程度最高的车间，生产工序较多，并与上下游工序相连接[1]。而阳极组自动化处理工艺较高，阳极组装除了个别工序，大多为自动化生产，这也就需要阳极组装设备具有高精度的特性。而在对阳极组装设备进行装配时，往往会因装配中的问题，导致装配精度不足，使设备的生产精度下降。而近些年国内外的研究中，对车间阳极组装设备的装配研究较少，研究方向大多为阳极组装设备自身的精度提高的方向。另外也有部分学者的研究方向为使用PLC设备对装配过程进行监控。但对具体的阳极组装设备装配研究仍然较少[2]。

1 电解铝厂的车间阳极组装设备装配方法设计

1.1 建立分段构件模型

在进行阳极组装设备的装配前，要对设备的每个构件进行分析，建立3D模型。将阳极组装设备的构件结构划分为多个模块，保证建立的3D构件模型里模块均为独立装配单元[3]。并根据构件功能和构建的安装位置进行标注，并在3D结构模型中，依据模型整体结构，建立模拟构件装配模块模型。所建立的模型，需要满足对模块的几何特征、构件的种类、以及在阳极组装设备中的模块所处的位置等[4]。另外对阳极组装设备构件的开孔属性以及在工作中构建所承受的几何应力进行分析。在阳极组装设备的分段模型力，根据阳极组装设备的结构特性和设备中功能特征进行划分，常见的划分类型为：设备构件的特征结构、构件表面结构以及构件配合结构和构件运动结构等结构类型。在阳极组装设备的装配模型建立中，可将装配复杂的构件分为两类。构件存在曲面的模型，另一个则为构件中的非曲面构件模型。如设备主轴，肋板等曲面构件，在构建分段构件模型时要充分考虑到设备曲线，并分析出阳极组装设备的轮廓，保证分段构件模型的准确性。在建立构件模型后，存入数据库并对不同的构件进行编号，另外对构件中的曲面信息内容进行记录。同时建立构件的剖切面模型，从而为构件焊接装配提供工艺基础。

1.2 设备轴孔装配配合选择

在进行电解铝厂的车间阳极组装设备的装配研究中，对设备的装配方法往往采用间隙配合。但间隙配合容易导致组装设备松动，因此本文在装配配合的选择中选择过盈配合连接装配。过盈配合的选择主要为依靠孔与轴的配合后产生的过盈值而达到紧固连接的目的，对比间隙配合的连接，更紧固，同时工作时轴与孔直径产生压力，依靠该压力产生的摩擦力，来进行扭矩和轴向力的传导，力矩传导对比间隙配合损失更小。在应用过盈连接装配中，要选择合适的过盈量，过盈量过小会导致力矩传导不满足要求，过大则会使装配难度，同时要保证配合表面的精度，同时轴孔要满足同轴度要求，保证对中性。本文在对电解铝厂的车间中设备的轴孔的过盈配合装配方法选择锤击法，在装配前，要保证孔端和轴端进行倒角，同时去除到零件上表面的毛刺，并将其擦净，同时在表面涂润滑油，在进行锤击时，在锤击部位上添加软金属点，将轴插入控制，放正并用锤子敲击垫板，保证敲击力的平衡。该方法较为简单，同时更适用于配合要求低的连接位置中。对车间阳极组装设备上对配合要求较低的部位则采用压入法来实现，但需要另外引入压力机。

1.3 组装设备导轨装配技术改良

在对阳极组装设备的装配中，对设备的导轨装配精度要求较高，因为导轨作为工序中的直接对材料进行移动的结构，精度不足容易出现加工偏移的现象[5]。在装配过程中，阳极组装设备中的导轨构件及组件，在进行具体装配前，应首先安装线型轨道材料，并将其安装在阳极组设备内部，同时对构件进行适当调节，从而保障轨道底座与阳极组设备处于水平状态。在进行装配处理时，当导轨出现反向间隙差等装配误差现象时，可将装配时的动作形式抬高，并且保证转动性构件的转动速率参数数值水平低于100.00。在装配中要使用工具刀刮去导轨构件结构表面的油漆材料，然后使用油石在导轨构件结构表面上，进行托滑处理，保证导轨的消刺，并且将其中的铸造件，和线型轨道支撑材料的固定构件，进行的吹干处理。在工序完成后，将阳极组装设备的线型轨道放到轨道底座承靠面上，扭力参数数值设为780.22N*m，保证紧迫螺丝可以在扭力的作用下，使导轨紧迫螺丝在中间点位上，向两侧点位的对称锁紧。在进行阳极组装设备导的装配时，需要对装配工序中，涉及到的导轨精度参数进行分析，使具体的装配工序在开展时，导轨的安装参数满足需求。

1.4 装配过程自动监控

为了保证装配质量，在装配中每个工序中，选用ControLogix PLC作为工序控制子站，在子站中选用Rockwell公司的网络模式并形成控制网，网络模式选择为ControNet。控制网中采用通用工业协议，并使I/O网络以及相关的工业控制网络相互连接，在ControNet中，网络结构里的每条链路中存在95个网络节点，并将其依靠不同的通讯介质以及中继器进行连接，在阳极组装车间中，往往长度在30m以上，因此采用多节点连接组网，在设备装配中，依据不同的装配工序，分别用独立的PLC主机进行控制，而对材料构件的运输则可以使用一个或多个PLC主机进行控制，主机之间采用RG-6电缆biang将其串联成ContrNet链路。同时PLC间在ContrNet链路网站中，可以实现数据的相互通信。运用悬链网络的工业控制网，将I/O点布置于在阳极组装车间中，在整体悬链中停止器达到91个，其中均可以执行开关动作，并且存在数量较多的道岔单元，这些输入PLC的I/O点数量较多，主机与单点的信息采集较为复杂，因此本文采用I/O现场总线的采集方式，利用FLEX I/O现场模块，通过一根DeviceNe总线将所有I/O信号送至主控PLC中，保证在装配过程中，可以对设备装配的每个环节进行监控，提高装配精度。

2 实验论证分析

为了验证设计的车间阳极组装设备装配方法的可行性，本文通过在某电解铝厂车间中的阳极组装设备使用本文方法和传统方法进行装配实验，并测量两种方法进行装配后设备与拟定位置的偏差数值。判断优劣性。

2.1 实验装配对象

实验中选择的装配对象为阳极车间中BROCHOT公司的残极压脱机，该残极压脱机的工作周期和参数如下所示：

表1 残极压脱机拟定工艺参数

2.2 实验结果

使用两种装配方法对残极压脱机进行装配，并对装配后的各设备部位的偏差值进行检测。实验结果如下所示：

表2 残极压脱机设备装配后构件偏差值

在表2中，残极压脱机在装配中，传统方法在对输送机导轨的装配中超出了允许偏差值，而对其它构件部位的装配均满足设备的允许偏差值，而运用本文设计的装配方法构件部位的偏差值均在允许范围中，而使用两个方法获得的合计偏差值进行计算发现，本文使用的构件装配法对比传统方法偏差精度提高46.9%，证明本文设计的电解铝厂的车间阳极组装设备装配方法具有可行性。

3 结束语

本文通过对现有电解铝厂的车间阳极组装设备装配方法进行优化设计，提高了阳极组装设备装配精度。但在研究中，缺乏对具体的某样设备的具体流程式装配研究，研究方向较为笼统，未来研究将会向着具体的科学装配流程方向进行研究。