摩托車制動碲塊生產線設備的自動化改造研究

何國輝

(福建鐵路機電學校，福建福州 350013)

1 課題來源

制動碲塊作為摩托車的一個易耗部件，在國內外市場中具有很大的需求量。隨著生產技術的不斷發展和市場競爭的日益激烈，國內外一些規模較大的制造廠家均非常重視提高生產線的自動化程度。我國雖是摩托車生產大國，但多數摩托車配件生產企業主要是引進或模仿國外90年代的制動碲塊生產設備，手工操作環節較多，自動化程度不高。如果重新購進新的自動化生產線，勢必需要大量的資金和技術支持，同時還會造成許多的資源浪費。目前較多企業主要是針對現有生產設備進行改造，還較少引入自動線的概念，許多生產工序依舊需要手工完成，沒有明顯提升整個生產線的自動化水平。而摩托車制動碲塊加工生產線的自動化改造不僅有利于提高生產率，保證加工質量，減輕勞動強度，還能節約大量成本，在國內有很大的市場，故具有一定的研究價值。

本文主要針對某廠摩托車制動碲塊生產線的第6道工序(鉆雙孔)與第7道工序(銑鑲件面、鏜半圓孔)，研究利用原有的設備，改造設計為一專用的鉆銑鏜組合機床加工自動線，以提高整個生產線的自動化程度。

2 鉆銑鏜組合機床自動線的總體設計

鉆銑鏜組合機床自動線的工作流程如下:工人只需將毛坯工件成批放置于自動裝料裝置中，由其將工件推入傳輸帶上的夾具中，同時將夾具上已加工完畢的工件壓出，傳輸帶將工件先后傳送到鉆孔加工區和銑鏜加工區進行自動加工。傳輸方式設計成回字形，在裝卸工件時同時對其他夾具上的工件進行加工，提高生產效率。

2.1 自動線的配置型式

自動線的配置型式如圖1所示。機床動力部件均采用機械滑臺實現簡單的快速運動。原生產線中的鉆雙孔組合機床及鏜銑組合機床經改造后按直線排列，4個隨行夾具由步伐式輸送帶運送，由鏈條傳動的返回輸送帶實現其水平返回，自動線的總布局為封閉框形。

2.2 加工示意圖的繪制

設計加工示意圖如圖2所示。第一臺機床即鉆雙孔組合機床:從上至下鉆兩個φ3 mm的孔。第二臺機床即鏜銑組合機床:臥式銑刀從水平方向銑15 mm×15 mm的鑲件面，同時立式鏜刀從上至下鏜φ8 mm的半圓孔。

2.3 自動線循環周期表的繪制

自動線循環周期表如圖3所示［1］。自動線設計過程中，存在著許多矛盾、問題，特別是各運動部件間的相互聯系、動作順序、動作時間等。通過繪制循環周期表，不僅可清楚地表示出各機構的動作順序、時間、節拍時間和自動線的工作循環，也可表明各機構運動的互鎖要求。并且，循環周期表也是自動線電氣和液壓系統設計的重要依據。

3 自動線操作控制面板設計

本文設計的自動線由于較為簡單，從節約成本的角度考慮，直接采用功能按鍵加指示燈的普通操作控制面板作為人機界面，設計如圖4所示。其好處是:經濟實用，用戶操作方便，無需記憶許多命令，減少輸入量，使輸入速度快捷。但是這種方式帶來的好處是有限的，如果PLC控制系統中的系統功能定義過多，必然會帶來容易混淆的操作，失誤的可能性也很大，此外若選用了過多的組合鍵也會增加用戶的負擔。［2］

操作控制面板上的各功能按鍵及指示燈直接與PLC相對應的輸入、輸出端口相連接。操作說明簡要如下:按“啟動”鍵，自動線接通電源，油泵開始運作，電源指示燈亮。自動線工作分:“自動加工”、“調整模式”及“手動加工”3種模式。默認為“自動加工”模式。

選擇“自動加工”，“自動”指示燈亮，按“開始加工”鍵，自動線開始自動加工，按“停止加工”鍵，自動線停止自動加工。

選擇“調整模式”，“調整”指示燈亮，分別按“鉆頭調整”、“銑頭調整”、“鏜頭調整”可對各切削主軸的位置進行調整。

選擇“手動加工”，“手動”指示燈亮，可根據自動線實際情況單獨進行“裝/卸料”、“輸送夾具”及“主軸加工”的工作。

當自動線出現異常情況，不能正常工作時，故障報警會立即響起，同時停止自動線運作，根據故障代碼指示燈所示可知組合機床自動線的故障診斷情況。

“急?！遍_關為手動控制的按壓式開關(按鍵為紅色)，串聯接入自動線的控制電路，用于緊急情況下直接斷開控制電路電源，快速停止自動線，避免非正常工作。

4 結語

本文從實際生產需求出發，對由多臺組合機床改造為自動線的設計方法進行了研究。由于本文結合生產實際，實用性較強。主要特點及要求如下:

(1)改造后的組合機床自動線充分利用了原有的鉆、銑、鏜機床的床身、滑臺等部件，通過改造原鏜銑組合機床的動力頭，重新設計了隨行夾具、傳輸帶、自動裝卸料機構、液壓系統、電氣控制系統等部件，并采用了PLC控制加工流程，液壓自動裝卸工件，人機界面顯示明晰，操作簡便。改造后的自動線只需一人操作，主要由自動線全自動完成加工，單件生產時間由原來的6 s/件降為4 s/件。甚至可一人同時操作兩條自動線，從而大大提高了生產設備的自動化水平、生產效率及安全性能，降低了操作者的勞動強度。整個生產線的改造投入的成本不高，具有較高的經濟效益。

(2)本改造設計根據被加工零件工序，對夾具、卸料機構、控制驅動系統及總裝圖等進行了設計。其中液壓系統采用疊加閥，通過PLC控制，操作簡單靈活，提高了自動線的自動化程度、加工精度及系統可靠性。

(3)對于組合機床而言，滑臺的平面度和主軸的旋轉精度是影響整個機床精度的兩個重要指標。本文中原機床均已使用了十年以上，機械滑臺的精度可能早已走失，因此要恢復滑臺導軌精度。

(4)裝配精度須高度重視。本文中自動線由兩臺組合機床組成，這兩臺組合機床動力頭之間的位置關系及精度非常關鍵，亦是整個自動線的裝配難點。

(5)本設計中也對一些輔助功能作了考慮。本文中組合機床自動線采用集中潤滑方式來潤滑，保證能夠充分潤滑各滑臺表面;另外機床在裝配完畢后，為保證加工過程中能很好的排屑，要制作現場防護。

(6)但該自動線目前主要完成被加工零件的部分加工工序，后續的加工工序由于條件限制，沒有形成一個從始至終的完整自動加工流程。在今后條件成熟時，可將該自動線進一步拓展，使整個加工流程完全實現自動化。

［1］謝家瀛.組合機床設計簡明手冊［M］.北京:機械工業出版社.2002.

［2］郭宗仁，吳亦鋒，郭寧明.可編程序控制器應用系統設計及通信網絡技術.北京:人民郵電出版社.2009.