鋁輪轂在數控加工自動化生產線中的定位分析

劉克松

（江蘇自動化研究所，江蘇 連云港 222061）

0 引言

隨著工業機器人應用的發展，自動化生產線已越來越廣受企業關注，現階段勞動力成本越來越高，工業機器人可以在一些重復性、勞動強度大、工作環境差的工作中代替人工操作，從而降低勞動力成本，提高工作效率，穩定和改進產品質量。

數控機床在輪轂制造業中的運用越來越廣泛，專門應用于鋁制輪轂外形加工的數控機床以及輪轂專業夾具都能滿足輪轂產品加工需求。在輪轂數控加工階段，使用工業機器人組建自動化生產線時，輪轂產品在整個自動化生產過程中的定位，是生產加工精度的基本保證。設計生產線整體方案時，就需要全面考慮定位問題，需要分析自動化生產工藝，了解各道工序的定位信息，合理設計和布置定位點，滿足工業機器人上料、數控機床加工定位需求。設計定位方式時，要從可行性、穩定性、經濟性考慮，在滿足產品生產需求的前提下，盡量優化設計。

1 鋁制輪轂加工工藝分析

圖1 所示是一種常見輪轂數控加工自動化生產線整體布局圖。

輪轂生產流程如圖2 所示。

分析各數控加工機床對輪轂上料的定位需求：1）數控車。兩道工序分別加工輪轂上下面，包括輪輞、輪輻、輪轂軸承孔的表面精加工，輪轂在機床夾具上以軸承孔為基準，采用定位銷定位圓心，加工時輪轂高速旋轉。輪轂上料時輪轂圓心位置確定即可滿足輪轂上料定位需求。2）數控鉆。此工序加工螺栓孔，螺栓孔位置布置在圓周方向有精度要求。輪轂上料定位設計時，輪轂上料時輪轂圓心、圓周方向位置都需要確定。

圖1 輪轂數控加工自動化生產線布局圖

圖2 輪轂數控加工自動化生產線流程圖

2 定位設計方案

常見生產線會選擇在提料位精確定位，優點是流程簡便、機構集成性好、成本低，但結合輪轂實際情況，選擇在提料位進行精確定位的缺點有以下幾點：1）處在提料位的輪轂是半成品，外形尺寸及軸承孔位置精度都比較差，高精度定位難度較大。2）兩道數控車夾具采用定位銷定位，都有導向定位功能，對機器人上料要求不高，但輪轂高精度定位后對機器人上下料精度要求提高，增加了調試難度。3）輪轂在提料位高精度定位后，經過兩道數控車的上下料，定位精度會降低。

根據輪轂上料的定位需求，在這里提出兩級定位，即：先在提料位進行輪轂初步圓心定位；后在定位臺進行精確定位。兩處定位，勢必會增加設備成本，但對生產線組建成功的可行性、穩定性有所提高：1）在定位臺精定位前的兩數控車工序的機器人上下料位置精度要求降低，對生產線的后續調試、維護難度會大大減小。2）上定位臺前的輪轂外形尺寸已經完成，可以利用定位銷實現精確定位。3）精確定位臺設計在數控鉆前，減少了上下料對定位精度的影響，使生產線整體加工精度提高。

3 定位方式

提料位的定位裝置，對輪轂進行初步定位，滿足機器人夾具夾取輪轂的位置要求即可。常見裝置采用氣缸驅動連桿機構，利用夾持桿實現圓心定位。定位臺是對輪轂進行精確定位，利用輪轂精加工后的軸承孔，采用定位銷對輪轂進行圓心定位。圓周方向定位，利用電機驅動輪轂旋轉，采用電子感應器對輪轂特征進行判斷定位。

4 結語

輪轂生產線能夠同時滿足不同規格輪轂的生產需求，對復雜、精密、小批量的輪轂生產廠家，可以大大減少生產線投入成本。組建生產線時都會遇到輪轂定位的實際問題，這里提出的輪轂定位設計方案，可供生產線方案設計的借鑒，從而可減少設計時間，提高設計方案的可行性。