汽車輪轂智能生產(chǎn)線方案論述

■希斯機(jī)床（沈陽）有限公司 （遼寧 110000） 包洪臣

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輪轂是汽車行駛和安全性能方面重要的零部件之一，在行駛過程中能夠承受各種負(fù)載和高速產(chǎn)生的高溫作用，所以輪轂的制造直接影響汽車的舒適性和穩(wěn)定性（見圖1、圖2）。

1.生產(chǎn)線方案

（1）生產(chǎn)工序如表1所示。

圖1 輪轂實物

圖2 輪轂零件

（2）總體布局：該條生產(chǎn)線主要是由3臺立車、3臺立式加工中心、2臺六自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人及一些配套設(shè)備共同組成（見圖3、圖4）。

該生產(chǎn)線具有以下功能：①零件上錯件報警功能，防止人工誤操作。②零件自動檢測，核心尺寸全程監(jiān)測，不合格零件自動甩出功能。③物料緩沖，保證設(shè)備利用率。

表1 生產(chǎn)工序

圖3 生產(chǎn)線三維模擬

另外，還有一套強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下功能：①生產(chǎn)線內(nèi)主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控功能。②生產(chǎn)線內(nèi)主要設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控功能。③生產(chǎn)線內(nèi)主要設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)控和統(tǒng)計功能。④零件產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計分析功能。⑤刀具壽命管理功能。⑥快速換產(chǎn)程序管理功能。⑦生產(chǎn)線防空運(yùn)轉(zhuǎn)報警功能。⑧生產(chǎn)線安全防護(hù)功能。⑨車序和立加序相對獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)功能。

（3）生產(chǎn)線運(yùn)行時序，如圖5所示，其中①為機(jī)械手搬運(yùn)，②為吊車搬運(yùn)。

2.生產(chǎn)線設(shè)備

圖4 生產(chǎn)線布局

圖5 生產(chǎn)線運(yùn)行時序

圖6

（1）機(jī)器人夾持系統(tǒng)。該生產(chǎn)線中機(jī)械手采用單工位手爪（見圖6）實現(xiàn)機(jī)床的上下料，根據(jù)零件加工工藝的要求，采用機(jī)械手三指夾外圓。手指由硬指和軟指組成，接觸毛坯面為硬指，接觸成品面為軟指，更能有效的提高夾持力，又不傷害加工后的零件表面。

（2）上料倉、輸料道和棄料道均采用滾筒式料道（見圖7）。上料倉上有上料檢測工位，來準(zhǔn)確上料，還可以帶有機(jī)械糾錯功能，一個零件上錯報警功能，便于同批次的零件中不能有其他類型的零件（防止人工誤操作）。這就大大的提高了該生產(chǎn)線的利用率。

對于輸料道和棄料道，機(jī)器人將經(jīng)檢測不合格的產(chǎn)品放到棄料道，輸送到棄框中；而檢測合格的產(chǎn)品放到輸料道運(yùn)送給下一個工位，該輸料道有一個特色就是在輸料道的末端有一個角向定位功能，用它來輔助機(jī)器手夾持零件給立加時，使立加更能準(zhǔn)確的定位。輸料道的另一個功能能夠適當(dāng)?shù)膬Υ鎭碜陨弦还の坏陌氤善罚岣呒庸ば省?/p>

（3）暫存及翻轉(zhuǎn)工位。關(guān)節(jié)機(jī)器人翻轉(zhuǎn)工件原理：關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)械手部分自身可以旋轉(zhuǎn)，只要一個零件支架（見圖8），機(jī)械手抓取零件放在支架上，手指松開零件，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180°，位于零件底部，手指夾持零件，機(jī)械手抓取零件交給下道工序的機(jī)床加工（需要注意翻轉(zhuǎn)時避免與支架干涉），同時翻轉(zhuǎn)工位可以作緩存工位。

圖7 料倉

（4）清洗機(jī)采用的是工業(yè)用優(yōu)質(zhì)通過負(fù)載型MCCS-3000H（見圖9），它可以實現(xiàn)清洗的全自動化，提高效率。

（5）檢測機(jī)。該生產(chǎn)線具有零件自動檢測功能，對核心尺寸全程檢測，不合格零件自動甩出。設(shè)備采用的是測控式輪轂在線全自動綜合測量儀（見圖10）。

圖8 翻轉(zhuǎn)支架

圖9

圖10 測量儀

（6）外圍防護(hù)。整個自動生產(chǎn)線采用全防護(hù)的形式，以保障生產(chǎn)線的安全生產(chǎn)。外圍防護(hù)采用“鈑金框架＋鐵絲網(wǎng)”的形式（見圖11），并配備維護(hù)門，用于對自動線的維護(hù)。

（7）機(jī)器人選型。采用166kg關(guān)節(jié)機(jī)器人（見圖12、圖13），其工作半徑2 654m，手腕部可搬運(yùn)質(zhì)量166kg，重復(fù)定位精度: ±0.1mm。

3. 生產(chǎn)線年產(chǎn)量計算

計算方法描述：根據(jù)年工作時間工作日250天，每天16h，設(shè)備利用率85%，可得出每年的實際工時（見表2）。

根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和單件循環(huán)時間，可計算出完成這些工件，需要消耗多少工時。用消耗工時除以上表中的年均實際工時，即可得出所需要的生產(chǎn)線數(shù)量（見表3，單件循環(huán)時間為單件加工時間與機(jī)械手上下料時間之和）。

4.結(jié)語

圖11 外圍防護(hù)應(yīng)用

圖12 關(guān)節(jié)機(jī)器人

圖13 動作范圍示

表 2

表3

此種輪轂智能生產(chǎn)線的規(guī)劃布局，打破了傳統(tǒng)的輪轂制造模式。從輪轂的上料、加工、檢測、清洗及下料，到輪轂自動生產(chǎn)線配置軟件系統(tǒng)，柔性配套。每一個環(huán)節(jié)，都作了精細(xì)的規(guī)劃。配置的生產(chǎn)線設(shè)備，功能先進(jìn)，兼容性強(qiáng)，智能化成度高。并且這種智能生產(chǎn)線，可以滿足多種類似輪轂的生產(chǎn)加工。