直梯舾裝件自動化生產系統設計

劉新東 沈立剛 陳世明 詹映龍

摘? ? 要：自動化是制造業發展趨勢。本文結合我司推進標準化舾裝件自動化生產項目，以直梯舾裝件自動化生產為依托，對自動化生產系統的方案設計進行總結，為推進后續自動化生產系統設計提供基礎，同時供行業內推進自動化生產作參考。

關鍵詞：舾裝件;自動化;生產系統;設計

中圖分類號：TV82? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： Automation is the development trend of manufacturing industry. Combined with our companys promotion of standard outfits automation production project， this paper summarizes the research and scheme design of the automation production system based on the automation production of vertical ladder outfits， so as to provide a basis for the design of subsequent automation production system， at the same time provide the reference for the industry to promote automatic production.

Key words： Outfit; Automation; Production system; Design

1? ? 前言

隨著“工業4.0”、“中國制造2025”和“中船集團建模2.0”等一系列政策的推出，自動化和智能化已成為船舶制造業的發展趨勢。在以船體為基礎、舾裝為中心的船舶制造方針下，舾裝件產品交付的及時性、完整性、準確性對船舶制造的生產組織、生產效率、生產成本和周期影響極大。由于船舶舾裝件具有品種多、數量大、類型復雜、技術綜合性較強等特點，使得在舾裝件的生產過程中，人工作業所占比例較大，舾裝件的生產效率和生產質量難以保證。

目前，直梯仍采用人工劃線、手動機械沖剪、裝配、焊接、火工矯正、打磨等傳統工藝制作，效率不高，質量無法有效控制。因此，對直梯生產系統進行升級，實現自動化生產，具有重要意義。

2? ? 自動化生產流程設計

相對手工制作流程，自動化生產流程各階段的產能要求、精度要求、運轉流向和效率要求都較高。在設計時要以產能為基礎，規劃好流程整體方案，最終形成一套完整的自動化生產系統。

（1）產能方面

以長度4 m直梯為例：每把重量約70 kg，一個月約生產429把，按月工作24天計算，每天需生產18把;按每天8小時工作計算，一把直梯生產周期約為26 min。材料配套、加工、裝配、焊接及后續處理都需以此為基準進行設計，各項生產節拍一致，保證系統流暢運行。

（2）精度方面

自動焊接設備允許偏差2 mm以內。根據實際控制成本綜合考慮，對簡單產品控制精度較易實現，可減少昂貴的自動尋位配件;對精度控制難以實現的產品，可增加自動尋位配件。本方案設計時考慮從加工和裝配精度提升入手，在減少成本同時，提升產品精度和質量。

（3）運轉流向方面

自動化設計方案要考慮整個系統運轉的流向簡單可控，且有效利用場地，預留維修和處理空間，綜合考慮布局，確保流向簡潔可行。

3? ?自動化生產系統設計

自動化生產系統主要包括：自動上料加工;自動裝配;自動焊接;自動分流系統等。

3.1? 自動上料加工系統

直梯主要使用型材，故只設計型材自動上料加工系統，包括：

材料存放架;產品送料裝置;沖剪加工設備;分料傳送裝置。通過借鑒現有自動化設備，有效降低總體技術難度，實現型材自動上料、加工及傳輸，結合制作工序安排矯平、多次加工、傳送。

直梯自動上料加工系統，如圖2所示。

3.2? 自動裝配系統

自動裝配系統一般為柔性設計方案，目前多為機器人進行柔性裝配。船舶舾裝件種類繁多，全面推行自動裝配難度大、成本高，故本方案將裝配融入焊接系統，采用人工裝配，在不增加成本的基礎上也實現了整個系統的連貫性，使其有效運行。

3.3? 自動焊接系統

直梯自動焊接系統包括：自動焊接設備;焊接平臺及夾具兩部分。

通過對性能和價格的綜合分析，目前焊接機器人可實現6軸自由度，且實現批量標準化生產，而成本比同等定制設備還低，是目前物美價廉的自動化產品。

根據自動化設備配置層級由低到高可分為：剛性自動化設備、自適應控制自動化設備、智能化自動化設備。在配置層級方面，目前智能化自動化設備還不夠成熟且成本過高，對于利潤不高的制造業不太適用;自適應控制自動焊接設備的糾偏功能成本也較高，且已通過精度管控實現工件精度;因此，采用剛性自動化機械手作為自動焊接設備。

（2）焊接平臺及夾具設計

根據產品需要，寬度有300、350、400三種、長度70%以上范圍在2～4 m，故選取可覆蓋此范圍的多用途夾具工裝，主要設計要求如下：

（1） 寬度可在300、350、400三檔調整;

（2） 長度滿足4 m以內工件夾緊焊接;

（3） 夾具方便快速夾緊，且對局部變形能有效控制;

（4） 可自動翻轉上下側，滿足焊接工藝要求。

4? ?生產場地設計

以生產流程為依據，直梯自動生產系統占地面積為338 m2 （52 m X 6.5 m）。生產場地設計圖，如圖6所示。

5? ? 結語

直梯舾裝件自動化生產系統的實現，一年可生產5000把直梯。相比原來的生產方式（型材加工2人、裝配工2人、焊工2人、打磨工1-2人），改用自動化生產系統后（型材加工1人，裝配1人，焊后處理1-2人），整體效率提升約2倍，每年產值增加40萬元。

因此，直梯舾裝件自動化生產系統，顯著提升了直梯制作效率和質量，減少了人員勞動強度，并利于安全生產。

參考文獻

[1]趙東福，張根保.自動化制造系統[M].機械工業出版社.

[2]王天然，劉海波.自動化制造系統的產生與發展[J].信息與控制，2000.

[3]楊曉鈞，李兵[J].工業機器人技術.2015.