滑動軸承軸瓦柔性生產(chǎn)線設(shè)計規(guī)劃

陳孝尚 蔡鶴

【摘 ?要】以智能制造為引領(lǐng)，數(shù)字化改造為核心，順應(yīng)時代趨勢，設(shè)計規(guī)劃滑動軸承軸瓦柔性生產(chǎn)線。改變傳統(tǒng)落后的加工管理方式，提升效率和質(zhì)量性能。

【關(guān)鍵詞】智能制造;柔性生產(chǎn)線;數(shù)字化;滑動軸承;軸瓦

1.概述

目前國內(nèi)滑動軸承行業(yè)普遍為單件小批量生產(chǎn)。采用傳統(tǒng)的單機人工作業(yè)方式，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，易出差錯，工件轉(zhuǎn)運不及時，產(chǎn)品信息追溯難等問題。我公司作為國內(nèi)滑動軸承行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，致力于打破傳統(tǒng)制造的局限性，開拓創(chuàng)新，一舉成為行業(yè)智能制造的典范。設(shè)計規(guī)劃了一條滑動軸承柔性生產(chǎn)線。

2.柔性生產(chǎn)線整體功能設(shè)計

對原有的組織管理流程和工藝方法進行細致調(diào)研，根據(jù)精益生產(chǎn)的要求進行梳理、優(yōu)化。優(yōu)化整合工序，減少裝夾次數(shù)，減少變形，提高精度。為實現(xiàn)軸瓦高效率的生產(chǎn)，設(shè)計并制作實際可行的自動化設(shè)備，并采集相關(guān)上下線信息，制作線體總控軟件，實現(xiàn)高效率軸瓦柔性化生產(chǎn)。組線設(shè)備為德國進口五軸五聯(lián)動萬能銑加工中心、數(shù)控車銑復(fù)合加工中心、三坐標和上下料機器手等組成。主要軸瓦產(chǎn)品信息如下圖所示;

軸瓦柔性線主體由9個組裝系統(tǒng)組合而成，分別為：

人工裝配系統(tǒng);半成品進出料循環(huán)系統(tǒng);二維碼打標識別系統(tǒng);工件識別視覺防錯系統(tǒng);機器人搬運系統(tǒng);智能工件倉儲系統(tǒng);機器人快換系統(tǒng);清洗烘干系統(tǒng);排屑系統(tǒng);智能線體控制系統(tǒng);

各工位以優(yōu)質(zhì)型材構(gòu)建基本的工作臺框架，采用型材和有機玻璃構(gòu)建安全框架保證設(shè)備和操作人員的工作安全。考慮安全因素，采用安全光幕及急停按鈕等安全措施。

各工位配置相應(yīng)的合格與不合格性指示燈以便于操作者直觀地進行狀態(tài)監(jiān)視。整個生產(chǎn)線除了各工位具有信息指示燈、代碼和監(jiān)控信息外，狀態(tài)指示塔燈也是必備的，顏色和功能定義如下：

綠色 – 設(shè)備處于自動狀態(tài)，當前沒有故障

黃色 – 手動模式/參數(shù)設(shè)置

紅色 – 設(shè)備處于故障報警狀態(tài)

3.柔性生產(chǎn)線總控系統(tǒng)

線體總控系統(tǒng)具備模塊化拼裝能力，包括程序傳輸管理、設(shè)備數(shù)據(jù)采集管理、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)管理、與上層MES對接等功能。控制邏輯：在線體控制上位機上輸入生產(chǎn)訂單號;將毛坯裝到上料線;機器人接收到上料任務(wù)，將工件搬運至料庫等待加工;機床一旦處于空閑狀態(tài)立即向機器人請求上料加工。機器人根據(jù)排產(chǎn)順序，將工件送入機床加工。將加工完成的工件搬出機床。機床和控制系統(tǒng)通過PLC握手信號交互并設(shè)置保護條件，加工程序與物料編碼唯一對應(yīng)，自動識別調(diào)用。機床可實現(xiàn)72小時無人自動加工。

系統(tǒng)配置模塊：①設(shè)備數(shù)據(jù)采集及可視化分析模塊（MDA/MDC）②程序傳輸及管理模塊（DNC）③Visual（電子看板）模塊④工單管理模塊⑤刀補管理模塊。

3.1設(shè)備數(shù)據(jù)采集及可視化分析——MDA/MDC

設(shè)備數(shù)據(jù)采集分為網(wǎng)卡采集及硬件采集兩種，對設(shè)備數(shù)據(jù)（產(chǎn)量、關(guān)機、運行、停機、空閑、調(diào)試等）進行采集;通過網(wǎng)口采集的數(shù)據(jù)有設(shè)備狀態(tài)、各軸坐標、進給速度、主軸轉(zhuǎn)速、進給倍率、主軸倍率、產(chǎn)量、報警信息等。通過硬件采集的數(shù)據(jù)有設(shè)備狀態(tài)、進給倍率、主軸倍率、產(chǎn)量等;實現(xiàn)了將現(xiàn)場采集的設(shè)備狀態(tài)、產(chǎn)量、運行參數(shù)、質(zhì)檢信息、生產(chǎn)任務(wù)、操作人員等數(shù)據(jù)通過MDA服務(wù)器進行解析、匯總、統(tǒng)計、計算并生產(chǎn)相應(yīng)的圖報表或看板信息，設(shè)備管理者只需在辦公室的PC端即可全面、快速了解現(xiàn)場生產(chǎn)的整體運行狀況，以便實現(xiàn)快速處理現(xiàn)場生產(chǎn)異常問題和執(zhí)行管理決策。

3.2程序傳輸及管理—DNC

采用串口、網(wǎng)口DNC系統(tǒng)混合聯(lián)網(wǎng)方案。針對串口設(shè)備：首先將串口交換機的串口通過RS232數(shù)據(jù)線與數(shù)控機床的串口進行相連，真正實現(xiàn)了將現(xiàn)場機床像電腦一樣進行統(tǒng)一管理，編程人員只需在機床端即可遠程下載NC程序。

程序傳輸及管理的主要功能：

（1）程序遠程調(diào)用，操作工只需要在機床端就可以實現(xiàn)程序的上傳和下載。（2）程序回傳自動命名，系統(tǒng)可以對上傳的程序進行自動命名。（3）程序列表查看，操作者可以在機床端查看服務(wù)器對應(yīng)目錄中的程序清單。（4）程序在線加工，對于大的程序，系統(tǒng)可以實現(xiàn)程序的在線加工（機床必須有在線加工功能）。（5）可根據(jù)不同角色進行權(quán)限配置，同時支持將權(quán)限細化到某一文件夾甚至到某一文件，以及支持分配只讀、修改等某一項權(quán)限功能（6）支持多種程序比較功能方式。（7）系統(tǒng)具備自動版本管理功能，確保現(xiàn)場使用的加工程序為最新工藝的程序。如果用戶想回用老版本的程序，可以通過置新版本操作實現(xiàn);同時版本刪除權(quán)限可以通過權(quán)限進行控制。

3.3 Visual（電子看板）

Visual（電子看板）是現(xiàn)代化管理的主要工具，將采集到的信息按需要生成報表并展示。

Visual（電子看板）的主要功能：

并以產(chǎn)線3D布局狀態(tài)方式直觀展現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的即時狀態(tài)，如綠色表示設(shè)備處于運行加工，藍色表示設(shè)備空閑、黃色表示設(shè)備調(diào)試、紅色表示設(shè)備停機、灰色表示設(shè)備關(guān)機;

可視化車間看板;

按工序先后次序展示設(shè)備加工效率（條狀圖），可直觀查看瓶頸工序;

實時生產(chǎn)信息刷新發(fā)布，一目了然掌握車間實時生產(chǎn)狀況，包括實時生產(chǎn)任務(wù)信息，預(yù)計產(chǎn)量，完成量，完成率，合格率，加工設(shè)備信息;

3.4工單管理

線體總控系統(tǒng)工單管理可實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)批次追蹤與生產(chǎn)管理的基本功能。

工單管理的主要功能：

（1）產(chǎn)品維護。此模塊供生產(chǎn)管理人員根據(jù)產(chǎn)品信息在系統(tǒng)中進行維護，包括產(chǎn)品編號，產(chǎn)品名稱以及工藝工序信息及其備注信息。

（2）工單登陸。在工單登錄頁面會自動顯示出和工序一一對應(yīng)的工單，當生產(chǎn)任務(wù)需要下發(fā)時，在系統(tǒng)中進行派發(fā)操作，系統(tǒng)會自動統(tǒng)計工單生產(chǎn)情況，包括工單實際產(chǎn)量、正在執(zhí)行工單的設(shè)備、正品數(shù)、次品數(shù)。當完成該工單的設(shè)備結(jié)束時進行設(shè)備報工、完成該工單的所有設(shè)備結(jié)束時進行工單報工、當所有工單加工結(jié)束后，產(chǎn)品加工結(jié)束。

（3）班次統(tǒng)計。以班次為基礎(chǔ)，并以表格顯示出人員或者設(shè)備在某一個班次的產(chǎn)量、運行時間、停機時間。

（4）工單產(chǎn)量。按照不同統(tǒng)計方式查詢工單生產(chǎn)情況 將工單實際產(chǎn)量、計劃平均產(chǎn)量及實際平均產(chǎn)量以折線圖或柱狀圖的形式在一張顯示。

（5）工單進度看板。將工單進度情況在看板上進行實時展示 將正在作業(yè)中的工單任務(wù)在看板上進行展示，能更加快捷了解生產(chǎn)任務(wù)進度。

3.5自動刀補功能

軸瓦精加工完成后，機器人將其搬運到三坐標上，自動進行尺寸和形位公差測量。測量結(jié)果軟件自動采集，根據(jù)軸瓦設(shè)計精度要求，通過算法計算得到自動刀補數(shù)據(jù)。通過以太網(wǎng)傳送到機床對應(yīng)的刀具磨損補償表上，以此保證加工的尺寸的穩(wěn)定。自動刀補功能的運轉(zhuǎn)示意圖如下：

4.小結(jié)

本條自動產(chǎn)線集成了條碼管理、視覺檢測、三坐標自動檢測、排產(chǎn)和插單管理，是離散制造的先進代表。可實現(xiàn)客戶定制化需求和標準化生產(chǎn)兩種方式，符合中國制造2025的要求。實現(xiàn)了以機器換人的目的，原先需要15個人作業(yè)，現(xiàn)在只需要3人。生產(chǎn)效率提高50%，在制品減少30%，提高了國內(nèi)滑動軸承制造的水平。開創(chuàng)了滑動軸承智能制造的先例，起到了行業(yè)帶頭作用。

參考文獻

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