基于国产工业机器人的电机轴柔性自动化生产线

2017-05-30张波

科技风 2017年17期

张波

摘要：以电机轴柔性自动化生产线为实例，论述了柔性自动化生产线的方案设计思路及要点，同时也介绍了国产工业机器人在机械制造加工领域的典型应用。

关键词：柔性自动化生产线；电机轴；机械制造加工；工业机器人

低效率和低质量的手工制造一直是制约着“中国制造”发展的瓶颈，而作为世界制造业重要基地的珠三角地区正陷入前所未有的用工荒，并日趋严峻。产业的结构调整、升级换代以及生产技术和手段的提升已是必然趋势。采用机器人技术的自动化生产线是解决这一问题的重要途径，但是目前国内的自动化生产线主要集中在汽车、电子和食品等行业，机器人自动化汽车生产线基本上都是直接从国外引进，核心技术为国外所垄断，作为基础工业的制造加工业实现机器人柔性生产迫在眉睫。

随着工业装备产品的功能不断完善，网络化和信息化的功能成为工业发展的新特点。数控机床、工业机器人等装备制造产品具有信息化、网络化和智能化的功能，成为工业制造行业推进信息化的关键动力。通过集成数控机床和工业机器人等关键产品，开发控制管理系统，可以实现通过网络进行运作管理和故障维护，搭建柔性化、网络化的机械制造系统，是工业化和信息化融合的一种重要方式。

本文研究面向机械制造加工业的基于机器人的柔性自动化生产线，探索其核心、关键和共性技术，一方面为国产机床进入网络化、智能化加工车间提供设备基础与技术基础，提高国产制造设备的网络化、智能化控制的水平；另一方面，也将促进国产机床智能化车间的整体发展，促进国内机械加工水平的提高，在降低能耗的前提下，实现生产效率与产品质量双线提升。

1 项目实施方案

本文研究的电机轴柔性自动化生产线，是集成一台车削中心、一台加工中心，四台数控车床、五台工业机器人和周边设备，可以实现车、铣和磨的功能。开发和掌握这类生产线的设计、工艺分析、制造和应用中所涉及到的核心、关键和共性技术。

1.1 生产线规划

以企业的实际生产需要为规划目标，根据产能要求、加工工艺过程和设备条件（机器人和数控机床等），确定生产线各工位、设备布局及连接方式，同时提出工装夹具和传送运输设备的设计要求。

首先根据产能要求、工艺现状和设备条件（机器人和数控机床等），对系列零部件的种类和结构特征点进行分析，对其加工工艺进行优化组合，采用SolidWorks等软件工具作三维实体布局和规划。

根据电机轴加工工艺，选用了一台加工中心，四台车床，其中一台车床用于以车代磨，一台立式钻削中心。

生产线主要设备清单表

数控车床主要采用GSK 988TB数控系统，根据生产节拍的需要，六台机床呈流线分布，完成5道加工工序；第一道工序一台机床，第二道工序一台车床，第三道工序二台车床。由于这三道工序均为粗加工，车床不需安装对刀仪。第四道工序一台攻丝机，第五道工序一台哈挺机床用于以车代磨。工业机器人用于上下料，整条线可实现上料、车削、下料、输送、码垛等全过程的自动化加工。

一个数控毛坯料架和二条物料输送线各由PLC控制，可与车床或机器人通信。毛坯料架能放置生产的所有规格的电机轴，物料输送线能输送公司生产的所有规格的电机轴，更换电机轴规格无需机械调整，只需调用相应的加工程序即可。

生产线的规划布局如下：

图1 生产线规划布局图

1.2 生产线集成应用

伺服电机轴的柔性自动生产线分三道工序进行电机轴加工，按照经典的车间设计方法，设计和制作了自动生产线，已经联调成功并投入使用，零件加工自动化大大提高，一条电机轴加工自动化线，单班减少操作工3名，效率为120秒/件。

电机转轴加工自动化生产线：由1台铣打机、1台立式钻削中心、3台数控车床、1台高精密车床、5台RB08六关节机器人和2个料架组成。

图2 电机转轴加工自动化生产线

1.2.1 根据加工工艺，合理布局自动化线

电机后端盖自动化线的第二道工序加工时间比第三道工序的加工时间短近一倍，因此，第三道工序安排了两台机床，这样安排，就使得第二道工序和第三道工序加工節拍更协调。

1.2.2 安全性应该放在首要位置考虑

为保证生产线的可靠运行，除机械结构经过反复斟酌外，信号控制方面也需进行详密的设计，涉及安全运行的位置检测信号电机轴生产线有25个，这些信号有效保证了生产线的安全运行。另外还有数十个急停信号，以保证整条生产线在突发情况下能迅速停止运行。

1.2.3 要尽可能使人工干预的时间间隔延长