刹车盘智能自动加工生产线的探究

王一迪 孙永鹏

摘 要：我国刹车盘加工制造行业面临转型，劳动力成本上涨和生产效率提升不畅使得众厂商对自动化生产线有着强烈的需求。沈阳机床刹车盘团队深入刹车盘市场端钻研多年，研发了一款智能高效的刹车盘自动加工生产线，该自动线基于传统自动线所配的立车、立加、传输机械手等设备的基础上增加了沈阳机床自主研发的机内识别、立体仓库、自动引导小车，整条自动线搭载WIS车间信息管理系统，实现了生产过程的透明化。据此，简述该自动线及其智能特征。

关键词：刹车盘；自动线；智能制造

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.28.092

近年来刹车盘市场稳中有升，对刹车盘的产量要求越来越高，从而对数控设备的需求也越来越多。由于刹车盘行业加工环境恶劣，三班倒的制度要求机床长时间运转不停歇，并且对加工效率也有很高的要求，这就对数控机床的生产商提出了很高的要求，如何能够更好地满足刹车盘生产的加工要求，提高机床加工过程中的自动化程度和生产效率，也是各家机床制造厂商纷纷研究的重点。沈阳机床刹车盘团队深入市场，通过对各种问题的分析、反馈与总结，针对行业特点研发了一款智能高效的刹车盘自动加工生产线。该自动线充分显示了i5智能产品的技术优势，可以最大限度的利用有限资源，降低制造成本，提高生产效率，满足行业用户的产业升级要求。

1 刹车盘自动线概述

刹车盘就是一个圆的盘子，车子行进时它也是转动的，是车辆制动系统中一个很重要的部件，好的刹车盘制动稳定，没有噪音，不抖动。刹车盘毛坯件为铸件，通常都要经过粗车、精车、钻孔、动平衡等工序，目前市场上的刹车盘自动线主要包含的是精车序和钻孔序。

生产实践证明，用组合机床自动线加工那些需要完成大量工序、尺寸较大和较复杂的工件，能收到省人、省力、效率高、质量好及最佳的经济效果。目前市场上的组合机床刹车盘自动线主要是2台车床+1台立加+1台机械手，或是4台车床+1台立加+2台机械手这两种方式来进行排布的。此种排布方式下，车床每个加工工序的加工步骤会较多，而且单机加工时间会比较长，机械手存在等时较长的问题，自动线节拍没有充分发挥出来。

针对上述问题，沈机刹车盘团队采用了如图1所示的自动线排布方式（含2组自动线）。其中每组自动线包括：i5T6.3智能立式车床2台，i5T6.3双刀智能立式车床1台，i5M4.2智能立式加工中心1台、6轴关节机器人2台、上料仓1套、下料仓1套、中转料仓1套、翻面台2套。

自动线工作时，经过粗车的刹车盘被从机械手（或电磁铁）由料框中拾取，经上料料道输送至6轴机器人抓取范围内。在加工前，机械手进入机床内将之前已完工的刹车盘零件抓取出，待机床内部完成喷吹操作后再将新件放入；一序（三序）加工完成后，机械手操控刹车盘在翻转台上完成换面操作；前两序加工完成后，刹车盘经由中转料道输送至下一机械手的操控范围内继续完成双刀加攻序和钻孔加工序。完成钻工序的刹车盘会被位于两个加工岛中央的机械手操控，陆续完成动平衡和检测等工序，并最终由位于图中间的输出料道退出整个加工序列。在动平衡处设有人工抽检料道，对刹车盘进行定时或不定时的抽样全检测。

该种布局方式使各工序之间的衔接更加完美：一个刹车盘零件的车削加工分别由3台车床完成，车床的工序划分更细，保证了刹车盘加工的稳定性；缩短了单机节拍，机械手基本不用等时，设备利用率更高。

2 自动线总控单元

该刹车盘自动线采用i5总控单元，这是一款由沈阳机床自主开发，完全拥有知识产权的控制软件，软件基于X86平台，采用CNC与UI分离式设计。i5总控单元配备12寸液晶全触摸彩色显示屏，英特尔i7处理器，1G内存，8G固态硬盘，集成VGA视频输出，USB等常用接口，支持外接鼠标及键盘。并且内置Ethercat高速数字总线、TCP/IP网络接口。可使用Ethercat高速数字总线连接IO板卡等i5标准设备，同时支持分布式IO方案。使用TCP/IP网络接口可以连接符合i5标准的WIS车间管理系统，或者通过互联网接入到i5云平臺。

逻辑运动控制采用符合国际电工委员会IEC61131标准的ST结构文本编程语言，该语言与梯形图相比，它能实现复杂的数学与逻辑运算，编写的程序更加简洁紧凑高效。

可以实现以下主要功能：

（1）显示各机床运行状态计时（加工，空闲，报警）。

（2）显示各机床当前运行状态（加工，等待换料，正在换料）。

（3）显示机器人当前状态（各机床及料库上下料等）。

（4）自动线总控界面一键启动（该功能需要机床电气设计符合i5自动线接口要求）。

（5）自动线总控界面一键暂停（该功能需要机床电气设计符合i5自动线接口要求）。

（6）显示整条线总加工工件数量。

（7）显示整条线当日加工工件数量，并可清除。

（8）监控与总控交互IO信号情况。

3 便捷式仓储物流产品的应用

在社会经济的不断发展完善中，仓储管理的重要性已经广泛被政府机构以及企业所认知，并成为众多企业竞争力战略的核心。仓储物流产品可以帮助企业节约仓库占地面积，提高作业效率与管理水平，安全可靠。该自动线中的智能仓储物流产品包含巷道式立体仓库和AGV等产品。

自动化立体仓库主要由立体货架、巷道堆垛机、出入库输送设备、操作控制与管理系统组成，是当前最先进的仓储形式。使用自动化立体仓库可以帮助企业节约仓库占地面积，提高作业效率与管理水平，安全可靠。

AGV意为“自动引导小车 ”，是指装备有电磁或光学等自动导引装置。能沿规定路径行驶，具有安全保护及称载功能的运输车。沈机云科智造分公司自主研发的AGV分为潜伏式和辊道式两种类型，采用磁条导航。承载范围从50kg到1000kg可以完全满足客户的需要。

仓储物流流程：自动化立体仓库接到生产开始的指令，将整托盘待加工的刹车盘输送至双层AGV的下层，AGV按照规划好的路线行进至上料台处，将托盘传送至双层上料机构，上料机构将托盘由第二层升举至首层，由机械手（或电磁铁）进行抓取（吸取）移动到上料料道，待刹车盘完成加工岛内的全部工序后，再由AGV将装有成品的托盘运回立体仓库。

4 WIS——智能车间信息管理系统

WIS（Workshop information system）车间信息管理系统是以i5智能工厂为载体，依据i5智能机床的互联网属性，以毫秒级的速度产出工业数据，数据可广泛应用于人力、财务、生产、制造、营销等各职能部门，从而为公司管理与商业运营提供精准的数据支持，可以实现技术流、管理流和物流的高度集成，是i5智能工厂的智能管家。

WIS是沈阳机床结合自身i5智能机床产品所开发出的一套智能车间管理系统。提起车间管理系统，人们往往想到的是MES（生产过程执行系统）。生产过程执行系统，是服务于制造业企业车间执行层的生产信息化管理系统。1990年生产制造执行系统的概念由美国率先提出，发展至今国外知名企业应用这类管理系统已成为普遍现象，这类系统在功能上实现了上层事务处理和下层实时控制系统的集成。

相较于传统的MES（制造执行系统）及ERP（管理信息系统），WIS系统既可以对生产过程进行控制，还可以对订单、财务等进行管理，WIS系统可以有效的掌握生产过程并安排管理生产计划，并且在此过程中，由于数据的实时传输，避免了人工干预，可以保证信息的真实性与实时性。

WIS系统可以帮助用户更好的管理车间，可以实现的功能包括作业计划的实时调度、工单的实时下发、生产能力的动态规划等，实现了管理过程的数字化、信息化，从而提高了工厂的管理效率及品质。

5 结语

近年来大数据积累的指数级增长为智能商业爆发奠定了良好的基础，刹车盘智能自动加工生产线正是一款符合现代工业互联网潮流的产品，它不仅能在质量上和生产效率上满足客户的需要，还可以帮助客户进行大数据的积累和分析。该产品是沈机在“智能制造2025”时期市场变革的代表性产品，是互联工厂和互联制造的排头兵。

参考文献

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[2]马正元，鄙德利，张正文.基于ERP和MES相集成的物流信息系统研究[J].沈阳工业大学学报，2006，（28）：578-581.

[3]周春柳.面向MES的加工车间精益生产研究[D].大连：大连理工大学，2015，（6）：13-65.