摩托车车轮智能生产线的设计与仿真★

毛现艳

（青岛职业技术学院， 山东 青岛 266555）

引言

中国制造2025，智能制造为主攻方向，以智能车间为核心的生产过程智能化逐渐成为制造业创新驱动、转型升级的基础[1]。而数字化工厂技术的个性化、数字化的智能生产模式，是实现智能制造的必经之路。基于此，本文以智能制造为切入点，以生产摩托车车轮为引例，通过引用建立数字化工厂技术的Visual One 虚拟仿真系统，设计开发一套完整的摩托车车轮的智能制造生产线，并进行仿真测试验证。

1 智能生产线整体设计

该摩托车车轮智能生产线设计的工作流程及工位安排如图1 所示。整个工厂划分为3 个工位，其智能生产线用于生产摩托车制动盘、摩托车车轮垫片、摩托车轮毂、摩托车传动装置等配件，再进行装配及紧固作业，并经焊接、喷涂，完成车轮制造，最终码垛入库。利用Visual One 数字化虚拟仿真系统设计[2]。

2 工位设计及工艺流程

2.1 工位1 场景设计及工艺流程仿真

工位1 场景设计的布局图，如图2 所示。

其工艺流程如下：

1）摩托车制动盘生产。左传送带送出摩托车制动盘的生产原材料，到达传送带末端后，机器人1 将其放入到车床加工成半成品，经传送带输出。通过机器人2 将其放置到激光切割机上加工成成品，然后将其放到检测台1 上，机器人3 进行吹洗和尺寸检测（检测工具检测成品内部最小的6 个孔尺寸及中间孔的尺寸），执行完毕后机器人3 将其送入传送带，进入装配1 环节。

2）摩托车车轮垫片生产。右传送带送出摩托车车轮垫片的生产原材料，到达传送带末端后，机器人4将其放入到车床加工成半成品，经传送带输出。通过机器人5 将其放置到数控钻床上加工成成品，然后将其放到检测台2 上，机器人6 进行吹洗和尺寸检测（检测工具检测成品内部所有孔圆尺寸），执行完毕后等待进入装配1 环节。

3）装配1：摩托车制动盘与摩托车车轮垫片的装配。导轨机器人1 分别将摩托车制动盘与摩托车车轮垫片放到装配台1 上进行装配。

4）产生摩托车轮毂工位3 的传送带上自动生成轮毂和托板，经过传送带筛选，轮毂向左支路输送，等待进入装配2 环节。

5）装配2：半成品与摩托车轮毂的装配。导轨机器人1 分别将装配1 后的半成品与摩托车轮毂放到装配台2 上进行装配。

6）紧固作业。装配2 完成后，导轨机器人1 用车轮紧固工具进行紧固作业。

2.2 工位2 场景设计及工艺流程仿真

工位2 场景设计的布局图如图3 所示。

其工艺流程如下：

1）摩托车传动装置生产。左传送带送出摩托车传动装置的生产原材料，到达传送带末端后，机器人7将其放入到车床加工成半成品，经传送带输出。通过机器人8 将其放置到数控钻床上加工成成品，然后机器人9 将其放到检测台3 上进行吹洗和尺寸检测（检测工具检测成品内部所有孔圆尺寸），执行完毕后导轨机器人2 将其送入到装配3 环节。

2）摩托车制动盘生产。右传送带送出摩托车制动盘的生产原材料，到达传送带末端后，机器人10 将其放入到车床加工成半成品，传送带输出，通过机器人11 将其放置到激光切割机上加工成成品，然后将其放到检测台4 上，机器人12 进行吹洗和尺寸检测（检测工具检测成品内部最小的6 个孔尺寸及中间孔的尺寸）, 执行完毕后导轨机器人2 将其送入到装配3环节。

3）装配3：摩托车传动装置与工位1 装配完成后的半成品装配。导轨机器人2 将摩托车传动装置与工位1 装配完成后的半成品进行装配。

4）装配4：摩托车制动盘与装配3 后的半成品装配。导轨机器人2 将摩托车制动盘与装配3 后的半成品进行装配。

5）紧固作业。装配3 完成后，导轨机器人2 用车轮紧固工具进行紧固作业，完成后经传送带输出。

2.3 工位3 场景设计及工艺流程仿真

工位3 场景设计的布局图如图4 所示。

其工艺流程如下：

1）装配体的焊接。导轨机器人3 将装配体放置在定位器1 上，并利用焊枪工具进行焊接。完成焊接作业后，将装配体送回传送带，继续完成后期工作。

2）装配体的喷涂。导轨机器人4 将焊接后的装配体放置在定位器2 上，并利用喷枪工具进行喷涂。完成喷涂作业后，此时生产车轮成品加工完成。

3）生产托板。该工位中的传送带自动生成轮毂和托板，经过传送带筛选，托板往下支路输送，进行码垛准备。

4）车轮码垛。机器人14 将成品进行码垛。

5）车轮入库。机器人14 将码垛好的托板送至右侧的传送带上，由入库系统将其放入至成品仓库中。

3 智能生产线仿真实现

采用Visual One 虚拟仿真系统建立摩托车车轮的生产线布局，并按照3 个工位的设计工艺流程进行运动仿真操作，完成整个智能生产线的生产车轮仿真过程[3-4]。通过对集成工艺模型、过程模型和生产系统于一体的数字化工厂虚拟建模方法进行仿真分析和仿真验证，该设计方案可以实现摩托车车轮的全自动智能生产过程，该设计方案可行。

4 结语

通过建立生产线布局，设计生产摩托车车轮的工艺流程，并利用Visual One 虚拟仿真系统对车轮的生产过程进行仿真测试。通过仿真验证，证明生产车轮的智能制造生产线的设计方案可行，这将具有一定的理论意义和实践意义。

1）以摩托车车轮智能化生产线为例，进行数字化设计与虚拟仿真，对摩托车车轮生产行业的智能化生产线的设计、改造，提供实际操作借鉴。

2）利用数字化工厂的虚拟仿真软件，实现了对真实生产的虚拟规划和仿真研究，为企业实现其他产品智能制造生产线的设计与开发，提供理论指导和参考。