1.1當(dāng)前現(xiàn)狀數(shù)控加工崗位用于組件6種零部件生產(chǎn)的設(shè)備為數(shù)控雙主軸縱切車床和數(shù)控電火花穿孔機(只針對軸肩螺釘中1mm孔的加工)。當(dāng)前完成1件零部件加工的流程如圖2所示，該過程主要包括上料、零部件加工、下料、零部件檢驗、追溯等。圖2零部件加工流程圖上料：根據(jù)零部件加工要求，將不同規(guī)格、材質(zhì)的原材料裝入送料機，并完成上料工作。零部件加工：調(diào)用零部件數(shù)控加工程序，運行程序進行零部件加工。設(shè)備本身已實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。軸肩螺釘較為特殊，完成數(shù)控加工后，采用數(shù)控電火花穿孔機進行中1mm孔的加工。下料：數(shù)控加工完成后零部件的下料。對于端、導(dǎo)向管端、返修端可通過設(shè)備自帶的自動傳輸帶送至設(shè)備外接料盒。套筒螺釘、套管、軸肩螺釘屬于薄壁件，在設(shè)備推料至自動傳輸帶容易造成薄壁結(jié)構(gòu)變形，無法實現(xiàn)自動傳輸，每次加工完成后人工取出零部件。零部件檢驗：零部件加工完成后，操作人員對其進行簡單的除油處理，進行零部件檢驗。零部件檢驗包括3部分：每班次開始連續(xù)加工前送2件首檢，首檢合格后開始連續(xù)生產(chǎn)；連續(xù)生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)第n件(不同零部件過程檢驗頻次不同，以“n件”表示)零部件進行過程檢驗；每班次最后生產(chǎn)的1件零部件進行最終檢驗。不合格追溯：在連續(xù)生產(chǎn)過程中，過程檢驗和最終檢驗零部件不合格，進行1.2加工環(huán)境現(xiàn)場四臺數(shù)控雙主軸縱切車床分兩排，每排2臺設(shè)備的方式布局，現(xiàn)場設(shè)備布局圖如圖3所示。四臺數(shù)控雙主軸縱切車床的下料口布置地點不同分別分布于通過現(xiàn)場調(diào)查，繪制了現(xiàn)場布局示意圖，并依此進行1)操作人員分配較多。上述生產(chǎn)、檢驗過程必須有操作人員干預(yù)才能完成對應(yīng)功能，所以每臺設(shè)備每班需要配置1名操作人員，數(shù)控加工崗位配備12名操作人員，理化檢測中心配備3名檢驗人員。2)一定程度降低了生產(chǎn)效率。為保證生產(chǎn)、檢驗正常運行，操作人員需要進行清理纏屑(針對套管、套管螺釘、軸肩螺釘)、人工取料、預(yù)清洗、記錄、送檢等工作，檢驗人員需要放置零部件至檢驗設(shè)備(必要時需要擦拭零部件，保3)零部件不合格時需追溯的零部件數(shù)量較多，過程檢驗中發(fā)現(xiàn)不合格品，4)上述生產(chǎn)、檢驗過程必須有操作人員干預(yù)才可完成對應(yīng)功能，自動化水手抓取。利用關(guān)節(jié)機械人，配合3D視覺識別系統(tǒng)，全自動捕捉零部件姿態(tài)并運線的自動清潔工位(由除油、吹干等機構(gòu)組成),清洗完成后由機器人抓取放入傳輸帶，傳輸至在線檢測工位。利用關(guān)節(jié)機器人，配合3D視覺識別系統(tǒng)抓取零部件放入檢測設(shè)備，自動對零部件的幾何尺寸進行投影、比對、測量等一系列動作，合格品記錄數(shù)據(jù)后，由機器人抓取后放置在工裝上，不合格品信息上傳，加工設(shè)備得到信號后自動暫停加工，人工調(diào)整機床，并且觸發(fā)追溯功能，由機器人將上一件不合格品之后的所有零件送回檢驗工位進行檢測。檢驗工位的計算機安裝質(zhì)量管理與控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)自動收集檢測數(shù)據(jù)，建立零部件檢測數(shù)據(jù)長期海量保存于追溯體系，并且能夠自動生成控制圖、運行圖、計算常用統(tǒng)計參數(shù)，實時監(jiān)控各生產(chǎn)工序的質(zhì)量波動趨勢，提前預(yù)警，減少廢品率。3、自動化生產(chǎn)線設(shè)計3.1設(shè)計將達到的結(jié)果結(jié)合自動化功能需求、生產(chǎn)加工現(xiàn)狀及現(xiàn)場設(shè)備布局，設(shè)計控制方案，改方案將實現(xiàn)現(xiàn)有6種零部件自動下料、自動清洗、在線檢測、不合格品追溯、自動記錄等功能。下圖紅色框圖內(nèi)為此次自動化設(shè)計的涵蓋范圍，本次設(shè)計方案中，從零部件加工后下料開始，到不合格品的追溯，全部實現(xiàn)自動控制。在此過程中，需實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、自動傳輸系統(tǒng)與零部件制備過程的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)啟動設(shè)備、預(yù)熱數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)啟動設(shè)備、預(yù)熱送料機上料零部件加工下料不合格追溯零部件檢驗簡單除油自動傳輸系統(tǒng)圖3自動化設(shè)計的涵蓋范圍細化控制流程，如下圖所示：圖4零部件自動生產(chǎn)檢驗框圖主要過程如下：1)實現(xiàn)零部件自動下料，利用傳輸帶傳送至機械手抓取位置，以便機械手2)在機器人手臂上固定3D視覺識別系統(tǒng)，以便機器人實現(xiàn)各種姿態(tài)的零部3)下料傳送帶下面連接追溯工位，可暫存20個檢測周期的零件以供追溯。4)在每臺車床的加工數(shù)目達到指定檢測的數(shù)目時，機器人夾取放在進料傳5)清洗完成后機器人從清洗的下料傳送帶上夾取零部件放于傳輸帶，傳輸6)追溯方法：計算追溯工位序號，工藝操作人員手工將需追溯零部件從料7)系統(tǒng)的控制中心為數(shù)據(jù)管理平臺，可實時查看各車床和檢驗設(shè)備的運行狀態(tài)，可統(tǒng)計各零部件尺寸的趨勢和質(zhì)量情況，生產(chǎn)主管檢測設(shè)備、輸送線體等將整個流程有機連接起來，具(0.25mm壁厚，采用設(shè)備自帶下料裝置容易磕傷零部件),需要對機床下料機構(gòu)圖5自動下料結(jié)構(gòu)圖自動下料機構(gòu)安裝于機床內(nèi)部右側(cè)下方的罩殼上(正對機床),即下料傳送送帶上送出，自動下料機構(gòu)回初始位置。電驅(qū)動缸自身帶有運動控制器，控制器接入機床PLC;擺動氣缸、氣爪由電磁閥控制，需將電磁閥接入機床預(yù)留I/0點中；所有運動到位與否將觸發(fā)傳感器信號，由機床PLC統(tǒng)一控制，增加自動下料機構(gòu)后，機床主程序需相對應(yīng)更改，以確保整個動作的穩(wěn)定性和安全性。3.3.2集中下料口實現(xiàn)機器人的自動物料控制，需將四臺數(shù)控雙主軸縱切車床的下料口集中?，F(xiàn)車間內(nèi)機床布局如下圖所示：圖6現(xiàn)場布局示意圖由上圖可見，四個下料口配置不集中，考慮傳輸距離，將下料口進行位置上113下料下料口下料口下料口221244下料口下料口下料口圖7下料口需求示意圖3.3.3接料裝置(料斗)設(shè)計零部件自4條傳輸線上傳輸至下料口，由計數(shù)器進行計數(shù)，按照取樣要求進取樣要求為：每班次開始連續(xù)加工前送2件首檢，首檢合格后開始連續(xù)生產(chǎn)；連續(xù)生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)第n件(不同零部件過程檢驗頻次不同，以“n件”表示)零部件進行過程檢驗；每班次最后生產(chǎn)的1件零部件進行最終檢驗。例：每n件檢測1次。則每一料斗內(nèi)存放(n-1)件零部件，若本輪檢測全部合格，則放行該料斗內(nèi)零部件。如檢測不合格，則進行追溯相對應(yīng)料斗內(nèi)零部件。所以料斗也稱連接追溯工位，可暫存多個檢測周期的零件以供追溯。在檢測結(jié)果不合格時，停止加工并進行追溯。追溯的方法：計算追溯工位的序號，工藝操作人員手工將需要追溯零件從料斗中拿出送至檢驗人員，由檢驗人員操作檢驗設(shè)備進行檢測。根據(jù)檢測結(jié)果進行追溯處理。追溯工位如下圖所示。圖8追溯包裝工位設(shè)計本次設(shè)計中，需要配置一臺大機器人及一臺小型機器人。大機器人用于物料的抓取傳輸，負責(zé)四個下料口及清洗的物流傳輸；小機器人在零部件自動清洗完成傳輸至在線檢測工位時，自動抓取零部件進行在線檢經(jīng)過實地測量，設(shè)計四個接料口空間位置約為一個4200mmX3600mm的矩TM運動控制軟件實現(xiàn)。相比可縮減多達25%。專利QuickmoveTM運動控制軟件使其加速度達到同類最準(zhǔn)型達到IP67防護等級。子型號工作范圍手臂荷重軸數(shù)防護性能(據(jù)IS09283)重復(fù)定位精度(RP)重復(fù)循環(huán)精度(RT)6標(biāo)準(zhǔn)IP67,可選鑄造專家2型經(jīng)調(diào)研，該機器人機身緊湊，定位精度高，設(shè)計優(yōu)1)全新設(shè)計：IRB1200的設(shè)計兼顧功能與美觀。3)易于集成：IRB1200內(nèi)置4條氣管、10路用戶信號線及以太網(wǎng)線，在設(shè)4)堅固耐用：兩種型號的IRB1200均能以任意角度安裝規(guī)格機器人型號集成信號源集成氣源集成以太網(wǎng)重復(fù)定位精度(IRB1200-70.7)重復(fù)循環(huán)精度(IRB1200-50.9)機器人安裝防護等級控制器有效負載手臂負載工作范圍有效負載手臂負載手腕設(shè)10路信號手腕路設(shè)4路空氣(5bar)一個100/108ase-TX以太網(wǎng)端口任意角度IRCS緊湊型/RC5單柜型1)檢測零部件的清洗上料→噴淋清洗→壓縮空氣隔離→風(fēng)切干燥→下料整機機架1套、噴淋清洗1套、風(fēng)切干燥1套、儲液槽1套、電加熱系統(tǒng)1套、循環(huán)過濾系統(tǒng)1套、電控系統(tǒng)等部分組成。槽體尺寸：775mmX725mmX400mm,SUS304材質(zhì)，槽體設(shè)計溢流裝置，底軌道：采用不銹鋼鏈網(wǎng)傳送帶輸送工件平行移動，鏈網(wǎng)尺寸：寬150mm,使得工件有序移動(避免工件堆積)儲液槽材質(zhì)：SUS304材質(zhì)，迷宮式結(jié)構(gòu)。循環(huán)過濾裝置：清洗液的流動方向為接液槽→過濾網(wǎng)(50目)→過濾網(wǎng)(50目)→循環(huán)過濾泵→不銹鋼過濾器(20μm)→噴淋管路，反復(fù)循環(huán)使用。加熱裝置：采用不銹鋼電加熱管，加熱功率9KW,數(shù)顯溫控控制，40~75℃噴淋系統(tǒng)：采用不銹鋼噴淋泵，水壓4-6公斤；3組噴淋裝置環(huán)繞通道上的中間設(shè)有200mm的隔離段，中間設(shè)置壓縮空氣隔離段，提高干燥效率，避軌道：不銹鋼網(wǎng)帶動工件移動，通道最大尺寸：150*150mm(W*H),使得工件有序移動(避免工件磕碰)液位傳感器因為水的揮發(fā)，零件反復(fù)進出清洗槽不可避免的會帶出清洗液，以及溢流出的清洗液，會使清洗槽中的清洗液損耗較大，所以儲液槽裝入液位傳感器。當(dāng)液面下降到低位液位警戒線時，液位傳感器發(fā)出報警信號，提示人工進行補液。不銹鋼網(wǎng)帶傳動系統(tǒng)不銹鋼鏈網(wǎng)傳動機構(gòu)：采用電機帶動鏈輪實現(xiàn)傳動，帶動鏈網(wǎng)，鏈網(wǎng)采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼SUS304材料，避免設(shè)備生銹給您工件帶來二次污染。上下料臺340mm(L)上下料臺如下圖所示。該料臺解決了小型超聲波清洗裝置如料和取料時機械手操作難度大的問題。電氣控制系統(tǒng)控制單元：控制單元是由PLC程序控制，性能穩(wěn)定、操作便捷。即可全自動操作，也可手動操作。各儲槽均裝液位控制器，異常情況實現(xiàn)緊急停車，并設(shè)聲光報警。設(shè)備兩端安裝緊急停車按鈕和報警裝置。配有獨立配電柜，電路方面進行功能分塊，強電、弱電分塊，以便維護。設(shè)備照明：電器柜內(nèi)——日光燈，設(shè)備其它部分——低電壓燈，根據(jù)工作需要可控照明；電氣柜與設(shè)備各部分間聯(lián)接采用金屬矩形盒和排管走線、管。設(shè)備的主機、附件及所有附屬設(shè)施應(yīng)采取設(shè)備安全防護措施，具有意外斷氣、>整機外形圖、主要技術(shù)規(guī)格和參數(shù)圖12TC150型整機外形圖表1TC150型清洗設(shè)備技術(shù)參數(shù)序號技術(shù)參數(shù)2)零部件的除油清洗采用飽和水蒸氣壓清洗，指密閉條件下水的氣相與液相品牌：采用力士樂TS2型豐富的特殊裝置，包括曲線(彎道)、橫向輸送機，定位/驅(qū)動裝置、識別系配套托盤使用(一般為單件/盤),托盤上可設(shè)置射頻識別芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)整即可定期上下料(儲料較小),也可連續(xù)上下料。圖13傳輸線體簡圖1)檢測項目梳理通過梳理，6種零部件共包含表3至表7的檢測項目。通過度析調(diào)研，兩種檢測設(shè)備可實現(xiàn)檢測。另外個別簡單尺寸和所有目視檢測，需要1名檢驗人員配表2端檢測項目及檢測用設(shè)備情況序號檢測項目所用檢測設(shè)備備注名稱品牌精度1外形尺寸、位置度軸類掃描儀2表面粗糙度表面粗糙度樣塊現(xiàn)有器具能夠滿足人工比對表3軸肩螺釘檢測項目及檢測用設(shè)備情況序號檢測項目所用檢測設(shè)備備注名稱品牌精度1外形尺寸、位置度軸類掃描儀一鍵式測量儀蔡司2螺紋螺紋環(huán)規(guī)現(xiàn)有器具能夠滿足人工過規(guī)3表面粗糙度現(xiàn)有器具能夠滿足人工比對4孔深現(xiàn)有器具能夠滿足人工檢測卡尺現(xiàn)有器具能夠滿足表4套筒螺釘檢測項目及檢測用設(shè)備情況序號檢測項目所用檢測設(shè)備備注名稱品牌精度1外形尺寸、位置度軸類掃描儀一鍵式測量儀蔡司2螺紋螺紋環(huán)規(guī)現(xiàn)有器具能夠滿足人工過規(guī)3表面粗糙度表面粗糙度樣塊現(xiàn)有器具能夠滿足人工比對4孔深現(xiàn)有器具能夠滿足人工檢測卡尺現(xiàn)有器具能夠滿足表5導(dǎo)向管端檢測項目及檢測用設(shè)備情況序號檢測項目備注名稱品牌精度1外形尺寸、位置度一鍵式測量儀蔡司2螺紋螺紋環(huán)規(guī)現(xiàn)有器具能夠滿足人工過規(guī)3表面粗糙度塊現(xiàn)有器具能夠滿足人工比對4內(nèi)孔倒傾角現(xiàn)有器具能夠滿足人工過規(guī)表6套筒檢測項目及檢測用設(shè)備情況序號檢測項目所用檢測設(shè)備備注名稱品牌精度1外形尺寸、位置度軸類掃描儀一鍵式測量儀蔡司2表面粗糙度現(xiàn)有器具能夠滿足人工比對3孔深現(xiàn)有器具能夠滿足人工檢測卡尺現(xiàn)有器具能夠滿足2)一鍵式測量儀(閃測)使用ZEISSO-SELECT數(shù)字測量儀可靠。全自動的照明設(shè)置與聚焦，消除了人為操作對及可靠性完全滿足當(dāng)今工業(yè)環(huán)境的需要。數(shù)字測量儀尤其適尺寸檢測。常見的工件包括沖壓成型件，或注射成型件與激光切割件。自動聚焦：因為操作人員的人為因素，手動聚焦經(jīng)常產(chǎn)生誤差。導(dǎo)致高達幾微米的測量誤差。為了消除這種誤差源，ZEISSO-SELECT可自動識別需檢測的特性并自動設(shè)置相對應(yīng)的聚焦平面。換言之，這完全消除了人為誤差。極佳的緊湊性及穩(wěn)固性設(shè)計使其幾乎可安裝于任何位置。無論于進貨檢驗還是于生產(chǎn)加工中，隨時隨地都可準(zhǔn)確地檢測零部件。圖15一鍵式測量儀外形圖、參數(shù)規(guī)格、軟件功能3)軸類掃描儀質(zhì)量檢測在生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。VICIVISION設(shè)計生產(chǎn)的光學(xué)檢測儀不但操作簡便，也可直接在生產(chǎn)現(xiàn)場操作使用，是增加生產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率，并減少不合格品的最佳途徑。VICIVISION有著37年的豐富經(jīng)驗，并在全球具有銷售和售后網(wǎng)絡(luò)，在軸類等回轉(zhuǎn)體測量上有著獨特的優(yōu)勢。測量細小零部件的最佳途徑：MTLx5通常用于測量牙科移植物、生物醫(yī)學(xué)部件、手表部件等，其他細小機MTLx5獨有的高分辨率，具備檢測細小零部件的能力，使其成為該領(lǐng)域的專MTLx5設(shè)計合理，即使是及其難以卸載的零部件也能夠非常方便的完成測工作臺構(gòu)造使檢測零部件靜止不動，光學(xué)裝置移動，放置零部件在檢測過程中振動，移位或掉落。工作臺為無缺口、無死角設(shè)計，所以即使零部件掉落也方便查找。MTLEVO是深入研究生產(chǎn)需求的結(jié)晶，具有檢測性能優(yōu)良，操作簡單，工作可靠的特點。獨有“Air-Flow”冷卻系統(tǒng)保證儀器在任何不利環(huán)境下都能正常運行。獨有“Step-Master”氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)，保證在任何溫度下都能準(zhǔn)確進可伸縮的傳感器使工件在裝卸過程中受到保護，操作人員可在此區(qū)域內(nèi)自由操作。帶有滾動滑軌的尾座，可通過小齒輪和齒條進行高度調(diào)整，操作非常輕便。非常簡單的裝卸操作：檢測儀頂部開放式的設(shè)計，使裝卸工件變得簡單。同類產(chǎn)品中唯一具有儀器前方大開口的設(shè)計，人工裝卸非常方便。裝卸過程中，傳感器會自動伸縮至安全位置，以確保其不受碰撞。傳感器的設(shè)計，見啥偶卸載過程的碰撞。工作臺頂端特有的設(shè)計，提供操作過程中的保護、油污收集和清潔。圖16軸類掃描儀外形結(jié)構(gòu)、測量工件、主要功能4)配合零部件進行檢測工裝設(shè)計依據(jù)零部件的外形尺寸及結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計檢測專用工裝。工裝設(shè)計圖如下所圖17零部件檢測工裝設(shè)計3.3.83D視覺成像系統(tǒng)零部件自傳輸帶傳送至下料口時，需進行姿態(tài)的識別，將此姿態(tài)信息數(shù)據(jù)傳送給機械臂的數(shù)據(jù)處理單元，通過控制單元傳輸數(shù)據(jù)，控制機械臂進行零部件的準(zhǔn)確抓取。經(jīng)過調(diào)研，采用康耐視的DS1101三維位置傳感器，該系列傳感器DS1000三維傳感器通過對產(chǎn)品進行三維檢測，采用了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的康耐視視覺軟件，并配備功能強大的新三維工具組合，按真實單位(mm)提供檢測結(jié)果。應(yīng)用示例包括：讀取諸如汽車輪胎上的浮凸或凸起字符；通過高度檢測來探測箱子貨包裝中缺失的對象；檢測表面缺陷或碎裂；測量元件的高度和傾斜以確定是否對準(zhǔn)等測量應(yīng)用如下圖所示：機型號斑馬條碼機GK888T,打印方式：熱敏/熱轉(zhuǎn)印)自動打印，并通過特定裝置將標(biāo)簽粘貼到包裝盒的盒蓋中心位置。每天加工完的零部件存放在包裝盒內(nèi)，并擺放在存放臺上。下一步需要轉(zhuǎn)運到表面處理崗位進行超聲波清洗。因為兩個崗位距離較遠，轉(zhuǎn)運工序自動化設(shè)計的意義不大，該工作由操作3.4信息化管理系統(tǒng)為了控制和檢測加工過程中的零部件質(zhì)量，配合設(shè)計一套信息化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)全面整合企業(yè)零部件檢測及質(zhì)量管理資源，實現(xiàn)零部件檢測工藝規(guī)劃數(shù)字化、檢測數(shù)據(jù)采集自動化、質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)化，從而有效提升制造業(yè)的數(shù)字化和質(zhì)量控制水平。該系統(tǒng)代表當(dāng)前制造業(yè)數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)的最新發(fā)展方向，在汽車、航空領(lǐng)域的應(yīng)用表明，企業(yè)能夠通過該系統(tǒng)，實現(xiàn)零部件檢測的無紙化，從物理上保證零部件檢驗工藝的執(zhí)行、檢測數(shù)據(jù)的真實性和對零部件質(zhì)量動態(tài)實時監(jiān)控，實現(xiàn)閉環(huán)的CAD/CAM/CAT的數(shù)字化制造系信息化管理系統(tǒng)的特點包括以下幾個方面：1)實時監(jiān)控各生產(chǎn)工序的質(zhì)量波動趨勢、提前預(yù)警、減少廢品率2)確保檢測工藝的執(zhí)行和檢測數(shù)據(jù)的真正性3)自動采集檢測數(shù)據(jù)、減少人為誤差4)建立零部件檢測數(shù)據(jù)長期海量保存于追溯體系5)實現(xiàn)零部件檢測的無紙化6)能夠與ERP/MES系統(tǒng)進行無縫連接，從而形成封閉的數(shù)字化制造體系該系統(tǒng)包括7個模塊，分別是檢測工藝規(guī)劃、數(shù)據(jù)自動采集單元、智能儀器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、質(zhì)量溯源數(shù)據(jù)查詢、實時數(shù)據(jù)分析、移動巡檢單元、計量器具管理等。3.4.1檢測工藝規(guī)劃檢