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简易柔性自动化机械加工生产线

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月下作者：曹巍巍

[导读] 伴随机械加工方式越来越趋于自动化，其生产标准也逐渐转变为多类型与多批次生产。基于市场对于产品需求量不断扩大的背景，其对于机械加工生产线的标准也越来越高，目前提升机械加工生产效率的方式主要是制造技术简易柔性化。

爱路华机电技术（上海）有限公司曹巍巍

摘要：伴随机械加工方式越来越趋于自动化，其生产标准也逐渐转变为多类型与多批次生产。基于市场对于产品需求量不断扩大的背景，其对于机械加工生产线的标准也越来越高，目前提升机械加工生产效率的方式主要是制造技术简易柔性化。简易柔性化生产方式是指以流水线为主体的大规模生产，具有产量大、品质高的显著优势，能够满足供需两旺的市场特点。
关键词：简易；柔性；自动化机械；生产线
        柔性生产的具体应用方式是对于同一条生产线，其在生产单项产品的同时还能生产出其他种类的各项产品，其柔性主要表现为以下三个方面：范围、时间与费用。柔性加工生产线能够生产的产品范围非常广，并且对应产品也能够获得很高的经济效益，产品的转换时间比较快，因而所生产的产品能够较早的推出市场，另外柔性设备的使用寿命相较于普通设备要长很多，故在实际生产时，对于设备的投资费用便可大大减少。柔性制造系统也称之为FMS，该系统主要由三部分组成，分别是加工装置、物料以及信息流。柔性制造系统的核心配置主要包括数控加工装置、物资储存运输系统、计算机控制设备以及自动换刀系统。在八十年代后期，很多发达国家已经开始对柔性加工系统加以应用与推广，但我国由于受当时条件限制，尽管对该生产方式有大概的认识，最终还是没能实现推广应用。
随着社会经济的不断发展，机械加工的生产方式在不断地进行着改进，简易柔性自动化机械加工生产线就是工业化发展的产物。对于企业而言，就要在低成本的控制状态下获得高效益，做到统筹兼顾，那么就需要考虑到如何利用现有资金进行生产线加工的柔性化设计。
        一．系统结构理念
        系统结构设置的基本原则主要由两方面决定，分别是企业当前的既有设备以及可用于生产实践的企业资金，在充分考虑二者的实际情况以及平衡二者的内部关系的基础上，制定出统筹兼顾、规模合适、逐步发展的生产方案，使得生产计划能够有条理、科学有序地执行下去。由于柔性生产方式能够在很大程度上减少生产加工所需要的成本，并且可以获得较高的生产效率。因此在进行机械加工生产线的设置时需要特别重视柔性制造系统的核心功能，主要有以下两个方面：数控加工设备以及计算机控制系统，对以上功能进行侧重选择，便可以在减少设备投资的同时也减少机械加工当中所需要的人力物力成本。柔性制造系统当中由于自动换刀系统以及物资储运设备的价格均较为高昂，因此可以通过人工作业来进行代替。
        与此同时系统构架的选择也相当重要，由于机械加工方式的差异性，在进行实际机械加工生产时，针对于上文所提到的数控加工模式以及计算机控制方式，作为机械加工当中需要成本较小的重要模块，在具体资金投入时比例需要加大，只有这样对重点模块进行重点投入，才能够在最大程度上提升机械加工生产效率，为企业赢得最多的经济效益。尤其是对于精度要求较高或工艺复杂的加工任务，在实际执行时非常考验数控加工与计算机控制两大模块，因此在工程上运用机械加工生产线时，需要进行加工的原料数量会大大增加，因而要求各设备能够具有极强的处理能力。所以在系统构架时，应当首先考虑数控加工与计算机控制这两种设备的建设与改良工作。这一工作需要用到大型计算机的硬件以及软件系统，同样需要资金的投入。目前情况下为追求更加经济的建设方式，通常使用经济型数控机床与其相应的计算及控制板块来构建机械加工生产线，这种生产线不仅节约投资资本，还能够实现多元化加工，因此这种简易柔性自动化机械加工生产线能够有效实现企业在设备与投资上的动态平衡。
        二．简易柔性自动化机械加工生产线的实施方案
        从企业方面来看，对于设备的投资需要使设备功能齐全能够投入使用，在此基础上留有余量即可，与此同时还应该设置扩展接口。节能高效的机械加工生产线一般采用简易柔性模式，以经济型数控加工机床以及其对应的计算机控制设备为基本功能模块，通过人工方式来取代自动换刀设备以及物资储运设备，来实现企业管理中设备、投资以及人力的良好融合，是企业应对当前经济快速发展的有效应对措施。
        2.1经济型机床改造
        当前市场上经济型数控加工机床的类型非常多，其基本特点以及对应的技术要求各不相同，主要是由其数控系统来直接决定。因此数控加工机床的使用情况主要取决于数控加工系统的性能好坏，那么对于简易柔性自动化机械加工生产线，数控系统的选择居于首要位置。经济型数控机床受投资水平限制，其加工尺寸一般为中型或者小型，对于较大尺寸机械件的加工非常困难。因此为避免较大尺寸无法进行加工的情况，通常选用经过精密机械改造的普通机床来投入使用，这种经过改造的普通机床同样满足投资较少的特点，且其使用效果非常全面且高效。
        当前使用较多的数控机床为Mikron机床，它是一种多工位组合机床，可以将毛坯直接加工为成品，设备为交钥匙工程。毛坯可以是棒料、线材、铸件、预加工件等等，针对于不同批次的不规则毛坯件，在数控机床加工过程当中，能够实现零点测量-自动补偿公差。这种多工位组合机床，不仅效率高，而且产量非常大，重复精度以及重复定位精度均可达到很高的等级，可从线材和棒料直接上料，铸件和其他种类的毛坯件，可以通过托盘或者传送带进行自动上料。这种数控机床具有极高的柔性，能够同时加工不同种类的零件，并在成品加工完成之后进行自动分选出料。它不仅具有高精度、高动态性能和高切削速度，还拥有出色的排屑功能、极高的灵活性、舒适的操作性以及自动化加工能力，是原型零件加工、模具制造和车间批量生产的理想选择。其封闭框架式的床身结构能够有效地吸收高加速度时产生的冲击力，以确保较高的加工精度。
        2.2简易柔性自动化机械加工生产线方案的设计
        对于一般的自动化机械加工生产线，使用圆车还有立铣即可达到生产加工的标准需求。

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在进行方案设计时，数控加工装置为基本设备，改造后的经济机床以及铣床为主要的设计设备，在以上设备装备完成之后还可加入数控化撞床以及冲床等设备对生产线进行完善。针对于计算机控制模块，通常将其拆分为上机位和下机位两个部分分别来执行不同的功能，上机位用于管理，而下机位用于执行控制功能。计算机的网络控制通常采用局域网技术来执行联接工作。
        2.3数控铣床组
        数控铣床组需要配备专业数控化的铣床设备，在数控化配备的过程当中，进行旋转坐标、主轴以及半自动刀架的选择，使得特殊的工艺加工需求能够得以满足。系统在完成铣床选择之后进行分布式数控功能组的配置。在进行机械改造时一般选用HTD同步带以及双螺母滚珠丝杠。以上功能的设置能够使机械加工在平面、斜面、空间曲面等各大平面上均能顺利完成。
        2.4数控车床组
        数控车床在进行选择时主要依据便是对应的加工能力。数控车床组主要功能便是依据预先编写好的零件加工程序，自动对进入车床的零部件进行加工。加工零件的工艺路线、具体参数、加工刀具的位移量、位移轨迹以及切削情况均需要在零件加工程序当中进行注明编写为指令代码，再输入到数控车床组的控制设备当中，实现指挥车床组加工零部件的功能。
        2.5计算机控制系统
        上位机主要选择具有最新处理器的计算机设备来执行管理功能，这是由于机械加工生产线对于上位机的性能及其指标均有较高的要求。除此之外，计算机控制系统当中的条件许可选择服务器，联接的工作站点数量最好能够超过4个。下机位通常执行控制功能，该机位对于设备并无任何特殊需求，一般配置的计算机设备均可满足要求。
        三．设计实例
        本文通过河南258平原光电钢料加工自动化线体的改造应用来进一步探讨简易柔性自动化机械加工生产线的设置。
        3.1项目组成
        本自动化线体主要由8台Mikron机床、2台纽威机床、1台三坐标、7台工件料架、1台独立装载站、FANUC 360kg机械手以及EROWA MTS 零点定位系统组成。需要对现有项目的进行系统性改造，挺高整个系统的工作效率，提升产品品质，节省人力物力成本。
         3.2项目难点
        （1）Mikron机床和纽威机床自动化通讯接口的改造；
        （2）机床自动门的改造；
        （3）机床稼动率大于85%。
        3.3 解决方案
        （1）深入研究学习机床控制系统FANUC系统，结合EROWA 生产管理软件JMSPRO,定制自动化通讯接口，来满足软件-机器人-机器人相互之间的通讯问题；
        （2）结合机床的结构定制自动门和信号要求，从而满足机器人上下料的空间和安全要求；
        （3）采用瑞士EROWA原创零点定位夹具系统，在每台机床上均安装一个零点定位卡盘系统，首次安装卡盘时校准好基准，所有工件托板均在机外进行预调找正，减少机床的停机时间，提高机床的稼动率；经过改造调整，整个线体的效率和产品的品质都得到明显的提升，得到客户的认可。
        3.4 总结
        客户机床已经全部落位，无法更改，对于360kg的机器人的上下料，在空间上是很大的挑战，经过现场测绘和三维仿真软件模拟，设计非标特殊自动门满足机器人上下料要求。
        四．结语
        由于社会生产力的不断提升，市场出现了供大于求的情况，由此客户对于产品的要求不断提升，促使企业生产出品种多、更新快的产品，这是一种即时化的生产模式，不仅追求反应快，还要求生产周期足够短，因此企业必须追求一个精益柔性的生产模式。目前企业最需要研究的问题就是怎样通过企业的既有设备以及有限资金来达到企业自动化机械加工生产线的柔性生产。企业由于设备和投资资金都有所限制，因此必须在设备与资金之间做到平衡从而统筹兼顾，以更少的投资获得更高的生产效率。综上所述，通过上文所论述的简易柔性自动化机械加工概况以及具体的方案设计，以最少的资金投入以及最大的满足需要为基本原则，就可以完成基本的控制系统，制造出高效率的机械加工生产线。机械加工生产的设计实例从现实情况出发，完成了对于机械生产项目的设计改造，从而提升了项目的整体生产效率。
参考文献
[1]李智慧，徐本柱.线束工艺路线建模研究[A]；全国第21届计算机技术与应用学术会议（CACIS·2015）暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C]，2015.
[2]单玉刚，王宏.FDT技术及其应用研究[A]；第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会（MCMI’ 2013）论文集[C]，2013.
[3]李营.基于工作过程导向的《自动化生产线组装与调试》课程设计与实践研究[J]；南方职业教育学刊，2012.2.