機(jī)械制造工藝自動(dòng)化下的改良創(chuàng)新

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1生產(chǎn)線工藝的自動(dòng)化改良問(wèn)題研究

1.1車(chē)間布局中的“人-機(jī)-環(huán)境”約束問(wèn)題

生產(chǎn)任務(wù)完成于一定的作業(yè)空間，而作業(yè)空間設(shè)計(jì)的任務(wù)是使機(jī)器設(shè)備、工裝夾具和物料按照操作要求進(jìn)行合理的空間布局，使人(或機(jī)器)工作起來(lái)更加迅捷，達(dá)到提高企業(yè)生產(chǎn)力的目的，這是“機(jī)-環(huán)境”問(wèn)題研究的重要方面。對(duì)工作空間的合理布局設(shè)計(jì)是影響車(chē)間生產(chǎn)力的一大影響因素，由于廠房有限，任何空余的空間都要有效利用起來(lái)，多臺(tái)機(jī)器構(gòu)成的生產(chǎn)線，在生產(chǎn)效率一定的前提下，布局越為合理緊湊，車(chē)間產(chǎn)能越大。企業(yè)期望有一種既能很好地完成上下料和進(jìn)給動(dòng)作，又能有效節(jié)省作業(yè)空間，且能良好體現(xiàn)“人-機(jī)-環(huán)境”和諧統(tǒng)一的操作方式。

1.2工作空間約束下的技改要求

以A公司鈑金車(chē)間板材沖壓生產(chǎn)線為例，生產(chǎn)線共有多工位壓力機(jī)10臺(tái)，總占地面積181m2，每臺(tái)多工位壓力機(jī)及配套設(shè)備空間占地為16.4m2，采用全手工上下料和進(jìn)給模式，對(duì)應(yīng)操作者共計(jì)50名，操作者工作比較擁擠，無(wú)專(zhuān)門(mén)的人員通道，人員、毛還料、成品的進(jìn)出極為不便，極易發(fā)生安全事故，車(chē)間產(chǎn)能較低。對(duì)當(dāng)前板材沖壓的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行技術(shù)改造，應(yīng)主要從生產(chǎn)效率、安全保障、占用空間、資金投入以及工人的勞動(dòng)環(huán)境入手，減少能源和人力浪費(fèi)。特別是針對(duì)釆用全手工上下料方式的企業(yè)來(lái)說(shuō)，技術(shù)改造有著重要意義。

2自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝設(shè)備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

目前少數(shù)大型制造企業(yè)自動(dòng)化程度較高，機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)線，生產(chǎn)效率較高，但是投入較高，存在不必要的成本浪費(fèi)，且占用場(chǎng)地和設(shè)備較多，維修復(fù)雜。較多企業(yè)仍釆用較為落后的手工操作方式，這種方式生產(chǎn)效率低且不穩(wěn)定，不安全因素多，操作人員過(guò)多、環(huán)境惡劣且勞動(dòng)強(qiáng)度大，造成了大量的人力資源浪費(fèi)。以板材沖壓生產(chǎn)線為例，板材沖壓成形作為一種重要的金屬材料塑性加工方法，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)、航天航空、家電生產(chǎn)和包裝等工業(yè)領(lǐng)域，技術(shù)水平的高低直接影響著企業(yè)成本和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的周期。下面以介紹的幾種板材沖壓上下料自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程為例，來(lái)探討自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路和過(guò)程：

2.1滿足工作空間布局約束的伸縮機(jī)械手

設(shè)計(jì)狹義的伸縮臂是指裝在挖掘機(jī)上的一種工作裝置，是由固定臂與移動(dòng)臂通過(guò)伸縮組伸縮力的作用使移動(dòng)臂伸出及縮回，從而達(dá)到更大的工作半徑，這種形式的工作裝置即為傳統(tǒng)伸縮臂。這種傳統(tǒng)意義上的伸縮臂雖然理論上可用于組合形式的機(jī)械手，但占用空間和重量大，導(dǎo)致設(shè)備穩(wěn)定性差。本文設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)式折疊伸縮臂，這種折疊伸縮技術(shù)如果應(yīng)用在機(jī)械手之中，可最大程度地節(jié)省空間，尤其是可成倍縮小進(jìn)出壓力機(jī)等設(shè)備時(shí)的所需空間，且機(jī)械手整體滑移時(shí)處于縮緊狀態(tài)，設(shè)備穩(wěn)定性較好。

2.2基于產(chǎn)品質(zhì)量考慮的板料分離方法

在沖壓生產(chǎn)線中，由于板材表面油膜的作用等原因，板材常會(huì)互相粘在一起，手工操作方式?jīng)]有專(zhuān)門(mén)的拆垛過(guò)程，操作者完全憑手感取料，若雙層或多層板材被送入模具，會(huì)對(duì)設(shè)備或模具造成損傷，導(dǎo)致高額維修費(fèi)，延誤生產(chǎn)的連續(xù)性。為對(duì)取料過(guò)程進(jìn)行雙料檢測(cè)和剔選，首先考慮板材的拆分方法，有機(jī)械分離法、磁性分離法、稱(chēng)重分離法、微變形分離法和吹氣分離法等，其中高壓吹氣法和微變形分離法相結(jié)合的方式，可以很好的完成板料分離。本文設(shè)計(jì)一種基于雙料檢測(cè)的板料分離方法，料垛預(yù)先進(jìn)行獨(dú)立吹氣處理，端拾器采用微變形模式，分為動(dòng)吸盤(pán)和靜吸盤(pán)，并安裝有厚度傳感器，對(duì)抓取板料的厚度進(jìn)行檢測(cè)，若為單張厚度，則進(jìn)行送料處理，若為多張厚度，則說(shuō)明前面進(jìn)行的分離操作失敗，進(jìn)行甩料處理，重新抓取。

2.3　柔性生產(chǎn)線中的“積木式”組合設(shè)備

當(dāng)今市場(chǎng)訂單呈現(xiàn)多品種、中小批量等特點(diǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)換線頻繁，柔性生產(chǎn)線的靈活性和“積木式”的組合形式，能讓產(chǎn)品變型過(guò)程耗時(shí)最少，讓生產(chǎn)及早恢復(fù)。若干數(shù)量的獨(dú)立設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀安裝在溜板上，組成“積木式”的組合設(shè)備，這樣不僅增加了一個(gè)整體工作自由度Z5，而且僅需要一個(gè)動(dòng)力源，在獨(dú)立設(shè)備Z5方向同步的前提下，還有效減少了機(jī)構(gòu)動(dòng)作與控制指令的復(fù)雜程度。

3結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)生產(chǎn)線工藝自動(dòng)化改良中的設(shè)備創(chuàng)新進(jìn)行了工作研究，嘗試提出了生產(chǎn)線自動(dòng)化改造中的幾種有效設(shè)備與方法：折疊伸縮臂的創(chuàng)新技術(shù)充分考慮到了車(chē)間布局與生產(chǎn)線產(chǎn)能、工人工作環(huán)境的有機(jī)協(xié)調(diào)；基于產(chǎn)品質(zhì)量的板料分離方法為類(lèi)似生產(chǎn)線對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法打開(kāi)了一個(gè)新的思路；設(shè)備的“積木式”組合方法針對(duì)柔性生產(chǎn)線的多品種、中小批量、換線頻繁等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品變型生產(chǎn)的靈活。

作者：?jiǎn)尾?田洪偉 單位：華晨汽車(chē)集團(tuán)控股有限公司