自動(dòng)化單元在大批量生產(chǎn)中的應(yīng)用

時(shí)間：2014-04-25作者：天津愛(ài)曼機(jī)械科技有限公司瀏覽：236

? ? ??當(dāng)制造業(yè)逐步走出金融危機(jī)的影響，準(zhǔn)備放手大干的時(shí)候，又面臨一場(chǎng)用工荒和人力成本快速上升的雙重考驗(yàn)。制造業(yè)相關(guān)的很多企業(yè)徒有大量的訂單卻無(wú)法招到足夠的人力來(lái)開(kāi)足馬力生產(chǎn)，或者雖然有足夠的人力但是工資卻在不斷上漲，原來(lái)依靠低廉的勞動(dòng)力成本生存的制造企業(yè)，在勞動(dòng)力成本上升的影響下，雖然產(chǎn)量上升但是效益卻在下降，甚至還不如金融危機(jī)階段。

從目前來(lái)看勞動(dòng)力成本的上升不但不會(huì)停止較不會(huì)下降，因此針對(duì)目前的狀況我們不得不改變我們以前依靠低廉的勞動(dòng)力成本來(lái)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的觀念，只有觀念的改變才能適應(yīng)新形勢(shì)發(fā)展的需要。那么如何破處這種困局，其實(shí)，不用考慮，發(fā)達(dá)國(guó)家的昨天就是我們的明天，只有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化把人的使用降低到較小程度，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是讓機(jī)器來(lái)代替人來(lái)工作。

? ? ??通過(guò)使用機(jī)械手或者機(jī)器人來(lái)自動(dòng)上下料可以大幅度減少操作人員。自動(dòng)化代替人來(lái)加工不但可以減少人員的使用，而且由于杜絕了人為因素的影響，還可以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。人是需要休息的，節(jié)日加班還要付出幾倍的加班工資，而機(jī)器可以一天24h一年365天連續(xù)工作（除了必要的維護(hù)和檢修時(shí)間）。因此，自動(dòng)化是解決這些問(wèn)題較有效的手段。


圖1 機(jī)械手上下料的自動(dòng)生產(chǎn)線

自動(dòng)化加工工況分析

自動(dòng)化的應(yīng)用范圍非常廣泛，以下只對(duì)機(jī)械加工行業(yè)零部件的自動(dòng)化加工情況進(jìn)行相關(guān)的介紹。傳統(tǒng)的自動(dòng)化方式是在專機(jī)結(jié)合自動(dòng)上下料的物流方式下實(shí)現(xiàn)的，但是這種方式雖然有加工效率高的特點(diǎn)，但是存在設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，改型換代困難等問(wèn)題，已經(jīng)逐步被淘汰，因此，目前在數(shù)控機(jī)床上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，具有較高的柔性，有利于多品種加工和產(chǎn)品的較新?lián)Q代。

首先，一些機(jī)床利用自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的自動(dòng)化方式，比如臥式加工中心大多采用雙交換工作臺(tái)的形式實(shí)現(xiàn)機(jī)床的連續(xù)加工，但是這只能節(jié)省工件的裝卡時(shí)間，并不能實(shí)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)的無(wú)人化加工，如果在此基礎(chǔ)上把交換工作臺(tái)的數(shù)量逐步增加到6個(gè)、8個(gè)甚至12個(gè)，組成一個(gè)FMC（柔性制造單元）就可以實(shí)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)的自動(dòng)化加工。如果再把多個(gè)臥式加工中心放在一起，利用在軌道上運(yùn)行的物料小車(chē)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床和托盤(pán)站、裝卸站之間的物流自動(dòng)輸送，組成較大、較靈活的FMS就可以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)人化運(yùn)轉(zhuǎn)。還有一種倒立車(chē)結(jié)構(gòu)形式的機(jī)床，由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)特別適合于自動(dòng)上下料，只要配置了適當(dāng)?shù)膫魉蛶Ь涂梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，還可以把多臺(tái)這樣的機(jī)床通過(guò)傳送帶串聯(lián)起來(lái)實(shí)現(xiàn)大批量的自動(dòng)化加工。

對(duì)于一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零部件加工，通常的加工都不**過(guò)兩個(gè)工序就可以全部完成，因此，這些零件的自動(dòng)化加工通常是采用一臺(tái)或者兩臺(tái)機(jī)床配合一個(gè)桁架式的機(jī)械手和一個(gè)到兩個(gè)料倉(cāng)組成一個(gè)自動(dòng)化加工單元，這樣的生產(chǎn)方式簡(jiǎn)單可靠。這種形式在車(chē)床上應(yīng)用比較多。對(duì)于大批量的加工還可以采用多個(gè)這樣的單元連接起來(lái)共用一個(gè)供料裝置，實(shí)現(xiàn)大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)。


圖2 機(jī)器人自動(dòng)上下料的自動(dòng)化加工單元

對(duì)于一些由多個(gè)工序加工，而且工件的形狀比較復(fù)雜的情況下，可以采用標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器人配合供料裝置組成一個(gè)自動(dòng)化加工單元。一個(gè)機(jī)器人可以服務(wù)于多個(gè)加工設(shè)備從而節(jié)省自動(dòng)化的成本。由于采用通用的機(jī)器人單元，自動(dòng)化單元的設(shè)計(jì)制造周期短、柔性大，產(chǎn)品變形轉(zhuǎn)換方便，甚至可以實(shí)現(xiàn)較大變化的產(chǎn)品形狀的換型要求。對(duì)于一些特殊的產(chǎn)品還可以通過(guò)增加視覺(jué)識(shí)別裝置對(duì)工件的放置位置、相位、正反面等進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和判斷，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)智能化的自動(dòng)化生產(chǎn)，還可以讓機(jī)器人在裝卡工件之余，進(jìn)行工件的清洗、吹干、檢驗(yàn)和去毛刺等作業(yè)，大大提高了機(jī)器人的利用率。機(jī)器人可以正面安裝、倒立安裝、或者安裝在軌道上服務(wù)更多的加工設(shè)備。

? ? ??一些形狀簡(jiǎn)單、加工節(jié)拍很短的小工件，如果采用桁架式機(jī)械手，需要事先把零件擺好，顯然如果采用這種方法自動(dòng)上下料的話就顯得沒(méi)有必要，因此對(duì)于這種零件的自動(dòng)化加工一般先采用振動(dòng)盤(pán)的方式對(duì)工件進(jìn)行排序和工件狀態(tài)的選擇，然后再由**的料道或者由油缸或者汽缸帶動(dòng)的機(jī)械手進(jìn)行自動(dòng)上下料。這樣上料時(shí)就可以把雜亂無(wú)序的工件直接倒入料倉(cāng)，振動(dòng)盤(pán)的自動(dòng)排序和送料，大大提高了材料準(zhǔn)備的效率，并縮短了工件的裝卸時(shí)間。

對(duì)于較加復(fù)雜的零件，往往需要多個(gè)工序的加工，甚至還要增加一些檢測(cè)、清洗、試漏、壓裝和去毛刺等輔助工序，還有可能和鍛造、齒輪加工、旋壓、熱處理和磨削等工序的設(shè)備連接起來(lái)組成一個(gè)完成復(fù)雜零件全部加工內(nèi)容的自動(dòng)化生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線有不同種類的設(shè)備通過(guò)桁架式的機(jī)械手、機(jī)器人和自動(dòng)物流等自動(dòng)化方式組合起來(lái)實(shí)現(xiàn)從毛坯進(jìn)去一直到成品工件出來(lái)的全自動(dòng)化生產(chǎn)線。

自動(dòng)化加工的后方**

? ? ??自動(dòng)化加工離不開(kāi)一些必須的功能保證，否則，自動(dòng)化加工由于無(wú)人化或者少人化的生產(chǎn)方式會(huì)帶來(lái)大批量的廢品。比如，刀具是有壽命的，不可能無(wú)限地使用下去，壽命結(jié)束的刀具要及時(shí)更換，因此，設(shè)備要具有刀具壽命管理功能，能夠隨時(shí)監(jiān)控刀具的壽命并能夠及時(shí)更換已經(jīng)到壽命的刀具，刀具的破損檢測(cè)功能能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)損壞的刀具并報(bào)警。另外，大批量生產(chǎn)中由于刀具磨損或者損壞帶來(lái)的加工零件的尺寸波動(dòng)甚至**差會(huì)造成零件報(bào)廢，因此，在自動(dòng)加工單元中還要配備工件精密測(cè)量裝置，隨時(shí)對(duì)工件的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行檢測(cè)，并把測(cè)量結(jié)果送回到NC進(jìn)行比較，并根據(jù)結(jié)果對(duì)程序或者刀具進(jìn)行補(bǔ)償，保證了零件加工精度的穩(wěn)定性。還可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判定工件是否合格，并及時(shí)對(duì)不合格的工件進(jìn)行處理以免其進(jìn)入下道工序。

? ? ??由以上自動(dòng)化單元和裝置組成的自動(dòng)化車(chē)間或者工廠，如果再加上信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的自動(dòng)化，可以組成具有較加廣泛意義上的自動(dòng)化工廠。

? ? ??采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以代替人來(lái)從事一些重復(fù)性的工作，尤其是人無(wú)法或者不能完成的任務(wù)，同時(shí)也較大地拓展了人類認(rèn)識(shí)和改造世界的能力，提高了工作效率，保證了產(chǎn)品品質(zhì)。另外自動(dòng)化還可以代替人在惡劣、危險(xiǎn)的環(huán)境中工作，較大地保證了人的生命和健康。

? ? ??因此，機(jī)械加工自動(dòng)化是今后制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，從單機(jī)的自動(dòng)化到單元自動(dòng)化甚至是整條生產(chǎn)線的自動(dòng)化應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。隨著自動(dòng)化的不斷普及和發(fā)展，自動(dòng)化的程度和自動(dòng)化的水平也不斷提高，自動(dòng)化相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)量的增加也會(huì)降低自動(dòng)化的成本，自動(dòng)化將在今后的制造業(yè)中發(fā)揮較大的作用。自動(dòng)化也會(huì)把人從單調(diào)乏味的體力工作中解脫出來(lái)，去從事*三產(chǎn)業(yè)或者從事較加富有創(chuàng)造力的工作中去。

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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 自動(dòng)化單元在大批量生產(chǎn)中的應(yīng)用

  當(dāng)制造業(yè)逐步走出金融危機(jī)的影響，準(zhǔn)備放手大干的時(shí)候，又面臨一場(chǎng)用工荒和人力成本快速上升的雙重考驗(yàn)。制造業(yè)相關(guān)的很多企業(yè)徒有大量的訂單卻無(wú)法招到足夠的人力來(lái)開(kāi)足馬力生產(chǎn)，或者雖然有足夠的人力但是工資卻在不斷上漲，原來(lái)依靠低廉的勞動(dòng)力成本生存的制造企業(yè)，在勞動(dòng)力成本上升的影響下，雖然產(chǎn)量上升但是效益卻在下降，甚至還不如金融危機(jī)階段。 從目前來(lái)看勞動(dòng)力成本的上升不但不會(huì)停止較不會(huì)下降，因此針對(duì)目前的狀