机械制造工艺自动化下的改良创新

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1生产线工艺的自动化改良问题研究

1.1车间布局中的“人-机-环境”约束问题

生产任务完成于一定的作业空间，而作业空间设计的任务是使机器设备、工装夹具和物料按照操作要求进行合理的空间布局，使人(或机器)工作起来更加迅捷，达到提高企业生产力的目的，这是“机-环境”问题研究的重要方面。对工作空间的合理布局设计是影响车间生产力的一大影响因素，由于厂房有限，任何空余的空间都要有效利用起来，多台机器构成的生产线，在生产效率一定的前提下，布局越为合理紧凑，车间产能越大。企业期望有一种既能很好地完成上下料和进给动作，又能有效节省作业空间，且能良好体现“人-机-环境”和谐统一的操作方式。

1.2工作空间约束下的技改要求

以A公司钣金车间板材冲压生产线为例，生产线共有多工位压力机10台，总占地面积181m2，每台多工位压力机及配套设备空间占地为16.4m2，采用全手工上下料和进给模式，对应操作者共计50名，操作者工作比较拥挤，无专门的人员通道，人员、毛还料、成品的进出极为不便，极易发生安全事故，车间产能较低。对当前板材冲压的生产现状进行技术改造，应主要从生产效率、安全保障、占用空间、资金投入以及工人的劳动环境入手，减少能源和人力浪费。特别是针对釆用全手工上下料方式的企业来说，技术改造有着重要意义。

2自动化生产线工艺设备的创新设计

目前少数大型制造企业自动化程度较高，机器人技术应用于生产线，生产效率较高，但是投入较高，存在不必要的成本浪费，且占用场地和设备较多，维修复杂。较多企业仍釆用较为落后的手工操作方式，这种方式生产效率低且不稳定，不安全因素多，操作人员过多、环境恶劣且劳动强度大，造成了大量的人力资源浪费。以板材冲压生产线为例，板材冲压成形作为一种重要的金属材料塑性加工方法，广泛应用于汽车工业、航天航空、家电生产和包装等工业领域，技术水平的高低直接影响着企业成本和开发新产品的周期。下面以介绍的几种板材冲压上下料自动化设备的设计过程为例，来探讨自动化生产线设备的创新设计思路和过程：

2.1满足工作空间布局约束的伸縮机械手

设计狭义的伸缩臂是指装在挖掘机上的一种工作装置，是由固定臂与移动臂通过伸缩組伸缩力的作用使移动臂伸出及缩回，从而达到更大的工作半径，这种形式的工作装置即为传统伸缩臂。这种传统意义上的伸缩臂虽然理论上可用于组合形式的机械手，但占用空间和重量大，导致设备稳定性差。本文设计了一种气动式折叠伸缩臂，这种折叠伸缩技术如果应用在机械手之中，可最大程度地节省空间，尤其是可成倍缩小进出压力机等设备时的所需空间，且机械手整体滑移时处于缩紧状态，设备稳定性较好。

2.2基于产品质量考虑的板料分离方法

在冲压生产线中，由于板材表面油膜的作用等原因，板材常会互相粘在一起，手工操作方式没有专门的拆垛过程，操作者完全凭手感取料，若双层或多层板材被送入模具，会对设备或模具造成损伤，导致高额维修费，延误生产的连续性。为对取料过程进行双料检测和剔选，首先考虑板材的拆分方法，有机械分离法、磁性分离法、称重分离法、微变形分离法和吹气分离法等，其中高压吹气法和微变形分离法相结合的方式，可以很好的完成板料分离。本文设计一种基于双料检测的板料分离方法，料垛预先进行独立吹气处理，端拾器采用微变形模式，分为动吸盘和静吸盘，并安装有厚度传感器，对抓取板料的厚度进行检测，若为单张厚度，则进行送料处理，若为多张厚度，则说明前面进行的分离操作失败，进行甩料处理，重新抓取。

2.3　柔性生产线中的“积木式”组合设备

当今市场订单呈现多品种、中小批量等特点，导致生产换线频繁，柔性生产线的灵活性和“积木式”的组合形式，能让产品变型过程耗时最少，让生产及早恢复。若干数量的独立设备根据生产现状安装在溜板上，组成“积木式”的组合设备，这样不仅增加了一个整体工作自由度Z5，而且仅需要一个动力源，在独立设备Z5方向同步的前提下，还有效减少了机构动作与控制指令的复杂程度。

3结语

本文对生产线工艺自动化改良中的设备创新进行了工作研究，尝试提出了生产线自动化改造中的几种有效设备与方法：折叠伸缩臂的创新技术充分考虑到了车间布局与生产线产能、工人工作环境的有机协调；基于产品质量的板料分离方法为类似生产线对产品质量的实时监测方法打开了一个新的思路；设备的“积木式”组合方法针对柔性生产线的多品种、中小批量、换线频繁等特点，实现了产品变型生产的灵活。

作者：单策 田洪伟 单位：华晨汽车集团控股有限公司