FMS智能化自動線的推出

■沈陽機床股份有限公司沈陽第一機床廠 （遼寧 111041） 郭秀英

FMS智能化自動線的推出

■沈陽機床股份有限公司沈陽第一機床廠 （遼寧 111041） 郭秀英

摘要：針對機床行業需求大的自制零件——軸承座現有的傳統工藝、產能、管理及采用自動線后工藝、產能及管理等方面的分析，推出新研制的智能化自動線，顯示出智能化自動線的優點，旨在推廣智能化自動線。

近幾年，隨著國內制造業的產業升級和戰略轉型、人力成本的不斷上升，自動加工生產線以其可顯著提高產品質量、提高生產率、降低成本和優化管理模式等優勢開始在國內獲得認知，下面就介紹一條用于加工機床行業需求大的自制零件——軸承座的智能化自動線。

分析對比

1. 用于軸承座加工的傳統工藝

機床行業需求大的自制零件——軸承座如圖1所示，現有的傳統工藝模式是分散加工，需立式銑床、磨床、鏜床、鉆床及臥式加工中心等多臺設備、多名操作者完成機加工，然后還要進行檢查，打標等，效率低，物流長，管理人員多；占地面積大，勞動力成本高。由于多次裝夾、基準不統一以及人為的因素，致使零件質量及穩定性差，不僅給后序裝配帶來一定修配工作，也影響了機床的精度及絲杠的壽命。

圖1

2. 用于軸承座加工的自動線工藝

軸承座自動線主體構成：1臺數控車床、2臺立式加工中心、1套桁架機械手和1套總控系統。輔助設備：翻轉站、上料裝置、校正裝置、測量機、打標機、下料料道、防護、外部顯示器、上位機及生產線看板，如圖2所示。

軸承座自動線滿足軸承座由毛坯料開始上線，完成全部加工、測量及打標，以成品下線，期間不需要人為干預。可采集、存儲各個環節信息，監控生產過程。為確保自動線的加工精度，消除自動線精加工前各個環節的誤差，在精加工前設置校正裝置，提高了自動線的性能。配測量機：所得數據經計算機處理，可以根據用戶要求進行分組，針對不同組別零件系統可以執行不同的操作，判斷不合格品的工件是否可以修復；數據可傳入上位機，用于零件質量分析。配打標機：光纖打標機在精加工后零件側面打上零件特征編碼，打標完成后輸出電信號，數據可傳入上位機，用于零件統計分析。

3. 質量對比

傳統工藝由于多次裝夾、基準不統一以及人為的因素，致使零件質量及穩定性差。抽查100件軸承座得知：其合格率為93%；而自動線工藝，排除了上述因素，產品的合格率可達99%。傳統工藝數據列舉如表1所示。自動線工藝數據列舉如表2所示。

4. 產能對比

通過統計計算得知：傳統工藝單件單機最長耗時（含輔助時間）2 250s，自動線工藝單件單機最長耗時（含輔助時間）790s，按每年工作250天，每天16h，設備利用率85%計算：效率提高2.85倍（見表3）。

5. 成本對比

通過對設備的投入、所用人員工資、耗用能量、管理費用、設備折舊、產能及納稅等方面（見表4）得知，成本可降67%。

圖2

表1　（單位：mm）

表2　（單位：mm）

表3

表4　（單位：元）

6. 管理模式對比

采用傳統工藝流程，需人工統計產量、刀具壽命、合格品率、設備利用率、設備的故障率等等，數據的獲取、傳遞、保存、享用均不便，不利于指導生產、管理生產。采用自動線工藝流程，通過總控系統、外部顯示器、上位機及生產線看板等等配置，優化了管理模式。

自動線的性能

1.總控系統

目前，桁架式自動生產線的機械手一般均采用PLC控制，機床則采用獨立的數控系統控制。本條自動線的最大特點：選用西門子840Dsl一套控制系統控制整條自動線的運作。如圖3所示，其優勢：通信方式靈活，易于與上位機進行數據交換，便于管理；有利于復雜工藝流程編寫； 編程方式靈活。

一套控制系統的全柔性，可統一程序管理，實現個體單元的程序共享，程序之間可直接調用、啟動、中斷，使生產線的工藝流程更加靈活，實現全柔性。根據不同的零件，自動調用相應的加工程序、匹配相應的加工參數，進行柔性加工。

2. 外部顯示器、上位機

設計一個監控工作臺，其上設有外部顯示器，內部有兩臺性能高的工業級服務器——上位機，通過以太網與現場設備進行數據交換，能夠實現整條生產線設備運行狀態的監視和控制，以及用于機床的狀態維護和數據管理等功能。監控系統采用前沿的網頁式設計，通過無線局域網或者是互聯網，對生產線狀態進行遠程監控。

3. 生產線看板

在自動線上方懸掛一臺液晶電視機，作為生產線看板（見圖4），用于實時顯示生產線的生產狀態、原料狀態、質量狀況以及設備狀況等生產數據。根據看板上提供的信息，工人可以更加有效地進行具體工作；工段長還可以從看板上監測生產狀態、物料處理及設備運行狀況。

圖3

圖4

4. 智能化體現

（1）可顯示內容：①工件信息可顯示內容：零件圖樣、加工工藝、加工工件數量、合格品數量、廢件數量、成品件編碼及廢品件編碼；零件各部位Cp值分析、成品Cp值分析。②加工軌跡可模擬顯示：通過三維畫面可直接反映出來。③刀具信息可顯示內容：每把刀具數量統計、刀具種類數量統計、刀具總數統計（刀塔上把合刀具數量）、每把刀具壽命統計（刀片）、每把刀具壽命管理統計（人工輸入）及刀具壽命管理（自動提醒換刀、使用時間顯示）。④生產線性能分析可顯示內容：生產線整體開工率，程序運行時間/開機時間的百分比；生產線整體故障率（所有設備報警的統計）；合格品率（Cp值分析法）。⑤上位機與測量機連接，顯示測量機的檢測內容。上位機畫面與外置顯示器連接，點擊后可直接顯示上訴內容。

（2）報警：潤滑報警、注油提示（機械手、主機）；切削液（液位報警、更換報警及切削液注入時間等人工輸入）；液壓站的溫度報警、液位報警及液壓油更換報警（液壓油注入時間，需人工輸入）；設備維護含月維護報警（內容可輸入）、年維護輸入（內容可輸入）；刀具破損報警。

（3）可監控內容：各個點狀態均檢測，如刀具狀態、程序管理、報警信息、加工現狀、各設備效率等。相關人員只需打開瀏覽器通過局域網或互聯網連接到自行研發的智能監控系統，按照不同的管理權限，可對整條自動線依據各自職能實現加工程序的遠程傳輸、生產線狀態的遠程監控、產品數據管理和遠程故障診斷。

（4）生產線的自適應性：測量機的配備實現了對零件關鍵部位的在線測量，測得的數據與上位機時時通信，對零件的質量實現在線監控和調整。

（5）分析統計界面：各設備報警及故障統計、各設備報警故障排除時間統計（人工輸入）。

（6）其他功能：具有短信智能發送功能，當機床有故障或需要定時維護時，能夠“主動”發送短信給相關人員，進行及時提醒。

結語

從上述可見，軸承座自動線具有極高的智能化，可有效地提高產品質量、提高生產率、降低成本和優化管理模式。

軸承座自動線的成功開發，對行業內部來講，將為機床產量的提高提供生產能力儲備，同時為軸承座的標準化、產業化提供平臺；對國外而言，可展示我國擁有完整智能化生產線制作能力，可快速而有效地服務用戶市場，起到自動線示范應用作用。

參考文獻：

[1]梁昌鑫，賈延綱，陳孝.工業自動化現狀和發展趨勢[J].上海電機學院學報，2008（3）：74-77.

收稿日期：（20141105）