汽車輪轂智能生產線方案論述

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輪轂是汽車行駛和安全性能方面重要的零部件之一，在行駛過程中能夠承受各種負載和高速產生的高溫作用，所以輪轂的制造直接影響汽車的舒適性和穩定性（見圖1、圖2）。

1.生產線方案

（1）生產工序如表1所示。

圖1 輪轂實物

圖2 輪轂零件

（2）總體布局：該條生產線主要是由3臺立車、3臺立式加工中心、2臺六自由度關節機器人及一些配套設備共同組成（見圖3、圖4）。

該生產線具有以下功能：①零件上錯件報警功能，防止人工誤操作。②零件自動檢測，核心尺寸全程監測，不合格零件自動甩出功能。③物料緩沖，保證設備利用率。

表1 生產工序

圖3 生產線三維模擬

另外，還有一套強大的數據處理系統，該系統具有以下功能：①生產線內主要設備運行狀態監控功能。②生產線內主要設備運行參數監控功能。③生產線內主要設備運行故障監控和統計功能。④零件產品質量統計分析功能。⑤刀具壽命管理功能。⑥快速換產程序管理功能。⑦生產線防空運轉報警功能。⑧生產線安全防護功能。⑨車序和立加序相對獨立運轉功能。

（3）生產線運行時序，如圖5所示，其中①為機械手搬運，②為吊車搬運。

2.生產線設備

圖4 生產線布局

圖5 生產線運行時序

圖6

（1）機器人夾持系統。該生產線中機械手采用單工位手爪（見圖6）實現機床的上下料，根據零件加工工藝的要求，采用機械手三指夾外圓。手指由硬指和軟指組成，接觸毛坯面為硬指，接觸成品面為軟指，更能有效的提高夾持力，又不傷害加工后的零件表面。

（2）上料倉、輸料道和棄料道均采用滾筒式料道（見圖7）。上料倉上有上料檢測工位，來準確上料，還可以帶有機械糾錯功能，一個零件上錯報警功能，便于同批次的零件中不能有其他類型的零件（防止人工誤操作）。這就大大的提高了該生產線的利用率。

對于輸料道和棄料道，機器人將經檢測不合格的產品放到棄料道，輸送到棄框中；而檢測合格的產品放到輸料道運送給下一個工位，該輸料道有一個特色就是在輸料道的末端有一個角向定位功能，用它來輔助機器手夾持零件給立加時，使立加更能準確的定位。輸料道的另一個功能能夠適當的儲存來自上一工位的半成品，提高加工效率。

（3）暫存及翻轉工位。關節機器人翻轉工件原理：關節機器人機械手部分自身可以旋轉，只要一個零件支架（見圖8），機械手抓取零件放在支架上，手指松開零件，機械手旋轉180°，位于零件底部，手指夾持零件，機械手抓取零件交給下道工序的機床加工（需要注意翻轉時避免與支架干涉），同時翻轉工位可以作緩存工位。

圖7 料倉

（4）清洗機采用的是工業用優質通過負載型MCCS-3000H（見圖9），它可以實現清洗的全自動化，提高效率。

（5）檢測機。該生產線具有零件自動檢測功能，對核心尺寸全程檢測，不合格零件自動甩出。設備采用的是測控式輪轂在線全自動綜合測量儀（見圖10）。

圖8 翻轉支架

圖9

圖10 測量儀

（6）外圍防護。整個自動生產線采用全防護的形式，以保障生產線的安全生產。外圍防護采用“鈑金框架＋鐵絲網”的形式（見圖11），并配備維護門，用于對自動線的維護。

（7）機器人選型。采用166kg關節機器人（見圖12、圖13），其工作半徑2 654m，手腕部可搬運質量166kg，重復定位精度: ±0.1mm。

3. 生產線年產量計算

計算方法描述：根據年工作時間工作日250天，每天16h，設備利用率85%，可得出每年的實際工時（見表2）。

根據生產綱領和單件循環時間，可計算出完成這些工件，需要消耗多少工時。用消耗工時除以上表中的年均實際工時，即可得出所需要的生產線數量（見表3，單件循環時間為單件加工時間與機械手上下料時間之和）。

4.結語

圖11 外圍防護應用

圖12 關節機器人

圖13 動作范圍示

表 2

表3

此種輪轂智能生產線的規劃布局，打破了傳統的輪轂制造模式。從輪轂的上料、加工、檢測、清洗及下料，到輪轂自動生產線配置軟件系統，柔性配套。每一個環節，都作了精細的規劃。配置的生產線設備，功能先進，兼容性強，智能化成度高。并且這種智能生產線，可以滿足多種類似輪轂的生產加工。