直梯舾裝件自動化生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計

劉新東 沈立剛 陳世明 詹映龍

摘? ? 要：自動化是制造業(yè)發(fā)展趨勢。本文結(jié)合我司推進標(biāo)準(zhǔn)化舾裝件自動化生產(chǎn)項目，以直梯舾裝件自動化生產(chǎn)為依托，對自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的方案設(shè)計進行總結(jié)，為推進后續(xù)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計提供基礎(chǔ)，同時供行業(yè)內(nèi)推進自動化生產(chǎn)作參考。

關(guān)鍵詞：舾裝件;自動化;生產(chǎn)系統(tǒng);設(shè)計

中圖分類號：TV82? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

Abstract： Automation is the development trend of manufacturing industry. Combined with our companys promotion of standard outfits automation production project， this paper summarizes the research and scheme design of the automation production system based on the automation production of vertical ladder outfits， so as to provide a basis for the design of subsequent automation production system， at the same time provide the reference for the industry to promote automatic production.

Key words： Outfit; Automation; Production system; Design

1? ? 前言

隨著“工業(yè)4.0”、“中國制造2025”和“中船集團建模2.0”等一系列政策的推出，自動化和智能化已成為船舶制造業(yè)的發(fā)展趨勢。在以船體為基礎(chǔ)、舾裝為中心的船舶制造方針下，舾裝件產(chǎn)品交付的及時性、完整性、準(zhǔn)確性對船舶制造的生產(chǎn)組織、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本和周期影響極大。由于船舶舾裝件具有品種多、數(shù)量大、類型復(fù)雜、技術(shù)綜合性較強等特點，使得在舾裝件的生產(chǎn)過程中，人工作業(yè)所占比例較大，舾裝件的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量難以保證。

目前，直梯仍采用人工劃線、手動機械沖剪、裝配、焊接、火工矯正、打磨等傳統(tǒng)工藝制作，效率不高，質(zhì)量無法有效控制。因此，對直梯生產(chǎn)系統(tǒng)進行升級，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，具有重要意義。

2? ? 自動化生產(chǎn)流程設(shè)計

相對手工制作流程，自動化生產(chǎn)流程各階段的產(chǎn)能要求、精度要求、運轉(zhuǎn)流向和效率要求都較高。在設(shè)計時要以產(chǎn)能為基礎(chǔ)，規(guī)劃好流程整體方案，最終形成一套完整的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。

（1）產(chǎn)能方面

以長度4 m直梯為例：每把重量約70 kg，一個月約生產(chǎn)429把，按月工作24天計算，每天需生產(chǎn)18把;按每天8小時工作計算，一把直梯生產(chǎn)周期約為26 min。材料配套、加工、裝配、焊接及后續(xù)處理都需以此為基準(zhǔn)進行設(shè)計，各項生產(chǎn)節(jié)拍一致，保證系統(tǒng)流暢運行。

（2）精度方面

自動焊接設(shè)備允許偏差2 mm以內(nèi)。根據(jù)實際控制成本綜合考慮，對簡單產(chǎn)品控制精度較易實現(xiàn)，可減少昂貴的自動尋位配件;對精度控制難以實現(xiàn)的產(chǎn)品，可增加自動尋位配件。本方案設(shè)計時考慮從加工和裝配精度提升入手，在減少成本同時，提升產(chǎn)品精度和質(zhì)量。

（3）運轉(zhuǎn)流向方面

自動化設(shè)計方案要考慮整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的流向簡單可控，且有效利用場地，預(yù)留維修和處理空間，綜合考慮布局，確保流向簡潔可行。

3? ?自動化生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計

自動化生產(chǎn)系統(tǒng)主要包括：自動上料加工;自動裝配;自動焊接;自動分流系統(tǒng)等。

3.1? 自動上料加工系統(tǒng)

直梯主要使用型材，故只設(shè)計型材自動上料加工系統(tǒng)，包括：

材料存放架;產(chǎn)品送料裝置;沖剪加工設(shè)備;分料傳送裝置。通過借鑒現(xiàn)有自動化設(shè)備，有效降低總體技術(shù)難度，實現(xiàn)型材自動上料、加工及傳輸，結(jié)合制作工序安排矯平、多次加工、傳送。

直梯自動上料加工系統(tǒng)，如圖2所示。

3.2? 自動裝配系統(tǒng)

自動裝配系統(tǒng)一般為柔性設(shè)計方案，目前多為機器人進行柔性裝配。船舶舾裝件種類繁多，全面推行自動裝配難度大、成本高，故本方案將裝配融入焊接系統(tǒng)，采用人工裝配，在不增加成本的基礎(chǔ)上也實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的連貫性，使其有效運行。

3.3? 自動焊接系統(tǒng)

直梯自動焊接系統(tǒng)包括：自動焊接設(shè)備;焊接平臺及夾具兩部分。

通過對性能和價格的綜合分析，目前焊接機器人可實現(xiàn)6軸自由度，且實現(xiàn)批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，而成本比同等定制設(shè)備還低，是目前物美價廉的自動化產(chǎn)品。

根據(jù)自動化設(shè)備配置層級由低到高可分為：剛性自動化設(shè)備、自適應(yīng)控制自動化設(shè)備、智能化自動化設(shè)備。在配置層級方面，目前智能化自動化設(shè)備還不夠成熟且成本過高，對于利潤不高的制造業(yè)不太適用;自適應(yīng)控制自動焊接設(shè)備的糾偏功能成本也較高，且已通過精度管控實現(xiàn)工件精度;因此，采用剛性自動化機械手作為自動焊接設(shè)備。

（2）焊接平臺及夾具設(shè)計

根據(jù)產(chǎn)品需要，寬度有300、350、400三種、長度70%以上范圍在2～4 m，故選取可覆蓋此范圍的多用途夾具工裝，主要設(shè)計要求如下：

（1） 寬度可在300、350、400三檔調(diào)整;

（2） 長度滿足4 m以內(nèi)工件夾緊焊接;

（3） 夾具方便快速夾緊，且對局部變形能有效控制;

（4） 可自動翻轉(zhuǎn)上下側(cè)，滿足焊接工藝要求。

4? ?生產(chǎn)場地設(shè)計

以生產(chǎn)流程為依據(jù)，直梯自動生產(chǎn)系統(tǒng)占地面積為338 m2 （52 m X 6.5 m）。生產(chǎn)場地設(shè)計圖，如圖6所示。

5? ? 結(jié)語

直梯舾裝件自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的實現(xiàn)，一年可生產(chǎn)5000把直梯。相比原來的生產(chǎn)方式（型材加工2人、裝配工2人、焊工2人、打磨工1-2人），改用自動化生產(chǎn)系統(tǒng)后（型材加工1人，裝配1人，焊后處理1-2人），整體效率提升約2倍，每年產(chǎn)值增加40萬元。

因此，直梯舾裝件自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，顯著提升了直梯制作效率和質(zhì)量，減少了人員勞動強度，并利于安全生產(chǎn)。

參考文獻

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