■沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司沈陽(yáng)第一機(jī)床廠 （遼寧 111041） 郭秀英

FMS智能化自動(dòng)線的推出

■沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司沈陽(yáng)第一機(jī)床廠 （遼寧 111041） 郭秀英

摘要：針對(duì)機(jī)床行業(yè)需求大的自制零件——軸承座現(xiàn)有的傳統(tǒng)工藝、產(chǎn)能、管理及采用自動(dòng)線后工藝、產(chǎn)能及管理等方面的分析，推出新研制的智能化自動(dòng)線，顯示出智能化自動(dòng)線的優(yōu)點(diǎn)，旨在推廣智能化自動(dòng)線。

近幾年，隨著國(guó)內(nèi)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、人力成本的不斷上升，自動(dòng)加工生產(chǎn)線以其可顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本和優(yōu)化管理模式等優(yōu)勢(shì)開始在國(guó)內(nèi)獲得認(rèn)知，下面就介紹一條用于加工機(jī)床行業(yè)需求大的自制零件——軸承座的智能化自動(dòng)線。

分析對(duì)比

1. 用于軸承座加工的傳統(tǒng)工藝

機(jī)床行業(yè)需求大的自制零件——軸承座如圖1所示，現(xiàn)有的傳統(tǒng)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(tái)設(shè)備、多名操作者完成機(jī)加工，然后還要進(jìn)行檢查，打標(biāo)等，效率低，物流長(zhǎng)，管理人員多；占地面積大，勞動(dòng)力成本高。由于多次裝夾、基準(zhǔn)不統(tǒng)一以及人為的因素，致使零件質(zhì)量及穩(wěn)定性差，不僅給后序裝配帶來(lái)一定修配工作，也影響了機(jī)床的精度及絲杠的壽命。

圖1

2. 用于軸承座加工的自動(dòng)線工藝

軸承座自動(dòng)線主體構(gòu)成：1臺(tái)數(shù)控車床、2臺(tái)立式加工中心、1套桁架機(jī)械手和1套總控系統(tǒng)。輔助設(shè)備：翻轉(zhuǎn)站、上料裝置、校正裝置、測(cè)量機(jī)、打標(biāo)機(jī)、下料料道、防護(hù)、外部顯示器、上位機(jī)及生產(chǎn)線看板，如圖2所示。

軸承座自動(dòng)線滿足軸承座由毛坯料開始上線，完成全部加工、測(cè)量及打標(biāo)，以成品下線，期間不需要人為干預(yù)。可采集、存儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié)信息，監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程。為確保自動(dòng)線的加工精度，消除自動(dòng)線精加工前各個(gè)環(huán)節(jié)的誤差，在精加工前設(shè)置校正裝置，提高了自動(dòng)線的性能。配測(cè)量機(jī)：所得數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，可以根據(jù)用戶要求進(jìn)行分組，針對(duì)不同組別零件系統(tǒng)可以執(zhí)行不同的操作，判斷不合格品的工件是否可以修復(fù)；數(shù)據(jù)可傳入上位機(jī)，用于零件質(zhì)量分析。配打標(biāo)機(jī)：光纖打標(biāo)機(jī)在精加工后零件側(cè)面打上零件特征編碼，打標(biāo)完成后輸出電信號(hào)，數(shù)據(jù)可傳入上位機(jī)，用于零件統(tǒng)計(jì)分析。

3. 質(zhì)量對(duì)比

傳統(tǒng)工藝由于多次裝夾、基準(zhǔn)不統(tǒng)一以及人為的因素，致使零件質(zhì)量及穩(wěn)定性差。抽查100件軸承座得知：其合格率為93%；而自動(dòng)線工藝，排除了上述因素，產(chǎn)品的合格率可達(dá)99%。傳統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)列舉如表1所示。自動(dòng)線工藝數(shù)據(jù)列舉如表2所示。

4. 產(chǎn)能對(duì)比

通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算得知：傳統(tǒng)工藝單件單機(jī)最長(zhǎng)耗時(shí)（含輔助時(shí)間）2 250s，自動(dòng)線工藝單件單機(jī)最長(zhǎng)耗時(shí)（含輔助時(shí)間）790s，按每年工作250天，每天16h，設(shè)備利用率85%計(jì)算：效率提高2.85倍（見表3）。

5. 成本對(duì)比

通過(guò)對(duì)設(shè)備的投入、所用人員工資、耗用能量、管理費(fèi)用、設(shè)備折舊、產(chǎn)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?。▎挝唬簃m）

表3

表4　（單位：元）

6. 管理模式對(duì)比

采用傳統(tǒng)工藝流程，需人工統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量、刀具壽命、合格品率、設(shè)備利用率、設(shè)備的故障率等等，數(shù)據(jù)的獲取、傳遞、保存、享用均不便，不利于指導(dǎo)生產(chǎn)、管理生產(chǎn)。采用自動(dòng)線工藝流程，通過(guò)總控系統(tǒng)、外部顯示器、上位機(jī)及生產(chǎn)線看板等等配置，優(yōu)化了管理模式。

自動(dòng)線的性能

1.總控系統(tǒng)

目前，桁架式自動(dòng)生產(chǎn)線的機(jī)械手一般均采用PLC控制，機(jī)床則采用獨(dú)立的數(shù)控系統(tǒng)控制。本條自動(dòng)線的最大特點(diǎn)：選用西門子840Dsl一套控制系統(tǒng)控制整條自動(dòng)線的運(yùn)作。如圖3所示，其優(yōu)勢(shì)：通信方式靈活，易于與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，便于管理；有利于復(fù)雜工藝流程編寫； 編程方式靈活。

一套控制系統(tǒng)的全柔性，可統(tǒng)一程序管理，實(shí)現(xiàn)個(gè)體單元的程序共享，程序之間可直接調(diào)用、啟動(dòng)、中斷，使生產(chǎn)線的工藝流程更加靈活，實(shí)現(xiàn)全柔性。根據(jù)不同的零件，自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的加工程序、匹配相應(yīng)的加工參數(shù)，進(jìn)行柔性加工。

2. 外部顯示器、上位機(jī)

設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)控工作臺(tái)，其上設(shè)有外部顯示器，內(nèi)部有兩臺(tái)性能高的工業(yè)級(jí)服務(wù)器——上位機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，能夠?qū)崿F(xiàn)整條生產(chǎn)線設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視和控制，以及用于機(jī)床的狀態(tài)維護(hù)和數(shù)據(jù)管理等功能。監(jiān)控系統(tǒng)采用前沿的網(wǎng)頁(yè)式設(shè)計(jì)，通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)或者是互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)生產(chǎn)線狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3. 生產(chǎn)線看板

在自動(dòng)線上方懸掛一臺(tái)液晶電視機(jī)，作為生產(chǎn)線看板（見圖4），用于實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)線的生產(chǎn)狀態(tài)、原料狀態(tài)、質(zhì)量狀況以及設(shè)備狀況等生產(chǎn)數(shù)據(jù)。根據(jù)看板上提供的信息，工人可以更加有效地進(jìn)行具體工作；工段長(zhǎng)還可以從看板上監(jiān)測(cè)生產(chǎn)狀態(tài)、物料處理及設(shè)備運(yùn)行狀況。

圖3

圖4

4. 智能化體現(xiàn)

（1）可顯示內(nèi)容：①工件信息可顯示內(nèi)容：零件圖樣、加工工藝、加工工件數(shù)量、合格品數(shù)量、廢件數(shù)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(guò)三維畫面可直接反映出來(lái)。③刀具信息可顯示內(nèi)容：每把刀具數(shù)量統(tǒng)計(jì)、刀具種類數(shù)量統(tǒng)計(jì)、刀具總數(shù)統(tǒng)計(jì)（刀塔上把合刀具數(shù)量）、每把刀具壽命統(tǒng)計(jì)（刀片）、每把刀具壽命管理統(tǒng)計(jì)（人工輸入）及刀具壽命管理（自動(dòng)提醒換刀、使用時(shí)間顯示）。④生產(chǎn)線性能分析可顯示內(nèi)容：生產(chǎn)線整體開工率，程序運(yùn)行時(shí)間/開機(jī)時(shí)間的百分比；生產(chǎn)線整體故障率（所有設(shè)備報(bào)警的統(tǒng)計(jì)）；合格品率（Cp值分析法）。⑤上位機(jī)與測(cè)量機(jī)連接，顯示測(cè)量機(jī)的檢測(cè)內(nèi)容。上位機(jī)畫面與外置顯示器連接，點(diǎn)擊后可直接顯示上訴內(nèi)容。

（2）報(bào)警：潤(rùn)滑報(bào)警、注油提示（機(jī)械手、主機(jī)）；切削液（液位報(bào)警、更換報(bào)警及切削液注入時(shí)間等人工輸入）；液壓站的溫度報(bào)警、液位報(bào)警及液壓油更換報(bào)警（液壓油注入時(shí)間，需人工輸入）；設(shè)備維護(hù)含月維護(hù)報(bào)警（內(nèi)容可輸入）、年維護(hù)輸入（內(nèi)容可輸入）；刀具破損報(bào)警。

（3）可監(jiān)控內(nèi)容：各個(gè)點(diǎn)狀態(tài)均檢測(cè)，如刀具狀態(tài)、程序管理、報(bào)警信息、加工現(xiàn)狀、各設(shè)備效率等。相關(guān)人員只需打開瀏覽器通過(guò)局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)連接到自行研發(fā)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，按照不同的管理權(quán)限，可對(duì)整條自動(dòng)線依據(jù)各自職能實(shí)現(xiàn)加工程序的遠(yuǎn)程傳輸、生產(chǎn)線狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和遠(yuǎn)程故障診斷。

（4）生產(chǎn)線的自適應(yīng)性：測(cè)量機(jī)的配備實(shí)現(xiàn)了對(duì)零件關(guān)鍵部位的在線測(cè)量，測(cè)得的數(shù)據(jù)與上位機(jī)時(shí)時(shí)通信，對(duì)零件的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控和調(diào)整。

（5）分析統(tǒng)計(jì)界面：各設(shè)備報(bào)警及故障統(tǒng)計(jì)、各設(shè)備報(bào)警故障排除時(shí)間統(tǒng)計(jì)（人工輸入）。

（6）其他功能：具有短信智能發(fā)送功能，當(dāng)機(jī)床有故障或需要定時(shí)維護(hù)時(shí)，能夠“主動(dòng)”發(fā)送短信給相關(guān)人員，進(jìn)行及時(shí)提醒。

結(jié)語(yǔ)

從上述可見，軸承座自動(dòng)線具有極高的智能化，可有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本和優(yōu)化管理模式。

軸承座自動(dòng)線的成功開發(fā)，對(duì)行業(yè)內(nèi)部來(lái)講，將為機(jī)床產(chǎn)量的提高提供生產(chǎn)能力儲(chǔ)備，同時(shí)為軸承座的標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化提供平臺(tái)；對(duì)國(guó)外而言，可展示我國(guó)擁有完整智能化生產(chǎn)線制作能力，可快速而有效地服務(wù)用戶市場(chǎng)，起到自動(dòng)線示范應(yīng)用作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁昌鑫，賈延綱，陳孝.工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（3）：74-77.

收稿日期：（20141105）