王一迪 孫永鵬

摘 要：我國(guó)剎車(chē)盤(pán)加工制造行業(yè)面臨轉(zhuǎn)型，勞動(dòng)力成本上漲和生產(chǎn)效率提升不暢使得眾廠(chǎng)商對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)有著強(qiáng)烈的需求。沈陽(yáng)機(jī)床剎車(chē)盤(pán)團(tuán)隊(duì)深入剎車(chē)盤(pán)市場(chǎng)端鉆研多年，研發(fā)了一款智能高效的剎車(chē)盤(pán)自動(dòng)加工生產(chǎn)線(xiàn)，該自動(dòng)線(xiàn)基于傳統(tǒng)自動(dòng)線(xiàn)所配的立車(chē)、立加、傳輸機(jī)械手等設(shè)備的基礎(chǔ)上增加了沈陽(yáng)機(jī)床自主研發(fā)的機(jī)內(nèi)識(shí)別、立體倉(cāng)庫(kù)、自動(dòng)引導(dǎo)小車(chē)，整條自動(dòng)線(xiàn)搭載WIS車(chē)間信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的透明化。據(jù)此，簡(jiǎn)述該自動(dòng)線(xiàn)及其智能特征。

關(guān)鍵詞：剎車(chē)盤(pán)；自動(dòng)線(xiàn)；智能制造

中圖分類(lèi)號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.28.092

近年來(lái)剎車(chē)盤(pán)市場(chǎng)穩(wěn)中有升，對(duì)剎車(chē)盤(pán)的產(chǎn)量要求越來(lái)越高，從而對(duì)數(shù)控設(shè)備的需求也越來(lái)越多。由于剎車(chē)盤(pán)行業(yè)加工環(huán)境惡劣，三班倒的制度要求機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)不停歇，并且對(duì)加工效率也有很高的要求，這就對(duì)數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)商提出了很高的要求，如何能夠更好地滿(mǎn)足剎車(chē)盤(pán)生產(chǎn)的加工要求，提高機(jī)床加工過(guò)程中的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，也是各家機(jī)床制造廠(chǎng)商紛紛研究的重點(diǎn)。沈陽(yáng)機(jī)床剎車(chē)盤(pán)團(tuán)隊(duì)深入市場(chǎng)，通過(guò)對(duì)各種問(wèn)題的分析、反饋與總結(jié)，針對(duì)行業(yè)特點(diǎn)研發(fā)了一款智能高效的剎車(chē)盤(pán)自動(dòng)加工生產(chǎn)線(xiàn)。該自動(dòng)線(xiàn)充分顯示了i5智能產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以最大限度的利用有限資源，降低制造成本，提高生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足行業(yè)用戶(hù)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)要求。

1 剎車(chē)盤(pán)自動(dòng)線(xiàn)概述

剎車(chē)盤(pán)就是一個(gè)圓的盤(pán)子，車(chē)子行進(jìn)時(shí)它也是轉(zhuǎn)動(dòng)的，是車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)中一個(gè)很重要的部件，好的剎車(chē)盤(pán)制動(dòng)穩(wěn)定，沒(méi)有噪音，不抖動(dòng)。剎車(chē)盤(pán)毛坯件為鑄件，通常都要經(jīng)過(guò)粗車(chē)、精車(chē)、鉆孔、動(dòng)平衡等工序，目前市場(chǎng)上的剎車(chē)盤(pán)自動(dòng)線(xiàn)主要包含的是精車(chē)序和鉆孔序。

生產(chǎn)實(shí)踐證明，用組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)加工那些需要完成大量工序、尺寸較大和較復(fù)雜的工件，能收到省人、省力、效率高、質(zhì)量好及最佳的經(jīng)濟(jì)效果。目前市場(chǎng)上的組合機(jī)床剎車(chē)盤(pán)自動(dòng)線(xiàn)主要是2臺(tái)車(chē)床+1臺(tái)立加+1臺(tái)機(jī)械手，或是4臺(tái)車(chē)床+1臺(tái)立加+2臺(tái)機(jī)械手這兩種方式來(lái)進(jìn)行排布的。此種排布方式下，車(chē)床每個(gè)加工工序的加工步驟會(huì)較多，而且單機(jī)加工時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，機(jī)械手存在等時(shí)較長(zhǎng)的問(wèn)題，自動(dòng)線(xiàn)節(jié)拍沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)。

針對(duì)上述問(wèn)題，沈機(jī)剎車(chē)盤(pán)團(tuán)隊(duì)采用了如圖1所示的自動(dòng)線(xiàn)排布方式（含2組自動(dòng)線(xiàn)）。其中每組自動(dòng)線(xiàn)包括：i5T6.3智能立式車(chē)床2臺(tái)，i5T6.3雙刀智能立式車(chē)床1臺(tái)，i5M4.2智能立式加工中心1臺(tái)、6軸關(guān)節(jié)機(jī)器人2臺(tái)、上料倉(cāng)1套、下料倉(cāng)1套、中轉(zhuǎn)料倉(cāng)1套、翻面臺(tái)2套。

自動(dòng)線(xiàn)工作時(shí)，經(jīng)過(guò)粗車(chē)的剎車(chē)盤(pán)被從機(jī)械手（或電磁鐵）由料框中拾取，經(jīng)上料料道輸送至6軸機(jī)器人抓取范圍內(nèi)。在加工前，機(jī)械手進(jìn)入機(jī)床內(nèi)將之前已完工的剎車(chē)盤(pán)零件抓取出，待機(jī)床內(nèi)部完成噴吹操作后再將新件放入；一序（三序）加工完成后，機(jī)械手操控剎車(chē)盤(pán)在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上完成換面操作；前兩序加工完成后，剎車(chē)盤(pán)經(jīng)由中轉(zhuǎn)料道輸送至下一機(jī)械手的操控范圍內(nèi)繼續(xù)完成雙刀加攻序和鉆孔加工序。完成鉆工序的剎車(chē)盤(pán)會(huì)被位于兩個(gè)加工島中央的機(jī)械手操控，陸續(xù)完成動(dòng)平衡和檢測(cè)等工序，并最終由位于圖中間的輸出料道退出整個(gè)加工序列。在動(dòng)平衡處設(shè)有人工抽檢料道，對(duì)剎車(chē)盤(pán)進(jìn)行定時(shí)或不定時(shí)的抽樣全檢測(cè)。

該種布局方式使各工序之間的銜接更加完美：一個(gè)剎車(chē)盤(pán)零件的車(chē)削加工分別由3臺(tái)車(chē)床完成，車(chē)床的工序劃分更細(xì)，保證了剎車(chē)盤(pán)加工的穩(wěn)定性；縮短了單機(jī)節(jié)拍，機(jī)械手基本不用等時(shí)，設(shè)備利用率更高。

2 自動(dòng)線(xiàn)總控單元

該剎車(chē)盤(pán)自動(dòng)線(xiàn)采用i5總控單元，這是一款由沈陽(yáng)機(jī)床自主開(kāi)發(fā)，完全擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的控制軟件，軟件基于X86平臺(tái)，采用CNC與UI分離式設(shè)計(jì)。i5總控單元配備12寸液晶全觸摸彩色顯示屏，英特爾i7處理器，1G內(nèi)存，8G固態(tài)硬盤(pán)，集成VGA視頻輸出，USB等常用接口，支持外接鼠標(biāo)及鍵盤(pán)。并且內(nèi)置Ethercat高速數(shù)字總線(xiàn)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口?？墒褂肊thercat高速數(shù)字總線(xiàn)連接IO板卡等i5標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，同時(shí)支持分布式IO方案。使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口可以連接符合i5標(biāo)準(zhǔn)的WIS車(chē)間管理系統(tǒng)，或者通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接入到i5云平臺(tái)。

邏輯運(yùn)動(dòng)控制采用符合國(guó)際電工委員會(huì)IEC61131標(biāo)準(zhǔn)的ST結(jié)構(gòu)文本編程語(yǔ)言，該語(yǔ)言與梯形圖相比，它能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)與邏輯運(yùn)算，編寫(xiě)的程序更加簡(jiǎn)潔緊湊高效。

可以實(shí)現(xiàn)以下主要功能：

（1）顯示各機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)計(jì)時(shí)（加工，空閑，報(bào)警）。

（2）顯示各機(jī)床當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)（加工，等待換料，正在換料）。

（3）顯示機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)（各機(jī)床及料庫(kù)上下料等）。

（4）自動(dòng)線(xiàn)總控界面一鍵啟動(dòng)（該功能需要機(jī)床電氣設(shè)計(jì)符合i5自動(dòng)線(xiàn)接口要求）。

（5）自動(dòng)線(xiàn)總控界面一鍵暫停（該功能需要機(jī)床電氣設(shè)計(jì)符合i5自動(dòng)線(xiàn)接口要求）。

（6）顯示整條線(xiàn)總加工工件數(shù)量。

（7）顯示整條線(xiàn)當(dāng)日加工工件數(shù)量，并可清除。

（8）監(jiān)控與總控交互IO信號(hào)情況。

3 便捷式倉(cāng)儲(chǔ)物流產(chǎn)品的應(yīng)用

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展完善中，倉(cāng)儲(chǔ)管理的重要性已經(jīng)廣泛被政府機(jī)構(gòu)以及企業(yè)所認(rèn)知，并成為眾多企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力戰(zhàn)略的核心。倉(cāng)儲(chǔ)物流產(chǎn)品可以幫助企業(yè)節(jié)約倉(cāng)庫(kù)占地面積，提高作業(yè)效率與管理水平，安全可靠。該自動(dòng)線(xiàn)中的智能倉(cāng)儲(chǔ)物流產(chǎn)品包含巷道式立體倉(cāng)庫(kù)和AGV等產(chǎn)品。

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)主要由立體貨架、巷道堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送設(shè)備、操作控制與管理系統(tǒng)組成，是當(dāng)前最先進(jìn)的倉(cāng)儲(chǔ)形式。使用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可以幫助企業(yè)節(jié)約倉(cāng)庫(kù)占地面積，提高作業(yè)效率與管理水平，安全可靠。

AGV意為“自動(dòng)引導(dǎo)小車(chē) ”，是指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置。能沿規(guī)定路徑行駛，具有安全保護(hù)及稱(chēng)載功能的運(yùn)輸車(chē)。沈機(jī)云科智造分公司自主研發(fā)的AGV分為潛伏式和輥道式兩種類(lèi)型，采用磁條導(dǎo)航。承載范圍從50kg到1000kg可以完全滿(mǎn)足客戶(hù)的需要。

倉(cāng)儲(chǔ)物流流程：自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)接到生產(chǎn)開(kāi)始的指令，將整托盤(pán)待加工的剎車(chē)盤(pán)輸送至雙層AGV的下層，AGV按照規(guī)劃好的路線(xiàn)行進(jìn)至上料臺(tái)處，將托盤(pán)傳送至雙層上料機(jī)構(gòu)，上料機(jī)構(gòu)將托盤(pán)由第二層升舉至首層，由機(jī)械手（或電磁鐵）進(jìn)行抓?。ㄎ。┮苿?dòng)到上料料道，待剎車(chē)盤(pán)完成加工島內(nèi)的全部工序后，再由AGV將裝有成品的托盤(pán)運(yùn)回立體倉(cāng)庫(kù)。

4 WIS——智能車(chē)間信息管理系統(tǒng)

WIS（Workshop information system）車(chē)間信息管理系統(tǒng)是以i5智能工廠(chǎng)為載體，依據(jù)i5智能機(jī)床的互聯(lián)網(wǎng)屬性，以毫秒級(jí)的速度產(chǎn)出工業(yè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可廣泛應(yīng)用于人力、財(cái)務(wù)、生產(chǎn)、制造、營(yíng)銷(xiāo)等各職能部門(mén)，從而為公司管理與商業(yè)運(yùn)營(yíng)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)流、管理流和物流的高度集成，是i5智能工廠(chǎng)的智能管家。

WIS是沈陽(yáng)機(jī)床結(jié)合自身i5智能機(jī)床產(chǎn)品所開(kāi)發(fā)出的一套智能車(chē)間管理系統(tǒng)。提起車(chē)間管理系統(tǒng)，人們往往想到的是MES（生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行系統(tǒng)）。生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行系統(tǒng)，是服務(wù)于制造業(yè)企業(yè)車(chē)間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。1990年生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的概念由美國(guó)率先提出，發(fā)展至今國(guó)外知名企業(yè)應(yīng)用這類(lèi)管理系統(tǒng)已成為普遍現(xiàn)象，這類(lèi)系統(tǒng)在功能上實(shí)現(xiàn)了上層事務(wù)處理和下層實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的集成。

相較于傳統(tǒng)的MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）及ERP（管理信息系統(tǒng)），WIS系統(tǒng)既可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，還可以對(duì)訂單、財(cái)務(wù)等進(jìn)行管理，WIS系統(tǒng)可以有效的掌握生產(chǎn)過(guò)程并安排管理生產(chǎn)計(jì)劃，并且在此過(guò)程中，由于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，避免了人工干預(yù)，可以保證信息的真實(shí)性與實(shí)時(shí)性。

WIS系統(tǒng)可以幫助用戶(hù)更好的管理車(chē)間，可以實(shí)現(xiàn)的功能包括作業(yè)計(jì)劃的實(shí)時(shí)調(diào)度、工單的實(shí)時(shí)下發(fā)、生產(chǎn)能力的動(dòng)態(tài)規(guī)劃等，實(shí)現(xiàn)了管理過(guò)程的數(shù)字化、信息化，從而提高了工廠(chǎng)的管理效率及品質(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)大數(shù)據(jù)積累的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)為智能商業(yè)爆發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)，剎車(chē)盤(pán)智能自動(dòng)加工生產(chǎn)線(xiàn)正是一款符合現(xiàn)代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)潮流的產(chǎn)品，它不僅能在質(zhì)量上和生產(chǎn)效率上滿(mǎn)足客戶(hù)的需要，還可以幫助客戶(hù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)的積累和分析。該產(chǎn)品是沈機(jī)在“智能制造2025”時(shí)期市場(chǎng)變革的代表性產(chǎn)品，是互聯(lián)工廠(chǎng)和互聯(lián)制造的排頭兵。

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