張民敬

【摘 要】隨著工業(yè)發(fā)展的加快，批量生產(chǎn)成為工業(yè)企業(yè)追求生產(chǎn)效率和質(zhì)量的重要手段，自動化生產(chǎn)線作為批量生產(chǎn)的重要技術(shù)設(shè)備是企業(yè)提高市場競爭力的關(guān)鍵所在。隨著我國人工智能技術(shù)水平的不斷提高，催化了自動化生產(chǎn)線的智能化發(fā)展，智能制造系統(tǒng)成為機(jī)械制造設(shè)計(jì)的新興課題。論文通過結(jié)合智能化、自動化這兩大特點(diǎn)詳細(xì)探討了我國自動化智能化加工生產(chǎn)線的特性和模式。

【Abstract】 With the acceleration of industrial development， mass production has become an important means for industrial enterprises to pursue production efficiency and quality. As an important technical equipment for mass production， automatic production line is the key for enterprises to improve their market competitiveness. With the continuous improvement of artificial intelligence technology level in China， the intelligent development of automated production lines has been catalyzed. Intelligent manufacturing system has become a new subject of mechanical manufacturing design. This paper discusses the characteristics and modes of China's automatic intelligent processing line in detail by combining the two main characteristics of intelligence and automation.

【關(guān)鍵詞】生產(chǎn)線;智能化;自動化;特性;模式

【Keywords】production line; intelligence; automation; characteristics; modes

【中圖分類號】TP278 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）02-0162-02

1 自動化加工生產(chǎn)線

所謂自動化加工生產(chǎn)線，指的是將機(jī)器零件放置在由輸送裝置和輔助裝置連接的若干臺機(jī)床上，通過設(shè)備的傳送功能，工件按照設(shè)定的工藝流程通過加工設(shè)備的生產(chǎn)作業(yè)線進(jìn)行加工[1]。自動化加工生產(chǎn)線在流水線的基礎(chǔ)上，增加了自動控制系統(tǒng)，用于控制各臺機(jī)床之間的工件輸送、轉(zhuǎn)位、定位和夾緊以及其他操作動作，是一種按照預(yù)先設(shè)計(jì)的程序自動工作的生產(chǎn)線。

2 智能化自動化生產(chǎn)線的加工流程

不同的加工工件有特定的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求，因此，在加工生產(chǎn)線上的具體加工流程也不相同。但這些只是細(xì)節(jié)上的不同，加工流程的大體框架還是具有相似性的，因此，筆者以串聯(lián)式自動生產(chǎn)線為例，簡要介紹其加工流程。

首先，將上料框從待工作位置移動到工作位置，接著機(jī)械手自動取料并利用傳輸帶將工件送至加工設(shè)備進(jìn)行自動加工，該過程中變位裝置會對工件的傳輸角度進(jìn)行自動調(diào)整，測量工位會對上一步驟加工后的工件尺寸進(jìn)行實(shí)時測量[2]。最

后，生產(chǎn)線末端的機(jī)械手將工件移至下料框。至此，一個工件完成了其自動加工的流程。

3 自動化智能化加工生產(chǎn)線的功能

3.1 常見功能

自動化智能化加工生產(chǎn)線的常見的功能主要包括以下幾點(diǎn)：一是自動加工功能;二是自動上下料和退出功能，指的是上料框和下料框可以自動取料，取料結(jié)束后自動回歸原位待命的功能;三是自動定位和夾緊功能;四是自動清潔功能;五是工件自動傳輸功能;六是干涉性運(yùn)動的互鎖控制，指的是避免相鄰程序、動作之間相互干涉、碰撞的功能，如控制料框移動過程中機(jī)械手不能取料，舊零件未取出前，新零件不得放入等;七是變位功能，即根據(jù)生產(chǎn)需要變化加工裝置的位置;八是緩沖功能，生產(chǎn)線配有中間儲存設(shè)備，可以為工件的輸送進(jìn)行一定的緩沖，用于調(diào)節(jié)各工序節(jié)拍不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的生產(chǎn)事故;九是智能故障診斷功能;十是在線測量和自動補(bǔ)償功能、誤差分析和處理功能[3];十一是參數(shù)自動優(yōu)化功能，即分析零件、刀具、主機(jī)、節(jié)拍等因素，自動優(yōu)化加工參數(shù);十二是工件尺寸的在線測量和自動補(bǔ)償功能、誤差分析和處理功能;十三是自動安排和優(yōu)化生產(chǎn)程序的功能，指的是智能化自動化生產(chǎn)線依照生產(chǎn)總計(jì)劃，自動規(guī)劃、選擇相對最佳的生產(chǎn)安排，如混合加工時的順序安排、出現(xiàn)故障時的臨時加工安排等;十四是與自動線上下位的數(shù)據(jù)自動交換和處理功能，該功能主要用于與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和相關(guān)智能技術(shù)相結(jié)合為工廠實(shí)現(xiàn)信息化、智能化控制和管理。

3.2 自動化智能化加工生產(chǎn)線的功能模塊及其作用

自動化智能化加工生產(chǎn)線包括自動化加工模塊和智能化加工模塊。

一是自動化加工功能，該部分包括自動上下料模塊、數(shù)據(jù)加工模塊、自動定位和夾緊模塊、自動清潔模塊、工件自動轉(zhuǎn)移模塊、中間存儲模塊，這六大模塊構(gòu)成了自動化加工生產(chǎn)線的主體[4]。其中，數(shù)控加工模塊由若干臺數(shù)控加工主機(jī)組成，主要功能為獨(dú)立對工件進(jìn)行生產(chǎn)加工，是生產(chǎn)線不可或缺的基礎(chǔ)模塊。自動定位和夾緊功能模塊由自動夾具和動力夾緊系統(tǒng)組成，其設(shè)置不受限制，可固定于主機(jī)，也可隨工件移動，該模塊與數(shù)控加工主機(jī)模塊一起構(gòu)成了自動生產(chǎn)線的主體。二是智能化的加工功能，該部分包括對外數(shù)據(jù)交流與處理、自動規(guī)劃和優(yōu)化生產(chǎn)流程、自動優(yōu)化加工參數(shù)、在線測量和自動補(bǔ)償、誤差分析與自動處理、智能化故障診斷，這六大模塊是自動加工生產(chǎn)線向智能化的優(yōu)化發(fā)展[5]。

智能化加工模塊與自動化加工模塊的關(guān)系要明晰，自動化加工模塊是生產(chǎn)線運(yùn)行的前提，也是智能化的前提。智能化加工模塊是生產(chǎn)線的優(yōu)化，幫助生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)智能控制。自動化是生產(chǎn)線需要達(dá)到的主要功能，智能化功能尚未成熟，在具體應(yīng)用中要適當(dāng)，不應(yīng)過度強(qiáng)調(diào)。

4 生產(chǎn)線控制程序設(shè)計(jì)中需要注意的原則和要點(diǎn)

一是順序原則，生產(chǎn)線要按照輸送系統(tǒng)的功能要求設(shè)置正確的操作順序;二是節(jié)拍最小化原則，生產(chǎn)線在運(yùn)行中要盡可能將互不干涉的流程順序重合，從而避免主工序等待輔工序，例如，機(jī)械手從上下料框取料的流程可以和上一工件在加工設(shè)備中的加工流程重合，以避免加工工序等待上下料程序;三是監(jiān)控報警和停機(jī)，如待上料框缺位時、下料框滿位時、氣爪夾持和放置失敗等情況發(fā)生時設(shè)定警報，予以停機(jī)處理，以保證設(shè)備和生產(chǎn)運(yùn)行的安全。

5 自動化智能化生產(chǎn)線尺寸超差的模式分析

在線測量和自動補(bǔ)償及處理是自動加工生產(chǎn)線最主要的智能化功能，這兩種功能有利于提高工件的尺寸精度和質(zhì)量。而尺寸誤差因素分析和處理是在線測量和自動補(bǔ)償處理的關(guān)鍵內(nèi)容之一，分析尺寸超差的因素有利于自動化智能化生產(chǎn)線的安全、高效運(yùn)行，尺寸超差常見的分析模式包括尺寸超差的分析模式和超差狀態(tài)和工件的處理模式兩種，具體如下。

5.1 尺寸超差的分析模式

各種超差因素會對生產(chǎn)線加工工件的尺寸精度產(chǎn)生直接的影響，這些影響主要表現(xiàn)為機(jī)械電氣性能和溫度產(chǎn)生變化。尺寸超差的分析模式就是利用在線測量方式，對指定尺寸進(jìn)行測量、對比和處理，同時通過分析上述超差因素引起的變化，從而得知超差問題所在的一種模式。該模式中存在一些常見的超差因素，如絲杠磨損、夾具磨損、系統(tǒng)參數(shù)變化等，這些因素對生產(chǎn)線造成的誤差影響一般會表現(xiàn)在特定的零件結(jié)構(gòu)、加工狀態(tài)和控制特點(diǎn)上，因此具有一定的規(guī)律可循，可以作為超差分析的輔助依據(jù)[6]。

5.2 超差狀態(tài)和工件的處理模式

尺寸超差的處理程序?yàn)樵诰€監(jiān)測和分析生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)，并與臨界誤差值對比，若監(jiān)測結(jié)果超出臨界值的范圍，那么開始分析導(dǎo)致誤差的原因，觸發(fā)報警裝置，系統(tǒng)予以停機(jī)處理，從而最大限度地降低故障的危害。接著將監(jiān)測數(shù)據(jù)與最大允差比較，大于最大允差的零件要移至專門的超差處理處，未超過最大允差的零件可以正常轉(zhuǎn)移。

程序中提到的臨界誤差值需要設(shè)定在最大允差范圍內(nèi)，其作用為允許自動線由于刀具磨損等不可避免的因素導(dǎo)致的精度下降，也就是允許生產(chǎn)線在存在一定的缺陷的狀態(tài)下仍可照常運(yùn)行。這里要注意臨界誤差值需要綜合分析主機(jī)、刀具、工件材質(zhì)、加工參數(shù)等各種因素，從而保證數(shù)值的準(zhǔn)確性。

6 結(jié)論

綜上所述，智能化是自動化加工生產(chǎn)線的重要發(fā)展方向，智能化自動化生產(chǎn)線具有在線測量和自動補(bǔ)償、自動加工、自動生產(chǎn)規(guī)劃、自動優(yōu)化參數(shù)、智能化故障診斷等功能，對于自動化生產(chǎn)線提高效率、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、減少尺寸誤差具有重要意義。因此，相關(guān)企業(yè)和技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)以自動化為重點(diǎn)，重視生產(chǎn)線的智能化發(fā)展，積極優(yōu)化加工生產(chǎn)線的功能布局和誤差處理模式，使得加工生產(chǎn)線高效、安全地投入生產(chǎn)，為企業(yè)和國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】路甬祥.網(wǎng)絡(luò)智能制造——中國制造的未來[J].MT機(jī)械工程導(dǎo)報，2014（3）：1-2.

【2】張政潑，廉曉明，陳靜，等.全自動生產(chǎn)線輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動化，2014（12）：179-180+189.

【3】幺開宇，幺炳唐.智能化制造技術(shù)和智能化工廠[J].金屬加工：冷加工，2013（7）：29-31.

【4】王鴻博.YL—335A自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)[J].機(jī)械工程與自動化，2009（02）：166-167.

【5】李海標(biāo).自動生產(chǎn)線精確傳輸機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動，2013（04）：17-18.

【6】龍璽宇，高宏力.數(shù)控機(jī)床智能化故障診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2014（03）：21-24.