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        平衡重叉車貨叉架焊接生產(chǎn)線設(shè)計

        2020-11-09 01:49:22馬闖葛暉王仲恒滕紀(jì)云石靜康凱
        工程建設(shè)與設(shè)計 2020年21期
        關(guān)鍵詞:立板貨叉叉車

        馬闖,葛暉,王仲恒,滕紀(jì)云,石靜,康凱

        (中機(jī)第一設(shè)計研究院有限公司,合肥 230601)

        1 命題來源及輸入條件

        1.1 命題來源

        本文主要源自中機(jī)第一設(shè)計研究院有限公司承攬的某叉車公司新建生產(chǎn)廠房的工程設(shè)計任務(wù),其中筆者負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)件車間的工藝設(shè)計。

        1.2 生產(chǎn)任務(wù)

        車間主要負(fù)責(zé)叉車結(jié)構(gòu)件的焊接生產(chǎn),本文所涉及的生產(chǎn)線主要負(fù)責(zé)平衡重式叉車的貨叉架的拼點(diǎn)及焊接生產(chǎn)。年產(chǎn)量為36 000 件,生產(chǎn)性質(zhì)屬于大批量生產(chǎn)。

        本項目焊接所有各種板材及型材零件均為外購,到場后可直接用于拼點(diǎn)焊接,無須進(jìn)行切割及加工工作。

        1.3 工作班次

        根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)及綱領(lǐng),本焊接生產(chǎn)線為三班制生產(chǎn),工藝設(shè)備設(shè)計年時基數(shù)為5 010h,工人設(shè)計年時基數(shù)為第一、二班1 780h,第三班1 445h【1】。相應(yīng)設(shè)備及生產(chǎn)人員也按照三班計算。

        2 主要設(shè)計原則

        本項目設(shè)定的生產(chǎn)規(guī)模較大,相應(yīng)的固定資產(chǎn)投資也會比較高,但項目產(chǎn)品市場的成長是逐步的,所以,為了節(jié)約投資、降低風(fēng)險,在設(shè)備選型時應(yīng)注意分步投資的可行性,同時,需要考慮達(dá)綱年以前生產(chǎn)組織的便利性,整個項目做到一次規(guī)劃、分步實施。

        本項目生產(chǎn)批量大,質(zhì)量要求高,所以盡量選用智能化焊接生產(chǎn)線,并要求焊接機(jī)械手完成焊率為100%,即機(jī)械手完成焊后沒有人工補(bǔ)焊,僅對部分問題焊縫進(jìn)行修補(bǔ)焊接。

        焊接生產(chǎn)線內(nèi)工序間的運(yùn)輸及上下件盡量選用自動輸送線和搬運(yùn)機(jī)械手來完成。大量自動化設(shè)備的選用,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量及一致性、減少用工風(fēng)險,降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)計劃的準(zhǔn)確性以便更好地組織生產(chǎn)。

        焊接工作站設(shè)計時盡量選用雙焊接機(jī)械手,以提高生產(chǎn)效率,控制焊接變形,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

        另外,各焊接生產(chǎn)線均配備小型MES 系統(tǒng),并預(yù)留出與全廠MES 系統(tǒng)的接口,實現(xiàn)智能化,便于智能排產(chǎn)、生產(chǎn)管理,提高產(chǎn)品的可追蹤性和可追溯性。

        3 選用的生產(chǎn)工藝說明

        貨叉架焊接生產(chǎn)工藝流程如圖1 所示。

        圖1 貨叉架焊接生產(chǎn)流程圖

        由于貨叉架具有結(jié)構(gòu)相對簡單、生產(chǎn)工序少、所用零件種類少等特點(diǎn),故本項目采用全自動生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。

        貨叉架中的立板與總成拼在一起后將沒有足夠的空間進(jìn)行滾輪軸焊接,故需要先將立板與滾輪軸焊到一起。本項目選用1 臺焊接工作站配備1 臺抓取機(jī)械手來完成立板與滾輪軸的焊接。首先,機(jī)械手將立板抓取至焊接工裝上并夾緊,再將滾輪軸逐個抓取到裝焊胎上定位并有焊接機(jī)械手進(jìn)行拼點(diǎn)焊接,拼點(diǎn)完成后由焊接機(jī)械手進(jìn)行完成焊,全部焊接完成后由抓取機(jī)械手抓取立板并放置到貨叉架總成來料臺上備用。

        貨叉架總成拼點(diǎn)工位同樣由1 臺焊接機(jī)械手加1 臺抓取機(jī)械手組成,抓取機(jī)械手將子件抓取放置到拼點(diǎn)工裝以后由焊接機(jī)械手進(jìn)行拼點(diǎn)。全部拼點(diǎn)完成后由抓取機(jī)械手將貨叉架總成抓取至?xí)捍婀の坏却偝赏瓿珊浮?/p>

        完成焊焊接工作站由雙工位變位機(jī)和2 臺焊接機(jī)械手組成,2 臺機(jī)械手同時對稱焊接,既能提高生產(chǎn)效率又能有效地控制焊接變形。雙工位變位機(jī)的外側(cè)可以在不影響內(nèi)側(cè)工位焊接過程的同時完成上下件工作,大大提高焊接機(jī)械手的利用率,降低投資及車間使用面積。另外,焊接變位機(jī)配有反變形工裝,以消除焊后校型工序,縮短工藝路線,提高生產(chǎn)效率。

        完成焊后的貨叉架由桁架抓手下件并送至下線緩存工位,緩存冷卻后再由人工進(jìn)行檢查、修補(bǔ)、清理、涂裝前屏蔽等工作。

        4 主要設(shè)計亮點(diǎn)

        4.1 自動化拼點(diǎn)

        本生產(chǎn)線選用抓取機(jī)械手配合焊接機(jī)械手在拼點(diǎn)工裝上實現(xiàn)了自動化拼點(diǎn)工作,機(jī)械手自動抓取零件并定位,實現(xiàn)了無人化的拼點(diǎn)工作。整個過程無人工參與,故可以解放勞動力、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性。

        4.2 自動輸送及上下件系統(tǒng)

        本生產(chǎn)線選用了桁架抓手來實現(xiàn)貨叉架總成由拼點(diǎn)工位到完成焊焊接工作站再到下線緩存工位的運(yùn)輸及完成焊焊接工作站的上下件工作,可以避免對人工的依賴,有效提高線內(nèi)各生產(chǎn)設(shè)備的利用率,從而達(dá)到減少投資、節(jié)省生產(chǎn)面積的效果。

        4.3 雙焊接機(jī)械手焊接

        由于貨叉架結(jié)構(gòu)簡單且完全對稱,故本項目選用了雙機(jī)械手同時焊接的形式,且雙機(jī)械手同時焊接的利用率達(dá)到90%以上,可以有效提高生產(chǎn)效率、提高輔助設(shè)備利用率,同時,還能很好地控制焊接變形并提高生產(chǎn)效率。

        4.4 反變形工裝的選用

        貨叉架的結(jié)構(gòu)特征決定其焊接完成后必然會產(chǎn)生焊接變形,且變形形式及變形量比較穩(wěn)定,于是,本項目選用了反變形工裝,通過反變形夾緊來控制工件變形,待焊接完成退掉工裝后,工件在焊接收縮力的作用下自然伸直,達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量的要求。此技術(shù)的采用減少了焊后校型工序、縮短了工藝流程、減輕了工人的勞動強(qiáng)度、提高了產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性。

        4.5 選用雙工位焊接變位機(jī)

        生產(chǎn)線選用了雙工位變位機(jī),內(nèi)部工位進(jìn)行機(jī)械手焊接,外部工位完成工件的上下件工作,避免了因上下件時間及對上下件設(shè)備的等待而造成的主設(shè)備停機(jī),可以有效地提高焊接機(jī)械手的利用率,從而降低設(shè)備投資、節(jié)約生產(chǎn)面積。

        5 結(jié)語

        本文對平衡重叉車貨叉架焊接生產(chǎn)線進(jìn)行了介紹,設(shè)計過程中采用了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝及設(shè)備。通過對生產(chǎn)線各工序進(jìn)行設(shè)備配置調(diào)整,基本上能夠達(dá)到各生產(chǎn)工序間的工時平衡,提高了各生產(chǎn)設(shè)備的利用率。目前,此項目已進(jìn)入實施階段,達(dá)產(chǎn)后必將大幅提升實施企業(yè)的產(chǎn)能及生產(chǎn)質(zhì)量,同時,降低單臺產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

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