沈文磊
沈陽精銳數(shù)控機床有限公司 遼寧沈陽 110000
柔性制造技術作為制造領域的核心技術,優(yōu)勢突出,不僅高效,且靈活,目前在諸多領域取得了廣泛的應用,柔性制造技術已逐漸成為精益生產(chǎn)和智能制造的前提和基礎。在汽車行業(yè)中,柔性化生產(chǎn)主要表現(xiàn)為將平臺化和模塊化生產(chǎn)結(jié)合,并使用最簡單的工裝夾具,充分提高工裝設備的利用率。汽車加工柔性化制造主要通過設備及加工主線實現(xiàn),汽車加工柔性化制造中較為關鍵的是將工裝夾具進行柔性化設計,其設計方式大概有以下幾種:第一,利用氣缸平移定位機構(gòu)進行加工,從而避免了不同規(guī)格型號零部件加工的難度;第二,利用同一支座,將兩組甚至多組定位組件放置于支座上進行加工。人工加工主要通過人工對夾具位置進行確認,而自動生產(chǎn)線中,主要通過信號檢測就可以判斷夾具的位置是否正確。文章從零點定位系統(tǒng)出發(fā),結(jié)合加工柔性化生產(chǎn)做具體介紹[1]。
我國學者阮婷和彭志華早在2016 年就在其研究中指出了零點定位系統(tǒng)在變速器鋁殼體生產(chǎn)線中的應用,并提出零點定位系統(tǒng)主要由工作臺卡盤、護板等構(gòu)成,零點定位系統(tǒng)主要目的是實現(xiàn)工件坐標的精準定位。學者劉志強、王東在2015 年提出零點定位系統(tǒng)的定位塊較多,至少有4 個精度極高的定位塊,且定位塊間的位置公差在φ0.01mm 內(nèi),托盤與工作臺間的重復定位精度可以達到±0.002mm。零點定位系統(tǒng)在實際運行中,夾具被牢牢固定在工作臺上,從而保證位置坐標不變,托盤位于機床外,可以實現(xiàn)裝夾等操作,當工件坐標位置固定時,可直接實現(xiàn)零件加工無需二次找正。零點定位系統(tǒng)有利于提高加工效率和質(zhì)量,將誤差嚴格控制在一定范圍內(nèi),進一步提升加工產(chǎn)品的品質(zhì)[2]。
為保證定位和鎖緊操作的同步進行,可采用通用夾頭的鎖緊模塊。根據(jù)定位原理圖可知,零點定位系統(tǒng)分為三個模塊,1 號模塊是系統(tǒng)零點,2 號模塊是調(diào)節(jié)模塊,3 號模塊則是鎖緊模塊。其中,2 號模塊的調(diào)節(jié)主要是保證重復定位精度,通常將精度控制在±0.002mm 以內(nèi);3 號模塊實現(xiàn)鎖緊功能,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,其最大的作用力約為140000N。
整車生產(chǎn)的柔性線主要采用組合式定位夾具。其中,一臺轎車的車身總成夾具有四個模塊,前段夾具包含1、2 模塊,后段夾具包含3、4 模塊。
通過預裝將轎車的下車體、左右側(cè)圍總成后以及后橫梁和頂蓋前拼接后,再調(diào)節(jié)滾床高度,將滑撬進車體結(jié)構(gòu)內(nèi)。在滾床的過程中,車身通過滑撬從預拼工位到達合并工位,感應器對滑撬的位置移動作出感應后,滾床開始下降,由此白車身自動落入主拼工位。夾具的四個模塊主要通過換槍盤和機器人連接。柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的機械臂將將模塊1、2 與上端的兩個零點定位系統(tǒng)進行組合,使它們組成一個整體。模塊1、2 組合后,同時進行下降和上升操作,當操作高度到位后,則1、2 模塊會與下方的4 個零點定位系統(tǒng)結(jié)合,通過鎖緊功能將其固定到定位夾板上。
圖1 夾具運行系統(tǒng)
零點定位系統(tǒng)具有多個優(yōu)點,特別是在組合式夾具應用方面,其優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面:第一,將專用夾具進行拆分,將原來的夾具分為兩個部分,避免了單個夾具重量過大,并且固定效果明顯提高,通過機器人實現(xiàn)切換,極大的提高了切換效率,結(jié)合多車型柔性生產(chǎn)系統(tǒng),使得整個生產(chǎn)線切換更加簡便。第二,單一模塊進行拆分后體積變小,存儲空間也相應減少,使生產(chǎn)廠的場地變得更加富余。第三,很好的降低了成本??紤]到零點定位的特殊優(yōu)勢,還要加強車體自身的零件精度以及定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性,才能更好的發(fā)揮作用[3]。
結(jié)合零點定位系統(tǒng),實現(xiàn)機器人與數(shù)控機床的有機結(jié)合,實現(xiàn)全自動的柔性加工件生產(chǎn)線,能極大的簡化工作流程,提高工作效率,使零件加工的各個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)自動化[4]。零點定位系統(tǒng)在柔性生產(chǎn)線中優(yōu)勢突出,在實際應用中要充分發(fā)揮其優(yōu)勢,幫助企業(yè)實現(xiàn)更好更快的發(fā)展,提升企業(yè)生產(chǎn)效率,實現(xiàn)批量生產(chǎn)和精準生產(chǎn),從而幫助企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。