毛現(xiàn)艷

（青島職業(yè)技術學院， 山東 青島 266555）

引言

中國制造2025，智能制造為主攻方向，以智能車間為核心的生產(chǎn)過程智能化逐漸成為制造業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動、轉(zhuǎn)型升級的基礎[1]。而數(shù)字化工廠技術的個性化、數(shù)字化的智能生產(chǎn)模式，是實現(xiàn)智能制造的必經(jīng)之路?；诖?，本文以智能制造為切入點，以生產(chǎn)摩托車車輪為引例，通過引用建立數(shù)字化工廠技術的Visual One 虛擬仿真系統(tǒng)，設計開發(fā)一套完整的摩托車車輪的智能制造生產(chǎn)線，并進行仿真測試驗證。

1 智能生產(chǎn)線整體設計

該摩托車車輪智能生產(chǎn)線設計的工作流程及工位安排如圖1 所示。整個工廠劃分為3 個工位，其智能生產(chǎn)線用于生產(chǎn)摩托車制動盤、摩托車車輪墊片、摩托車輪轂、摩托車傳動裝置等配件，再進行裝配及緊固作業(yè)，并經(jīng)焊接、噴涂，完成車輪制造，最終碼垛入庫。利用Visual One 數(shù)字化虛擬仿真系統(tǒng)設計[2]。

2 工位設計及工藝流程

2.1 工位1 場景設計及工藝流程仿真

工位1 場景設計的布局圖，如圖2 所示。

其工藝流程如下：

1）摩托車制動盤生產(chǎn)。左傳送帶送出摩托車制動盤的生產(chǎn)原材料，到達傳送帶末端后，機器人1 將其放入到車床加工成半成品，經(jīng)傳送帶輸出。通過機器人2 將其放置到激光切割機上加工成成品，然后將其放到檢測臺1 上，機器人3 進行吹洗和尺寸檢測（檢測工具檢測成品內(nèi)部最小的6 個孔尺寸及中間孔的尺寸），執(zhí)行完畢后機器人3 將其送入傳送帶，進入裝配1 環(huán)節(jié)。

2）摩托車車輪墊片生產(chǎn)。右傳送帶送出摩托車車輪墊片的生產(chǎn)原材料，到達傳送帶末端后，機器人4將其放入到車床加工成半成品，經(jīng)傳送帶輸出。通過機器人5 將其放置到數(shù)控鉆床上加工成成品，然后將其放到檢測臺2 上，機器人6 進行吹洗和尺寸檢測（檢測工具檢測成品內(nèi)部所有孔圓尺寸），執(zhí)行完畢后等待進入裝配1 環(huán)節(jié)。

3）裝配1：摩托車制動盤與摩托車車輪墊片的裝配。導軌機器人1 分別將摩托車制動盤與摩托車車輪墊片放到裝配臺1 上進行裝配。

4）產(chǎn)生摩托車輪轂工位3 的傳送帶上自動生成輪轂和托板，經(jīng)過傳送帶篩選，輪轂向左支路輸送，等待進入裝配2 環(huán)節(jié)。

5）裝配2：半成品與摩托車輪轂的裝配。導軌機器人1 分別將裝配1 后的半成品與摩托車輪轂放到裝配臺2 上進行裝配。

6）緊固作業(yè)。裝配2 完成后，導軌機器人1 用車輪緊固工具進行緊固作業(yè)。

2.2 工位2 場景設計及工藝流程仿真

工位2 場景設計的布局圖如圖3 所示。

其工藝流程如下：

1）摩托車傳動裝置生產(chǎn)。左傳送帶送出摩托車傳動裝置的生產(chǎn)原材料，到達傳送帶末端后，機器人7將其放入到車床加工成半成品，經(jīng)傳送帶輸出。通過機器人8 將其放置到數(shù)控鉆床上加工成成品，然后機器人9 將其放到檢測臺3 上進行吹洗和尺寸檢測（檢測工具檢測成品內(nèi)部所有孔圓尺寸），執(zhí)行完畢后導軌機器人2 將其送入到裝配3 環(huán)節(jié)。

2）摩托車制動盤生產(chǎn)。右傳送帶送出摩托車制動盤的生產(chǎn)原材料，到達傳送帶末端后，機器人10 將其放入到車床加工成半成品，傳送帶輸出，通過機器人11 將其放置到激光切割機上加工成成品，然后將其放到檢測臺4 上，機器人12 進行吹洗和尺寸檢測（檢測工具檢測成品內(nèi)部最小的6 個孔尺寸及中間孔的尺寸）, 執(zhí)行完畢后導軌機器人2 將其送入到裝配3環(huán)節(jié)。

3）裝配3：摩托車傳動裝置與工位1 裝配完成后的半成品裝配。導軌機器人2 將摩托車傳動裝置與工位1 裝配完成后的半成品進行裝配。

4）裝配4：摩托車制動盤與裝配3 后的半成品裝配。導軌機器人2 將摩托車制動盤與裝配3 后的半成品進行裝配。

5）緊固作業(yè)。裝配3 完成后，導軌機器人2 用車輪緊固工具進行緊固作業(yè)，完成后經(jīng)傳送帶輸出。

2.3 工位3 場景設計及工藝流程仿真

工位3 場景設計的布局圖如圖4 所示。

其工藝流程如下：

1）裝配體的焊接。導軌機器人3 將裝配體放置在定位器1 上，并利用焊槍工具進行焊接。完成焊接作業(yè)后，將裝配體送回傳送帶，繼續(xù)完成后期工作。

2）裝配體的噴涂。導軌機器人4 將焊接后的裝配體放置在定位器2 上，并利用噴槍工具進行噴涂。完成噴涂作業(yè)后，此時生產(chǎn)車輪成品加工完成。

3）生產(chǎn)托板。該工位中的傳送帶自動生成輪轂和托板，經(jīng)過傳送帶篩選，托板往下支路輸送，進行碼垛準備。

4）車輪碼垛。機器人14 將成品進行碼垛。

5）車輪入庫。機器人14 將碼垛好的托板送至右側(cè)的傳送帶上，由入庫系統(tǒng)將其放入至成品倉庫中。

3 智能生產(chǎn)線仿真實現(xiàn)

采用Visual One 虛擬仿真系統(tǒng)建立摩托車車輪的生產(chǎn)線布局，并按照3 個工位的設計工藝流程進行運動仿真操作，完成整個智能生產(chǎn)線的生產(chǎn)車輪仿真過程[3-4]。通過對集成工藝模型、過程模型和生產(chǎn)系統(tǒng)于一體的數(shù)字化工廠虛擬建模方法進行仿真分析和仿真驗證，該設計方案可以實現(xiàn)摩托車車輪的全自動智能生產(chǎn)過程，該設計方案可行。

4 結語

通過建立生產(chǎn)線布局，設計生產(chǎn)摩托車車輪的工藝流程，并利用Visual One 虛擬仿真系統(tǒng)對車輪的生產(chǎn)過程進行仿真測試。通過仿真驗證，證明生產(chǎn)車輪的智能制造生產(chǎn)線的設計方案可行，這將具有一定的理論意義和實踐意義。

1）以摩托車車輪智能化生產(chǎn)線為例，進行數(shù)字化設計與虛擬仿真，對摩托車車輪生產(chǎn)行業(yè)的智能化生產(chǎn)線的設計、改造，提供實際操作借鑒。

2）利用數(shù)字化工廠的虛擬仿真軟件，實現(xiàn)了對真實生產(chǎn)的虛擬規(guī)劃和仿真研究，為企業(yè)實現(xiàn)其他產(chǎn)品智能制造生產(chǎn)線的設計與開發(fā)，提供理論指導和參考。