淺析自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

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1、淺析自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 淺析自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 【摘要】自動(dòng)化生產(chǎn)線是通過(guò)控制系統(tǒng)和工件傳送系統(tǒng)，按照生產(chǎn)工藝的步驟來(lái)控制一組自動(dòng)機(jī)床與輔助設(shè)備來(lái)自動(dòng)的進(jìn)行產(chǎn)品整體或者部分的制造的生產(chǎn)系統(tǒng)，也簡(jiǎn)稱為自動(dòng)線。機(jī)械制造業(yè)里的自動(dòng)化生產(chǎn)線最早是在二十世紀(jì)的二十年代左右出現(xiàn)的，在汽車制造工藝中得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展。本文就自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與安裝調(diào)試進(jìn)行闡述與探討。 【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化生產(chǎn)線 設(shè)計(jì) 安裝 調(diào)試 中圖分類號(hào)： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，制造業(yè)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。作為世界工廠的我國(guó)，在生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備

2、的方面上也逐漸的從效率低下的人工生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變?yōu)榧s程度高的自動(dòng)化生產(chǎn)線。這樣一來(lái)，生產(chǎn)效率與質(zhì)量又促使自動(dòng)化生產(chǎn)線不斷的發(fā)展進(jìn)步，而自動(dòng)化生產(chǎn)線的安裝以及調(diào)試的功能也在連續(xù)不斷的開(kāi)展著優(yōu)化和完善的工作。 一、 自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試內(nèi)容 近些年隨著我國(guó)公民生活水平的不斷提高，人們的消費(fèi)水平也在不斷提高，這也增長(zhǎng)了人們對(duì)汽車、家電等工業(yè)制成品的需求。而同樣經(jīng)濟(jì)危機(jī)也同樣在影響著人們的消費(fèi)行為，促使現(xiàn)代工業(yè)改變傳統(tǒng)的粗放型生產(chǎn)模式，而取代的則是自動(dòng)化高效率的精益生產(chǎn)方式?，F(xiàn)代的自動(dòng)化生產(chǎn)方式不但提高了生產(chǎn)效率，也節(jié)約了人力成本，改善了勞動(dòng)條件。現(xiàn)代精益生產(chǎn)、工業(yè)機(jī)器人以及電子控制技術(shù)

3、的高端結(jié)合也促使了自動(dòng)化控制技術(shù)更好的工業(yè)生產(chǎn)中展開(kāi)。本文則通過(guò)實(shí)例簡(jiǎn)要介紹自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中可能產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行舉例，分析，解決。 自動(dòng)化生產(chǎn)線多以全自動(dòng)、半自動(dòng)的形式體現(xiàn)，半自動(dòng)化生產(chǎn)線會(huì)將一部分機(jī)器難以勝任或從成本上考慮并不經(jīng)濟(jì)的的操作由人工代替。以下對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)做以簡(jiǎn)要描述。 通過(guò)這種模擬學(xué)習(xí)，可以鍛煉工作人員的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和安裝調(diào)試的能力，還能提高工作人員的安全意識(shí)，通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)線的模擬學(xué)習(xí)還能滿足自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)核心技能培訓(xùn)的要求，突出技術(shù)的綜合運(yùn)用。 自動(dòng)化生產(chǎn)線的安裝跟調(diào)試與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品使用要求貼合,能夠從實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)出發(fā)，充分考

4、慮了工業(yè)設(shè)計(jì)美學(xué)和安全規(guī)范要求，融合了機(jī)械、氣動(dòng)、電氣、傳感設(shè)備等諸多技術(shù)。 自動(dòng)化生產(chǎn)線的整體結(jié)構(gòu)采用拆裝式跟開(kāi)放式，它具有比較明顯的拆裝的培訓(xùn)功能。可以拆裝到每個(gè)零部件以及細(xì)小的螺絲，這樣就很好的鍛煉了工作人員的熟練操作能力，從而讓他們更快的適應(yīng)工作。自動(dòng)化生產(chǎn)線具有比較強(qiáng)的重組能力，可以根據(jù)不同的工業(yè)需求用不同的模塊進(jìn)行拼裝組合。 二、 自動(dòng)化生產(chǎn)線的組成部分與功能介紹 自動(dòng)化生產(chǎn)線的整體是由十三個(gè)部分組成的。具體分為工料站、加工站以及裝配站，另外還有搬運(yùn)站、成品分揀站、變頻器模塊、電源模塊、PLC模塊，以及按鈕模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊，還配備各種傳感器等、最后還分配

5、有電磁閥以及進(jìn)出口的接口等等。通過(guò)這些部分，自動(dòng)化生產(chǎn)線既可以進(jìn)行生產(chǎn)的上料和加工過(guò)程，還能夠完成分揀、裝配以及運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程。 1 搬運(yùn)站的組成以及具體功能 搬運(yùn)站的主要功能是：搬運(yùn)需要進(jìn)行加工的各種配件。搬運(yùn)站的組成部分一般有伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、機(jī)械零部件、直線導(dǎo)軌，定位以及行程開(kāi)關(guān)，在配備方面包括支架和六自由度的搬運(yùn)機(jī)械手等。 2 工料站的組成以及具體功能 工料站的主要作用是：為自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)活動(dòng)提供原材料。一般是由井式工件庫(kù)、物料臺(tái)、推料氣缸，以及電磁閥、光電傳感器和支架及各種機(jī)械部件組成。 3 加工站的組成以及具體功能 加工站主要作用是：對(duì)

6、工件進(jìn)行鉆孔與切屑的加工工作。一般是由物料臺(tái)以及物料的夾緊裝置和二維運(yùn)動(dòng)裝置組成主體部分，再添加上主軸電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、相應(yīng)的傳感器，刀具以及驅(qū)動(dòng)器、磁性開(kāi)關(guān)、電磁閥、支架、滾珠絲桿等等來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的加工功能。 4 裝配站的組成與功能介紹 裝配站的主要作用是：完成工件的緊合裝配。裝配站有以下幾個(gè)主要的部分：供料單元、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)以及電感傳感器、平面軸承、沖壓裝配單元、磁性開(kāi)關(guān)、光電傳感器、交流伺服電機(jī)跟驅(qū)動(dòng)器、電磁閥、警示燈、支架以及機(jī)械部件。 5 分揀站的組成與功能介紹 分揀站的主要作用是：完成材料的檢測(cè)、分類和入庫(kù)。分揀站由以下幾個(gè)部分組成：變頻器、對(duì)射光纖傳感器

7、、交流減速電機(jī)、磁性開(kāi)關(guān)、傳送帶、調(diào)壓過(guò)濾器、電磁閥、光電、對(duì)射傳感器、旋轉(zhuǎn)氣缸、支架、機(jī)械零部件。 三、確定產(chǎn)品生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)方案 通過(guò)多個(gè)方案對(duì)比，尋找最優(yōu)方案，要求方案簡(jiǎn)單易用，易于實(shí)現(xiàn)，盡可能少的人工操作，并在滿足所有功能工況的前提下考慮成本、效率。確定方案后進(jìn)行生產(chǎn)線的三維模型設(shè)計(jì)及模擬仿真，繪制二維工程圖。 （1）根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定生產(chǎn)線的傳送方式及零部件的上下料方式。常用的主要有倍速鏈輸送，皮帶輸送，轉(zhuǎn)盤(pán)輸送，滾輪輸送，振動(dòng)盤(pán)供料，機(jī)械手供料等；其次需要確定產(chǎn)品的分隔與換向，通常在工位上需要安裝或檢測(cè)零件時(shí)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分隔且脫離傳送并進(jìn)行精確定位，以實(shí)現(xiàn)在沒(méi)

8、有其他外力干擾的情況下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裝配、加工、檢測(cè)。而產(chǎn)品的換向分為X、Y、Z三個(gè)自由度方向的變換，可通過(guò)轉(zhuǎn)向氣缸、分度盤(pán)、凸輪分度器及特定機(jī)械工裝來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能。分隔過(guò)程中由于各工位節(jié)拍不一致，會(huì)有等待現(xiàn)象，如果等待過(guò)長(zhǎng)需要設(shè)計(jì)暫時(shí)存料的料垛。 （2）對(duì)于涉及到多個(gè)型號(hào)產(chǎn)品的自動(dòng)化裝備線需要考慮增加快換工裝，對(duì)于日后更新新產(chǎn)品來(lái)說(shuō)不僅可以節(jié)省生產(chǎn)成本，還可以快速反應(yīng)產(chǎn)品的需求，以減少庫(kù)存，降低累積成本。快換工裝通過(guò)定位銷及銷套來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。 （3）繪制氣動(dòng)原理圖，確定各工位的舉升、夾緊、直線運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等方案后，需要依工作站的運(yùn)行方式繪制氣動(dòng)原理圖，對(duì)于舉升等受重力因素影響或在

9、緊急停電停氣的情況下禁止工裝運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合需要在氣動(dòng)元件進(jìn)出氣口增加氣控單向閥，同樣閥片需要選擇三位五通中泄閥，這樣可以避免在停電停氣的情況下氣動(dòng)元件誤操作造成危險(xiǎn)。 （4）繪制現(xiàn)場(chǎng)工藝布局圖，依照產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，確定產(chǎn)品裝配的各工位后，需要依照現(xiàn)場(chǎng)情況合理布局各工位位置，繪制現(xiàn)場(chǎng)工藝布局，將各個(gè)工位有序的串聯(lián)或并聯(lián)到一起。同時(shí)需要依據(jù)客戶需要布局現(xiàn)場(chǎng)氣源氣路、電控線槽等的走線方式，大致分為地面線槽布線和橋架上布線，需要計(jì)算氣管、電線、線槽等的有效長(zhǎng)度，在采購(gòu)時(shí)通常需預(yù)留10%，以避免在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不能有效利用出現(xiàn)短缺。 （5）設(shè)計(jì)原則，在滿足功能的前提下，需要考慮人工操作舒適化

10、，工藝步驟最少化，設(shè)計(jì)過(guò)程最簡(jiǎn)化，設(shè)計(jì)成本最小化。通常設(shè)計(jì)過(guò)程中需要采購(gòu)的定位銷、銷套、把手、傳感器、plc等外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件盡量統(tǒng)一，便于統(tǒng)一管理、互換，且美觀。 （6）特殊專機(jī)應(yīng)用，對(duì)于擰緊螺釘需要采購(gòu)專用的擰緊槍；鉚接鉚釘用專用的鉚釘槍；特殊鉚釘需要用專用的壓機(jī)；助力需要用平衡吊；適時(shí)距離需要用伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠；這些特殊用途專機(jī)有專門廠家生產(chǎn)，可以直接采購(gòu)，避免設(shè)計(jì)周期超時(shí)和經(jīng)驗(yàn)上的不足。 結(jié)束語(yǔ) 工業(yè)生產(chǎn)中采用自動(dòng)化生產(chǎn)線所生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)由足夠大的生產(chǎn)數(shù)量，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)工藝的方面，要保持前瞻性和穩(wěn)定的特質(zhì)，并且需要在一段期間中保持其特質(zhì)。采用自動(dòng)化生產(chǎn)線的技

11、術(shù)就可以在大批量的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中減少工作人員的工作壓力，降低工廠占用面積，穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量并且減少生產(chǎn)的必要成本。采用自動(dòng)化生產(chǎn)可以有效的縮短生產(chǎn)周期，并且能夠保證生產(chǎn)的均衡性，這樣就比較有效的帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 參考文獻(xiàn) 【1】李虹.如何利用項(xiàng)目教學(xué)法開(kāi)展“自動(dòng)化生產(chǎn)線的調(diào)試與維護(hù)”教學(xué)[J].科技信息，2010（29）：38-45. 【2】湯德榮.淺析“自動(dòng)線安裝與調(diào)試”模塊化教學(xué)課程改革[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（3）：27-36. 【3】李鵬輝.高職院校開(kāi)展機(jī)電類專業(yè)頂崗實(shí)習(xí)的現(xiàn)狀與對(duì)策研究[J].教育長(zhǎng)廊，2009（8）：11-14.