鋁輪轂在數(shù)控加工自動化生產(chǎn)線中的定位分析

劉克松

（江蘇自動化研究所，江蘇 連云港 222061）

0 引言

隨著工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的發(fā)展，自動化生產(chǎn)線已越來越廣受企業(yè)關(guān)注，現(xiàn)階段勞動力成本越來越高，工業(yè)機(jī)器人可以在一些重復(fù)性、勞動強(qiáng)度大、工作環(huán)境差的工作中代替人工操作，從而降低勞動力成本，提高工作效率，穩(wěn)定和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。

數(shù)控機(jī)床在輪轂制造業(yè)中的運(yùn)用越來越廣泛，專門應(yīng)用于鋁制輪轂外形加工的數(shù)控機(jī)床以及輪轂專業(yè)夾具都能滿足輪轂產(chǎn)品加工需求。在輪轂數(shù)控加工階段，使用工業(yè)機(jī)器人組建自動化生產(chǎn)線時，輪轂產(chǎn)品在整個自動化生產(chǎn)過程中的定位，是生產(chǎn)加工精度的基本保證。設(shè)計(jì)生產(chǎn)線整體方案時，就需要全面考慮定位問題，需要分析自動化生產(chǎn)工藝，了解各道工序的定位信息，合理設(shè)計(jì)和布置定位點(diǎn)，滿足工業(yè)機(jī)器人上料、數(shù)控機(jī)床加工定位需求。設(shè)計(jì)定位方式時，要從可行性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性考慮，在滿足產(chǎn)品生產(chǎn)需求的前提下，盡量優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 鋁制輪轂加工工藝分析

圖1 所示是一種常見輪轂數(shù)控加工自動化生產(chǎn)線整體布局圖。

輪轂生產(chǎn)流程如圖2 所示。

分析各數(shù)控加工機(jī)床對輪轂上料的定位需求：1）數(shù)控車。兩道工序分別加工輪轂上下面，包括輪輞、輪輻、輪轂軸承孔的表面精加工，輪轂在機(jī)床夾具上以軸承孔為基準(zhǔn)，采用定位銷定位圓心，加工時輪轂高速旋轉(zhuǎn)。輪轂上料時輪轂圓心位置確定即可滿足輪轂上料定位需求。2）數(shù)控鉆。此工序加工螺栓孔，螺栓孔位置布置在圓周方向有精度要求。輪轂上料定位設(shè)計(jì)時，輪轂上料時輪轂圓心、圓周方向位置都需要確定。

圖1 輪轂數(shù)控加工自動化生產(chǎn)線布局圖

圖2 輪轂數(shù)控加工自動化生產(chǎn)線流程圖

2 定位設(shè)計(jì)方案

常見生產(chǎn)線會選擇在提料位精確定位，優(yōu)點(diǎn)是流程簡便、機(jī)構(gòu)集成性好、成本低，但結(jié)合輪轂實(shí)際情況，選擇在提料位進(jìn)行精確定位的缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：1）處在提料位的輪轂是半成品，外形尺寸及軸承孔位置精度都比較差，高精度定位難度較大。2）兩道數(shù)控車夾具采用定位銷定位，都有導(dǎo)向定位功能，對機(jī)器人上料要求不高，但輪轂高精度定位后對機(jī)器人上下料精度要求提高，增加了調(diào)試難度。3）輪轂在提料位高精度定位后，經(jīng)過兩道數(shù)控車的上下料，定位精度會降低。

根據(jù)輪轂上料的定位需求，在這里提出兩級定位，即：先在提料位進(jìn)行輪轂初步圓心定位；后在定位臺進(jìn)行精確定位。兩處定位，勢必會增加設(shè)備成本，但對生產(chǎn)線組建成功的可行性、穩(wěn)定性有所提高：1）在定位臺精定位前的兩數(shù)控車工序的機(jī)器人上下料位置精度要求降低，對生產(chǎn)線的后續(xù)調(diào)試、維護(hù)難度會大大減小。2）上定位臺前的輪轂外形尺寸已經(jīng)完成，可以利用定位銷實(shí)現(xiàn)精確定位。3）精確定位臺設(shè)計(jì)在數(shù)控鉆前，減少了上下料對定位精度的影響，使生產(chǎn)線整體加工精度提高。

3 定位方式

提料位的定位裝置，對輪轂進(jìn)行初步定位，滿足機(jī)器人夾具夾取輪轂的位置要求即可。常見裝置采用氣缸驅(qū)動連桿機(jī)構(gòu)，利用夾持桿實(shí)現(xiàn)圓心定位。定位臺是對輪轂進(jìn)行精確定位，利用輪轂精加工后的軸承孔，采用定位銷對輪轂進(jìn)行圓心定位。圓周方向定位，利用電機(jī)驅(qū)動輪轂旋轉(zhuǎn)，采用電子感應(yīng)器對輪轂特征進(jìn)行判斷定位。

4 結(jié)語

輪轂生產(chǎn)線能夠同時滿足不同規(guī)格輪轂的生產(chǎn)需求，對復(fù)雜、精密、小批量的輪轂生產(chǎn)廠家，可以大大減少生產(chǎn)線投入成本。組建生產(chǎn)線時都會遇到輪轂定位的實(shí)際問題，這里提出的輪轂定位設(shè)計(jì)方案，可供生產(chǎn)線方案設(shè)計(jì)的借鑒，從而可減少設(shè)計(jì)時間，提高設(shè)計(jì)方案的可行性。