機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線的工藝分析與總體設(shè)計(jì)研究

趙峰 于洪金 張?zhí)? 張?jiān)? 任澤林

摘 ?要：在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，現(xiàn)代科技的不斷應(yīng)用促使我們生活水平持續(xù)提高，并且促使工業(yè)生成逐漸走向自動(dòng)化，促使工業(yè)生產(chǎn)效率逐漸提高，尤其是機(jī)器人，其作為當(dāng)前工程自動(dòng)生產(chǎn)線的一個(gè)重要核心，逐漸應(yīng)用在各個(gè)生產(chǎn)建設(shè)中，推動(dòng)著產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)此，文章對(duì)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工藝進(jìn)行全面分析，并總結(jié)整體設(shè)計(jì)，以希望機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線可以合理應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)之中。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;自動(dòng)生產(chǎn)線;工藝分析;總體設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP278 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）25-0111-02

Abstract： In the context of the continuous development of science and technology， the continuous application of modern science and technology promotes the continuous improvement of our living standards， the gradual automation of industrial generation and the gradual improvement of industrial production efficiency， especially robots. As an important core of the current engineering automatic production line， it is gradually applied in various production and construction， thus promoting the rapid development of the industry. This paper makes a comprehensive analysis of the process of the robot automatic production line and summarizes the overall design， in the hope that the robot automatic production line can be reasonably applied in various industries.

Keywords： robot; automatic production line; process analysis; overall design

現(xiàn)階段，在我國(guó)機(jī)械加工零件產(chǎn)業(yè)中，如何科學(xué)合理應(yīng)用施工工藝與加工質(zhì)量、效率以及成本有著極其重要意義，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展下，以往傳統(tǒng)人工手動(dòng)工藝加工模式已經(jīng)難以充分滿足當(dāng)前社會(huì)需求，因此，為了能夠更好的滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需要，有效減輕人員工作強(qiáng)度，提高制造業(yè)加工質(zhì)量，就需要合理應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，將先進(jìn)技術(shù)引入到各個(gè)生產(chǎn)工作過程中，以提高生產(chǎn)效益。而機(jī)器人技術(shù)作為如今科學(xué)技術(shù)中的一個(gè)重要成果，其在生產(chǎn)加工中有著極其關(guān)鍵的作用，被許多企業(yè)漸漸關(guān)注并應(yīng)用到生產(chǎn)之中，已經(jīng)取得顯著效果。

1 工藝技術(shù)分析

生產(chǎn)工藝分析是各個(gè)機(jī)械制造業(yè)開展作業(yè)前的一個(gè)十分重要的技術(shù)準(zhǔn)備，該工藝分析與零件加工質(zhì)量、成本等有著直接的聯(lián)系，是自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)過程中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[1]。因此，對(duì)于機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工藝進(jìn)行全面分析有著重要的意義，對(duì)此，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

1.1 零件生產(chǎn)加工方面

在開展自動(dòng)生產(chǎn)線規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作前，負(fù)責(zé)人需要給予即將應(yīng)用于生產(chǎn)中的加工零件材料、工作流程內(nèi)容、加工精度以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等各個(gè)方面的工藝詳細(xì)分析，從而合理制定出合理實(shí)用的零件加工流程，以能夠生產(chǎn)出滿足各個(gè)零件需求的工藝卡片，有效確定零件加工時(shí)的相關(guān)夾緊點(diǎn)以及定位面，最終設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的零件加工參考數(shù)據(jù)[2]。另外，因?yàn)樵谶M(jìn)行零件加工時(shí)，通常需要借助相關(guān)刀具、量具與夾具以及檢查方法進(jìn)行，而這些工具存在著一定差異，所以使用在加工工序流轉(zhuǎn)時(shí)，需要做好相關(guān)清洗、翻轉(zhuǎn)、貯存和搬運(yùn)等各個(gè)方面工作，并將各自有關(guān)參數(shù)合理確定好。

1.2 生產(chǎn)節(jié)拍分析計(jì)算

節(jié)拍主要指的是每?jī)蓚€(gè)工藝產(chǎn)品加工完成所需要的間隔時(shí)間，也就是泛指工藝產(chǎn)品平均完成時(shí)間，在分析過程中，需要對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行合理計(jì)算，以確定自動(dòng)生產(chǎn)線中生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量以及機(jī)器人進(jìn)行上下料需要的時(shí)間等等。

1.3 機(jī)器人形式選擇方面

在給予零件加工工藝進(jìn)行全面詳細(xì)分析后，需要將加工零件節(jié)拍、上下料時(shí)間、設(shè)備加工工位以及生產(chǎn)線成本等各個(gè)方面因素進(jìn)行結(jié)合考慮，以進(jìn)行機(jī)器人形式的合理選擇，主要有桁架式和關(guān)節(jié)式兩種形式。通常來(lái)說，若要選擇桁架式類型機(jī)器人進(jìn)行加工作業(yè)，則需要下列幾個(gè)工作條件：首先是加工設(shè)備需要具備自動(dòng)開關(guān)門功能，同時(shí)設(shè)備工作臺(tái)需要存在足夠廣闊的空間，以足夠進(jìn)行上料與下料的工作;其次，設(shè)備工作臺(tái)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)一條直線路徑布置而來(lái);最后，設(shè)備工作臺(tái)不具備主軸與換刀等類似固定系統(tǒng)[3]。若是加工生產(chǎn)線并未充分符合上述條件，則選擇關(guān)節(jié)式機(jī)器人應(yīng)用。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)備布置形式設(shè)計(jì)

自動(dòng)生產(chǎn)線布置形式設(shè)計(jì)需要合理根據(jù)加工零件工藝需求來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理布置，設(shè)備布置設(shè)計(jì)中極為關(guān)鍵的一個(gè)步驟，需要將加工工藝、加工設(shè)備功能、輸送方式以及安全保護(hù)等各個(gè)方面全面結(jié)合綜合考慮，并且在設(shè)計(jì)過程中還需要進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，以盡可能充分發(fā)揮出生產(chǎn)線的各個(gè)部位功能，促使生產(chǎn)線具有功能較多、成本較低以及經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，從而給各個(gè)企業(yè)提供更加合理的自動(dòng)化生產(chǎn)線加工方案[4]。

由于所使用的機(jī)器人的形式的不同，所以自動(dòng)生產(chǎn)線也會(huì)隨之有所不同，通常分為關(guān)節(jié)式與桁架式兩種自動(dòng)化生產(chǎn)線，而這兩種生產(chǎn)線相對(duì)應(yīng)的工藝性與加工設(shè)備特點(diǎn)都有所差異，但在基本組成上一般都相同，都有以下部分：（1）上料設(shè)備，該設(shè)備主要指的是為生產(chǎn)線補(bǔ)充毛坯坯料的一個(gè)自動(dòng)化設(shè)備，屬于輸入設(shè)備之一，通常應(yīng)用在皮帶、懸掛鏈以及板鏈等輸送上，同時(shí)設(shè)備還存在工件定位以及輸送導(dǎo)向等功能，可以讓工件進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤的傳輸[5]。（2）機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)是自動(dòng)化生產(chǎn)線重要核心部分，是幫助各個(gè)設(shè)備工作有效流轉(zhuǎn)的關(guān)鍵執(zhí)行機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)較快，并且定位精度較高，所具有的回轉(zhuǎn)自由度也較多，可以將檢測(cè)、定位、回轉(zhuǎn)與移動(dòng)等一體化的智能化設(shè)備。（3）各工序加工設(shè)備，該設(shè)備能夠合理實(shí)現(xiàn)零件加工數(shù)控的一個(gè)專用設(shè)備，屬于零件加工過程中的重要主體設(shè)備。該設(shè)備主要受數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)門、換刀、對(duì)刀、檢測(cè)等自動(dòng)化功能，并且還可以精確各個(gè)加工零件的尺寸與精度，是生產(chǎn)作業(yè)中必不可少的自動(dòng)化設(shè)備。（4）專用設(shè)備，該設(shè)備主要應(yīng)用在一個(gè)制定功能運(yùn)作之中，需要設(shè)計(jì)人員單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也是自動(dòng)生產(chǎn)線工作中必不可少的一個(gè)專用設(shè)備。（5）下料設(shè)備，該設(shè)備主要是將加工零件自動(dòng)化的運(yùn)輸?shù)郊庸ひ酝獾膮^(qū)域，屬于自動(dòng)化生產(chǎn)線中應(yīng)用的一個(gè)輸出設(shè)備，所具備的結(jié)構(gòu)與功能和上料設(shè)備大體上一致，合理應(yīng)用該設(shè)備能夠有效確保加工零件的完好以及準(zhǔn)確無(wú)誤的向外輸出。

2.2 物流運(yùn)輸設(shè)計(jì)

在自動(dòng)化的生產(chǎn)線過程中，油路、線纜、氣路的布置可以直接影響到生產(chǎn)線的外觀，是整個(gè)布置過程中的重點(diǎn)。所以，在進(jìn)行線纜和管路的確定工作時(shí)，工作人員要格外的注意，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：（1）管路和線纜的布置形式主要由地溝線槽式、空中橋架式以及地面線槽式構(gòu)成，工作人員在工作中需要注意生產(chǎn)場(chǎng)地的實(shí)際情況，觀察場(chǎng)地周圍的具體設(shè)施，還要考慮零件加工時(shí)的必要條件來(lái)進(jìn)行布置[6]。（2）空中橋架式的布置對(duì)場(chǎng)地布置的高度有著密切的關(guān)系，可以直接影響最終的效果，必須保證布置的高度超過機(jī)器人抓取工件時(shí)的高度，以保證工作的流暢和效率。（3）物流在輸運(yùn)的方向上要保證和加工時(shí)的流程保持一致，這樣可以減少物料流轉(zhuǎn)時(shí)的換手、姿態(tài)轉(zhuǎn)換、停頓的動(dòng)作，讓物流進(jìn)行的更加流暢、快速，讓工作更加高效的進(jìn)行。（4）在確定物流流向的時(shí)候首先要確定好生產(chǎn)場(chǎng)地的分布形式和大小，合理的利用現(xiàn)場(chǎng)的資源，保證生產(chǎn)車間滿足物流輸運(yùn)的條件。（5）物流在規(guī)定運(yùn)輸方向的時(shí)候一定要注意工序加工的時(shí)間，使得物料在各個(gè)工序間高效的工作，減少工序之間浪費(fèi)的時(shí)間，促進(jìn)工序順利的進(jìn)行。（6）物流輸運(yùn)還需考慮機(jī)械手是否可以方便的取放工件，避免碰到障礙物，為工作帶來(lái)不便。

2.3 管路與線纜布置設(shè)計(jì)

管理與線纜的合理布置設(shè)計(jì)能夠直接影響自動(dòng)化生產(chǎn)線外觀美譽(yù)度，所以，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，需要從下列幾點(diǎn)進(jìn)行考慮：（1）設(shè)計(jì)人員必須合理根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際情況以及零件加工的具體要求進(jìn)行考慮，以設(shè)計(jì)出不同的布置形式，從而確保布置上可以達(dá)到整齊與美觀的效果[7]。（2）若是設(shè)計(jì)時(shí)選擇空中橋架式布置形式，則要及時(shí)對(duì)布置高度給予合理調(diào)整，以確保布置高度必須要超過機(jī)器人抓取加工零件時(shí)所在的高度，如此一來(lái)，可以給工作的流暢進(jìn)行提供重要保障。

3 機(jī)器人應(yīng)用設(shè)計(jì)

對(duì)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線在加工零件的時(shí)候要注重其工藝的參數(shù)和生產(chǎn)線的相關(guān)技術(shù)規(guī)定，一定要按照合格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，那么機(jī)器人在自動(dòng)生產(chǎn)線工作的時(shí)候需要注重以下幾點(diǎn)：第一，對(duì)零件加工的工藝性進(jìn)行詳細(xì)的分析，對(duì)零件加工的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)記，保證零件的合格率。第二，根據(jù)每個(gè)零件的加工工藝來(lái)選擇要運(yùn)用的工藝裝備，包括：機(jī)床、刀具、夾具、檢測(cè)設(shè)備等。第三，按照零件的加工設(shè)備和所生產(chǎn)的場(chǎng)地來(lái)規(guī)定與之配合機(jī)器人，對(duì)應(yīng)好合適的機(jī)器人進(jìn)行抓取和選取零件，保證工作的順利和流暢[8]。第四，對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行布置的時(shí)候要嚴(yán)格按照各種技術(shù)的要求進(jìn)行，使得整體的設(shè)計(jì)更加的完整和清新。第五，在總體布置的設(shè)計(jì)圖中做好詳細(xì)的標(biāo)記，尤其是標(biāo)記處物流的方向和工作時(shí)所用到的工作的相關(guān)功能。第六，制定一個(gè)循環(huán)周期表，主要內(nèi)容記錄的是：在加工時(shí)零件進(jìn)行流轉(zhuǎn)會(huì)有先后順序和時(shí)間，并且時(shí)間是長(zhǎng)短不一的，必須將這些特點(diǎn)進(jìn)行記錄。第七，對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的總體布置計(jì)劃進(jìn)行詳細(xì)的分析，并且做好相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性分析，最終選取工藝性能最好、占地面積最少、制造成本最低的方案。第八，選取了方案圖之后還要進(jìn)行進(jìn)一步的完善和細(xì)化，保證設(shè)計(jì)方案對(duì)實(shí)際工廠的要求更加貼切。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)在各個(gè)行業(yè)的發(fā)展迅速，但是對(duì)于人員的要求也變得越來(lái)越高，相對(duì)來(lái)說企業(yè)用人的成本也就有所增加，機(jī)器人生產(chǎn)線在進(jìn)行零件加工時(shí)逐漸走向主體位置，在加工中不斷表現(xiàn)出優(yōu)越性，并且得到了各大行業(yè)的歡迎和支持。這種獨(dú)特的生產(chǎn)線在我國(guó)制造業(yè)行業(yè)逐漸得到廣泛的應(yīng)用，為傳統(tǒng)的加工模式增添了新的特色，在傳統(tǒng)的加工模式下進(jìn)行創(chuàng)新，推動(dòng)了我國(guó)制造業(yè)的迅速發(fā)展和工藝的創(chuàng)新，積極的帶動(dòng)了各行業(yè)的發(fā)展。

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