剎車盤智能自動加工生產(chǎn)線的探究

王一迪 孫永鵬

摘 要：我國剎車盤加工制造行業(yè)面臨轉(zhuǎn)型，勞動力成本上漲和生產(chǎn)效率提升不暢使得眾廠商對自動化生產(chǎn)線有著強烈的需求。沈陽機床剎車盤團隊深入剎車盤市場端鉆研多年，研發(fā)了一款智能高效的剎車盤自動加工生產(chǎn)線，該自動線基于傳統(tǒng)自動線所配的立車、立加、傳輸機械手等設備的基礎上增加了沈陽機床自主研發(fā)的機內(nèi)識別、立體倉庫、自動引導小車，整條自動線搭載WIS車間信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的透明化。據(jù)此，簡述該自動線及其智能特征。

關鍵詞：剎車盤；自動線；智能制造

中圖分類號：TB 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.28.092

近年來剎車盤市場穩(wěn)中有升，對剎車盤的產(chǎn)量要求越來越高，從而對數(shù)控設備的需求也越來越多。由于剎車盤行業(yè)加工環(huán)境惡劣，三班倒的制度要求機床長時間運轉(zhuǎn)不停歇，并且對加工效率也有很高的要求，這就對數(shù)控機床的生產(chǎn)商提出了很高的要求，如何能夠更好地滿足剎車盤生產(chǎn)的加工要求，提高機床加工過程中的自動化程度和生產(chǎn)效率，也是各家機床制造廠商紛紛研究的重點。沈陽機床剎車盤團隊深入市場，通過對各種問題的分析、反饋與總結，針對行業(yè)特點研發(fā)了一款智能高效的剎車盤自動加工生產(chǎn)線。該自動線充分顯示了i5智能產(chǎn)品的技術優(yōu)勢，可以最大限度的利用有限資源，降低制造成本，提高生產(chǎn)效率，滿足行業(yè)用戶的產(chǎn)業(yè)升級要求。

1 剎車盤自動線概述

剎車盤就是一個圓的盤子，車子行進時它也是轉(zhuǎn)動的，是車輛制動系統(tǒng)中一個很重要的部件，好的剎車盤制動穩(wěn)定，沒有噪音，不抖動。剎車盤毛坯件為鑄件，通常都要經(jīng)過粗車、精車、鉆孔、動平衡等工序，目前市場上的剎車盤自動線主要包含的是精車序和鉆孔序。

生產(chǎn)實踐證明，用組合機床自動線加工那些需要完成大量工序、尺寸較大和較復雜的工件，能收到省人、省力、效率高、質(zhì)量好及最佳的經(jīng)濟效果。目前市場上的組合機床剎車盤自動線主要是2臺車床+1臺立加+1臺機械手，或是4臺車床+1臺立加+2臺機械手這兩種方式來進行排布的。此種排布方式下，車床每個加工工序的加工步驟會較多，而且單機加工時間會比較長，機械手存在等時較長的問題，自動線節(jié)拍沒有充分發(fā)揮出來。

針對上述問題，沈機剎車盤團隊采用了如圖1所示的自動線排布方式（含2組自動線）。其中每組自動線包括：i5T6.3智能立式車床2臺，i5T6.3雙刀智能立式車床1臺，i5M4.2智能立式加工中心1臺、6軸關節(jié)機器人2臺、上料倉1套、下料倉1套、中轉(zhuǎn)料倉1套、翻面臺2套。

自動線工作時，經(jīng)過粗車的剎車盤被從機械手（或電磁鐵）由料框中拾取，經(jīng)上料料道輸送至6軸機器人抓取范圍內(nèi)。在加工前，機械手進入機床內(nèi)將之前已完工的剎車盤零件抓取出，待機床內(nèi)部完成噴吹操作后再將新件放入；一序（三序）加工完成后，機械手操控剎車盤在翻轉(zhuǎn)臺上完成換面操作；前兩序加工完成后，剎車盤經(jīng)由中轉(zhuǎn)料道輸送至下一機械手的操控范圍內(nèi)繼續(xù)完成雙刀加攻序和鉆孔加工序。完成鉆工序的剎車盤會被位于兩個加工島中央的機械手操控，陸續(xù)完成動平衡和檢測等工序，并最終由位于圖中間的輸出料道退出整個加工序列。在動平衡處設有人工抽檢料道，對剎車盤進行定時或不定時的抽樣全檢測。

該種布局方式使各工序之間的銜接更加完美：一個剎車盤零件的車削加工分別由3臺車床完成，車床的工序劃分更細，保證了剎車盤加工的穩(wěn)定性；縮短了單機節(jié)拍，機械手基本不用等時，設備利用率更高。

2 自動線總控單元

該剎車盤自動線采用i5總控單元，這是一款由沈陽機床自主開發(fā)，完全擁有知識產(chǎn)權的控制軟件，軟件基于X86平臺，采用CNC與UI分離式設計。i5總控單元配備12寸液晶全觸摸彩色顯示屏，英特爾i7處理器，1G內(nèi)存，8G固態(tài)硬盤，集成VGA視頻輸出，USB等常用接口，支持外接鼠標及鍵盤。并且內(nèi)置Ethercat高速數(shù)字總線、TCP/IP網(wǎng)絡接口?？墒褂肊thercat高速數(shù)字總線連接IO板卡等i5標準設備，同時支持分布式IO方案。使用TCP/IP網(wǎng)絡接口可以連接符合i5標準的WIS車間管理系統(tǒng)，或者通過互聯(lián)網(wǎng)接入到i5云平臺。

邏輯運動控制采用符合國際電工委員會IEC61131標準的ST結構文本編程語言，該語言與梯形圖相比，它能實現(xiàn)復雜的數(shù)學與邏輯運算，編寫的程序更加簡潔緊湊高效。

可以實現(xiàn)以下主要功能：

（1）顯示各機床運行狀態(tài)計時（加工，空閑，報警）。

（2）顯示各機床當前運行狀態(tài)（加工，等待換料，正在換料）。

（3）顯示機器人當前狀態(tài)（各機床及料庫上下料等）。

（4）自動線總控界面一鍵啟動（該功能需要機床電氣設計符合i5自動線接口要求）。

（5）自動線總控界面一鍵暫停（該功能需要機床電氣設計符合i5自動線接口要求）。

（6）顯示整條線總加工工件數(shù)量。

（7）顯示整條線當日加工工件數(shù)量，并可清除。

（8）監(jiān)控與總控交互IO信號情況。

3 便捷式倉儲物流產(chǎn)品的應用

在社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展完善中，倉儲管理的重要性已經(jīng)廣泛被政府機構以及企業(yè)所認知，并成為眾多企業(yè)競爭力戰(zhàn)略的核心。倉儲物流產(chǎn)品可以幫助企業(yè)節(jié)約倉庫占地面積，提高作業(yè)效率與管理水平，安全可靠。該自動線中的智能倉儲物流產(chǎn)品包含巷道式立體倉庫和AGV等產(chǎn)品。

自動化立體倉庫主要由立體貨架、巷道堆垛機、出入庫輸送設備、操作控制與管理系統(tǒng)組成，是當前最先進的倉儲形式。使用自動化立體倉庫可以幫助企業(yè)節(jié)約倉庫占地面積，提高作業(yè)效率與管理水平，安全可靠。

AGV意為“自動引導小車 ”，是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置。能沿規(guī)定路徑行駛，具有安全保護及稱載功能的運輸車。沈機云科智造分公司自主研發(fā)的AGV分為潛伏式和輥道式兩種類型，采用磁條導航。承載范圍從50kg到1000kg可以完全滿足客戶的需要。

倉儲物流流程：自動化立體倉庫接到生產(chǎn)開始的指令，將整托盤待加工的剎車盤輸送至雙層AGV的下層，AGV按照規(guī)劃好的路線行進至上料臺處，將托盤傳送至雙層上料機構，上料機構將托盤由第二層升舉至首層，由機械手（或電磁鐵）進行抓取（吸?。┮苿拥缴狭狭系?，待剎車盤完成加工島內(nèi)的全部工序后，再由AGV將裝有成品的托盤運回立體倉庫。

4 WIS——智能車間信息管理系統(tǒng)

WIS（Workshop information system）車間信息管理系統(tǒng)是以i5智能工廠為載體，依據(jù)i5智能機床的互聯(lián)網(wǎng)屬性，以毫秒級的速度產(chǎn)出工業(yè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可廣泛應用于人力、財務、生產(chǎn)、制造、營銷等各職能部門，從而為公司管理與商業(yè)運營提供精準的數(shù)據(jù)支持，可以實現(xiàn)技術流、管理流和物流的高度集成，是i5智能工廠的智能管家。

WIS是沈陽機床結合自身i5智能機床產(chǎn)品所開發(fā)出的一套智能車間管理系統(tǒng)。提起車間管理系統(tǒng)，人們往往想到的是MES（生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)）。生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)，是服務于制造業(yè)企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。1990年生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的概念由美國率先提出，發(fā)展至今國外知名企業(yè)應用這類管理系統(tǒng)已成為普遍現(xiàn)象，這類系統(tǒng)在功能上實現(xiàn)了上層事務處理和下層實時控制系統(tǒng)的集成。

相較于傳統(tǒng)的MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）及ERP（管理信息系統(tǒng)），WIS系統(tǒng)既可以對生產(chǎn)過程進行控制，還可以對訂單、財務等進行管理，WIS系統(tǒng)可以有效的掌握生產(chǎn)過程并安排管理生產(chǎn)計劃，并且在此過程中，由于數(shù)據(jù)的實時傳輸，避免了人工干預，可以保證信息的真實性與實時性。

WIS系統(tǒng)可以幫助用戶更好的管理車間，可以實現(xiàn)的功能包括作業(yè)計劃的實時調(diào)度、工單的實時下發(fā)、生產(chǎn)能力的動態(tài)規(guī)劃等，實現(xiàn)了管理過程的數(shù)字化、信息化，從而提高了工廠的管理效率及品質(zhì)。

5 結語

近年來大數(shù)據(jù)積累的指數(shù)級增長為智能商業(yè)爆發(fā)奠定了良好的基礎，剎車盤智能自動加工生產(chǎn)線正是一款符合現(xiàn)代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)潮流的產(chǎn)品，它不僅能在質(zhì)量上和生產(chǎn)效率上滿足客戶的需要，還可以幫助客戶進行大數(shù)據(jù)的積累和分析。該產(chǎn)品是沈機在“智能制造2025”時期市場變革的代表性產(chǎn)品，是互聯(lián)工廠和互聯(lián)制造的排頭兵。

參考文獻

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