何國輝

(福建鐵路機電學校，福建福州 350013)

1 課題來源

制動碲塊作為摩托車的一個易耗部件，在國內(nèi)外市場中具有很大的需求量。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展和市場競爭的日益激烈，國內(nèi)外一些規(guī)模較大的制造廠家均非常重視提高生產(chǎn)線的自動化程度。我國雖是摩托車生產(chǎn)大國，但多數(shù)摩托車配件生產(chǎn)企業(yè)主要是引進或模仿國外90年代的制動碲塊生產(chǎn)設備，手工操作環(huán)節(jié)較多，自動化程度不高。如果重新購進新的自動化生產(chǎn)線，勢必需要大量的資金和技術(shù)支持，同時還會造成許多的資源浪費。目前較多企業(yè)主要是針對現(xiàn)有生產(chǎn)設備進行改造，還較少引入自動線的概念，許多生產(chǎn)工序依舊需要手工完成，沒有明顯提升整個生產(chǎn)線的自動化水平。而摩托車制動碲塊加工生產(chǎn)線的自動化改造不僅有利于提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，減輕勞動強度，還能節(jié)約大量成本，在國內(nèi)有很大的市場，故具有一定的研究價值。

本文主要針對某廠摩托車制動碲塊生產(chǎn)線的第6道工序(鉆雙孔)與第7道工序(銑鑲件面、鏜半圓孔)，研究利用原有的設備，改造設計為一專用的鉆銑鏜組合機床加工自動線，以提高整個生產(chǎn)線的自動化程度。

2 鉆銑鏜組合機床自動線的總體設計

鉆銑鏜組合機床自動線的工作流程如下:工人只需將毛坯工件成批放置于自動裝料裝置中，由其將工件推入傳輸帶上的夾具中，同時將夾具上已加工完畢的工件壓出，傳輸帶將工件先后傳送到鉆孔加工區(qū)和銑鏜加工區(qū)進行自動加工。傳輸方式設計成回字形，在裝卸工件時同時對其他夾具上的工件進行加工，提高生產(chǎn)效率。

2.1 自動線的配置型式

自動線的配置型式如圖1所示。機床動力部件均采用機械滑臺實現(xiàn)簡單的快速運動。原生產(chǎn)線中的鉆雙孔組合機床及鏜銑組合機床經(jīng)改造后按直線排列，4個隨行夾具由步伐式輸送帶運送，由鏈條傳動的返回輸送帶實現(xiàn)其水平返回，自動線的總布局為封閉框形。

2.2 加工示意圖的繪制

設計加工示意圖如圖2所示。第一臺機床即鉆雙孔組合機床:從上至下鉆兩個φ3 mm的孔。第二臺機床即鏜銑組合機床:臥式銑刀從水平方向銑15 mm×15 mm的鑲件面，同時立式鏜刀從上至下鏜φ8 mm的半圓孔。

2.3 自動線循環(huán)周期表的繪制

自動線循環(huán)周期表如圖3所示［1］。自動線設計過程中，存在著許多矛盾、問題，特別是各運動部件間的相互聯(lián)系、動作順序、動作時間等。通過繪制循環(huán)周期表，不僅可清楚地表示出各機構(gòu)的動作順序、時間、節(jié)拍時間和自動線的工作循環(huán)，也可表明各機構(gòu)運動的互鎖要求。并且，循環(huán)周期表也是自動線電氣和液壓系統(tǒng)設計的重要依據(jù)。

3 自動線操作控制面板設計

本文設計的自動線由于較為簡單，從節(jié)約成本的角度考慮，直接采用功能按鍵加指示燈的普通操作控制面板作為人機界面，設計如圖4所示。其好處是:經(jīng)濟實用，用戶操作方便，無需記憶許多命令，減少輸入量，使輸入速度快捷。但是這種方式帶來的好處是有限的，如果PLC控制系統(tǒng)中的系統(tǒng)功能定義過多，必然會帶來容易混淆的操作，失誤的可能性也很大，此外若選用了過多的組合鍵也會增加用戶的負擔。［2］

操作控制面板上的各功能按鍵及指示燈直接與PLC相對應的輸入、輸出端口相連接。操作說明簡要如下:按“啟動”鍵，自動線接通電源，油泵開始運作，電源指示燈亮。自動線工作分:“自動加工”、“調(diào)整模式”及“手動加工”3種模式。默認為“自動加工”模式。

選擇“自動加工”，“自動”指示燈亮，按“開始加工”鍵，自動線開始自動加工，按“停止加工”鍵，自動線停止自動加工。

選擇“調(diào)整模式”，“調(diào)整”指示燈亮，分別按“鉆頭調(diào)整”、“銑頭調(diào)整”、“鏜頭調(diào)整”可對各切削主軸的位置進行調(diào)整。

選擇“手動加工”，“手動”指示燈亮，可根據(jù)自動線實際情況單獨進行“裝/卸料”、“輸送夾具”及“主軸加工”的工作。

當自動線出現(xiàn)異常情況，不能正常工作時，故障報警會立即響起，同時停止自動線運作，根據(jù)故障代碼指示燈所示可知組合機床自動線的故障診斷情況。

“急?！遍_關(guān)為手動控制的按壓式開關(guān)(按鍵為紅色)，串聯(lián)接入自動線的控制電路，用于緊急情況下直接斷開控制電路電源，快速停止自動線，避免非正常工作。

4 結(jié)語

本文從實際生產(chǎn)需求出發(fā)，對由多臺組合機床改造為自動線的設計方法進行了研究。由于本文結(jié)合生產(chǎn)實際，實用性較強。主要特點及要求如下:

(1)改造后的組合機床自動線充分利用了原有的鉆、銑、鏜機床的床身、滑臺等部件，通過改造原鏜銑組合機床的動力頭，重新設計了隨行夾具、傳輸帶、自動裝卸料機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部件，并采用了PLC控制加工流程，液壓自動裝卸工件，人機界面顯示明晰，操作簡便。改造后的自動線只需一人操作，主要由自動線全自動完成加工，單件生產(chǎn)時間由原來的6 s/件降為4 s/件。甚至可一人同時操作兩條自動線，從而大大提高了生產(chǎn)設備的自動化水平、生產(chǎn)效率及安全性能，降低了操作者的勞動強度。整個生產(chǎn)線的改造投入的成本不高，具有較高的經(jīng)濟效益。

(2)本改造設計根據(jù)被加工零件工序，對夾具、卸料機構(gòu)、控制驅(qū)動系統(tǒng)及總裝圖等進行了設計。其中液壓系統(tǒng)采用疊加閥，通過PLC控制，操作簡單靈活，提高了自動線的自動化程度、加工精度及系統(tǒng)可靠性。

(3)對于組合機床而言，滑臺的平面度和主軸的旋轉(zhuǎn)精度是影響整個機床精度的兩個重要指標。本文中原機床均已使用了十年以上，機械滑臺的精度可能早已走失，因此要恢復滑臺導軌精度。

(4)裝配精度須高度重視。本文中自動線由兩臺組合機床組成，這兩臺組合機床動力頭之間的位置關(guān)系及精度非常關(guān)鍵，亦是整個自動線的裝配難點。

(5)本設計中也對一些輔助功能作了考慮。本文中組合機床自動線采用集中潤滑方式來潤滑，保證能夠充分潤滑各滑臺表面;另外機床在裝配完畢后，為保證加工過程中能很好的排屑，要制作現(xiàn)場防護。

(6)但該自動線目前主要完成被加工零件的部分加工工序，后續(xù)的加工工序由于條件限制，沒有形成一個從始至終的完整自動加工流程。在今后條件成熟時，可將該自動線進一步拓展，使整個加工流程完全實現(xiàn)自動化。

［1］謝家瀛.組合機床設計簡明手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社.2002.

［2］郭宗仁，吳亦鋒，郭寧明.可編程序控制器應用系統(tǒng)設計及通信網(wǎng)絡技術(shù).北京:人民郵電出版社.2009.