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輪轂是汽車行駛和安全性能方面重要的零部件之一，在行駛過(guò)程中能夠承受各種負(fù)載和高速產(chǎn)生的高溫作用，所以輪轂的制造直接影響汽車的舒適性和穩(wěn)定性（見(jiàn)圖1、圖2）。

1.生產(chǎn)線方案

（1）生產(chǎn)工序如表1所示。

圖1 輪轂實(shí)物

圖2 輪轂零件

（2）總體布局：該條生產(chǎn)線主要是由3臺(tái)立車、3臺(tái)立式加工中心、2臺(tái)六自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人及一些配套設(shè)備共同組成（見(jiàn)圖3、圖4）。

該生產(chǎn)線具有以下功能：①零件上錯(cuò)件報(bào)警功能，防止人工誤操作。②零件自動(dòng)檢測(cè)，核心尺寸全程監(jiān)測(cè)，不合格零件自動(dòng)甩出功能。③物料緩沖，保證設(shè)備利用率。

表1 生產(chǎn)工序

圖3 生產(chǎn)線三維模擬

另外，還有一套強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下功能：①生產(chǎn)線內(nèi)主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控功能。②生產(chǎn)線內(nèi)主要設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控功能。③生產(chǎn)線內(nèi)主要設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)功能。④零件產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析功能。⑤刀具壽命管理功能。⑥快速換產(chǎn)程序管理功能。⑦生產(chǎn)線防空運(yùn)轉(zhuǎn)報(bào)警功能。⑧生產(chǎn)線安全防護(hù)功能。⑨車序和立加序相對(duì)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)功能。

（3）生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)序，如圖5所示，其中①為機(jī)械手搬運(yùn)，②為吊車搬運(yùn)。

2.生產(chǎn)線設(shè)備

圖4 生產(chǎn)線布局

圖5 生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)序

圖6

（1）機(jī)器人夾持系統(tǒng)。該生產(chǎn)線中機(jī)械手采用單工位手爪（見(jiàn)圖6）實(shí)現(xiàn)機(jī)床的上下料，根據(jù)零件加工工藝的要求，采用機(jī)械手三指夾外圓。手指由硬指和軟指組成，接觸毛坯面為硬指，接觸成品面為軟指，更能有效的提高夾持力，又不傷害加工后的零件表面。

（2）上料倉(cāng)、輸料道和棄料道均采用滾筒式料道（見(jiàn)圖7）。上料倉(cāng)上有上料檢測(cè)工位，來(lái)準(zhǔn)確上料，還可以帶有機(jī)械糾錯(cuò)功能，一個(gè)零件上錯(cuò)報(bào)警功能，便于同批次的零件中不能有其他類型的零件（防止人工誤操作）。這就大大的提高了該生產(chǎn)線的利用率。

對(duì)于輸料道和棄料道，機(jī)器人將經(jīng)檢測(cè)不合格的產(chǎn)品放到棄料道，輸送到棄框中；而檢測(cè)合格的產(chǎn)品放到輸料道運(yùn)送給下一個(gè)工位，該輸料道有一個(gè)特色就是在輸料道的末端有一個(gè)角向定位功能，用它來(lái)輔助機(jī)器手夾持零件給立加時(shí)，使立加更能準(zhǔn)確的定位。輸料道的另一個(gè)功能能夠適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存來(lái)自上一工位的半成品，提高加工效率。

（3）暫存及翻轉(zhuǎn)工位。關(guān)節(jié)機(jī)器人翻轉(zhuǎn)工件原理：關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)械手部分自身可以旋轉(zhuǎn)，只要一個(gè)零件支架（見(jiàn)圖8），機(jī)械手抓取零件放在支架上，手指松開(kāi)零件，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180°，位于零件底部，手指夾持零件，機(jī)械手抓取零件交給下道工序的機(jī)床加工（需要注意翻轉(zhuǎn)時(shí)避免與支架干涉），同時(shí)翻轉(zhuǎn)工位可以作緩存工位。

圖7 料倉(cāng)

（4）清洗機(jī)采用的是工業(yè)用優(yōu)質(zhì)通過(guò)負(fù)載型MCCS-3000H（見(jiàn)圖9），它可以實(shí)現(xiàn)清洗的全自動(dòng)化，提高效率。

（5）檢測(cè)機(jī)。該生產(chǎn)線具有零件自動(dòng)檢測(cè)功能，對(duì)核心尺寸全程檢測(cè)，不合格零件自動(dòng)甩出。設(shè)備采用的是測(cè)控式輪轂在線全自動(dòng)綜合測(cè)量?jī)x（見(jiàn)圖10）。

圖8 翻轉(zhuǎn)支架

圖9

圖10 測(cè)量?jī)x

（6）外圍防護(hù)。整個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)線采用全防護(hù)的形式，以保障生產(chǎn)線的安全生產(chǎn)。外圍防護(hù)采用“鈑金框架＋鐵絲網(wǎng)”的形式（見(jiàn)圖11），并配備維護(hù)門(mén)，用于對(duì)自動(dòng)線的維護(hù)。

（7）機(jī)器人選型。采用166kg關(guān)節(jié)機(jī)器人（見(jiàn)圖12、圖13），其工作半徑2 654m，手腕部可搬運(yùn)質(zhì)量166kg，重復(fù)定位精度: ±0.1mm。

3. 生產(chǎn)線年產(chǎn)量計(jì)算

計(jì)算方法描述：根據(jù)年工作時(shí)間工作日250天，每天16h，設(shè)備利用率85%，可得出每年的實(shí)際工時(shí)（見(jiàn)表2）。

根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和單件循環(huán)時(shí)間，可計(jì)算出完成這些工件，需要消耗多少工時(shí)。用消耗工時(shí)除以上表中的年均實(shí)際工時(shí)，即可得出所需要的生產(chǎn)線數(shù)量（見(jiàn)表3，單件循環(huán)時(shí)間為單件加工時(shí)間與機(jī)械手上下料時(shí)間之和）。

4.結(jié)語(yǔ)

圖11 外圍防護(hù)應(yīng)用

圖12 關(guān)節(jié)機(jī)器人

圖13 動(dòng)作范圍示

表 2

表3

此種輪轂智能生產(chǎn)線的規(guī)劃布局，打破了傳統(tǒng)的輪轂制造模式。從輪轂的上料、加工、檢測(cè)、清洗及下料，到輪轂自動(dòng)生產(chǎn)線配置軟件系統(tǒng)，柔性配套。每一個(gè)環(huán)節(jié)，都作了精細(xì)的規(guī)劃。配置的生產(chǎn)線設(shè)備，功能先進(jìn)，兼容性強(qiáng)，智能化成度高。并且這種智能生產(chǎn)線，可以滿足多種類似輪轂的生產(chǎn)加工。