□ 周 芹 □ 朱梧華 □ 賴(lài)影惠 □ 陳林林 □ 孫佩佩

廣東鴻圖南通壓鑄有限公司 江蘇南通 226300

1 研究背景

隨著科技發(fā)展,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,企業(yè)對(duì)智能化生產(chǎn)的要求越來(lái)越高,對(duì)制造質(zhì)量和成本控制也越來(lái)越嚴(yán)格。為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)利潤(rùn)的最大化,生產(chǎn)過(guò)程中優(yōu)化工藝、人力資源管理,采用機(jī)器人代替人工從事相應(yīng)工作,已成為必然的趨勢(shì)[1]。汽車(chē)制造企業(yè)也不例外,汽車(chē)零件裝配工藝參數(shù)的精度及裝配質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。下缸體是汽車(chē)動(dòng)力源發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件之一,一般體積較大,機(jī)加工工藝復(fù)雜,腔體氣密性要求高,裝配工序達(dá)20余道,而且操作煩瑣,傳統(tǒng)的人工機(jī)械裝配已不能滿(mǎn)足高效率、高質(zhì)量、高安全的生產(chǎn)需求。智能化裝配具有裝配精度高、性能穩(wěn)定、所需人工少、生產(chǎn)效率高、制造成本低、占用場(chǎng)地小等優(yōu)點(diǎn),全球眾多制造企業(yè)開(kāi)展了智能化裝配線(xiàn)的實(shí)踐。美國(guó)哈雷戴維森公司采用由加工中心和機(jī)器人構(gòu)成的智能制造單元,實(shí)現(xiàn)大批量訂制。德國(guó)曼公司采用自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē)替代生產(chǎn)傳輸線(xiàn)[2-3]。我國(guó)海爾佛山洗衣機(jī)工廠(chǎng)采用高柔性自動(dòng)化無(wú)人生產(chǎn)線(xiàn),應(yīng)用大量精密裝配機(jī)器人、制造執(zhí)行系統(tǒng)[4-5]、射頻識(shí)別技術(shù)[6-8],實(shí)現(xiàn)機(jī)機(jī)互聯(lián)、機(jī)物互聯(lián)、人機(jī)互聯(lián)。可見(jiàn),機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在未來(lái)將成為重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)[9]。

筆者公司最新項(xiàng)目50T下缸體智能化裝配線(xiàn)是智能化生產(chǎn)的典型代表,將機(jī)加工、零部件裝配通過(guò)智能化技術(shù)整合為一條自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn),大大減少了過(guò)程搬運(yùn)和人員需求。機(jī)器人作為集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的智能化裝備,為自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的改進(jìn)和完善提供了有力的技術(shù)支持[10]。

2 手動(dòng)裝配線(xiàn)工藝及缺點(diǎn)

50T下缸體構(gòu)成如圖1所示,50T下缸體由下缸體20、下缸體21、平衡軸蓋、小瓦蓋等部分通過(guò)八顆M6螺栓,采用15 N力組裝而成,是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上的關(guān)鍵零部件,是全車(chē)的動(dòng)力源。

50T下缸體輪廓尺寸為460 mm×300 mm×150 mm,毛坯表面不允許有冷隔、裂紋、毛刺等缺陷,氣密性要求整腔在100 kPa壓力下泄漏量小于6 mL/min,兩個(gè)油道在300 kPa壓力下泄漏量小于3 mL/min,月產(chǎn)量為1.5萬(wàn)件。

傳統(tǒng)的手動(dòng)裝配線(xiàn)流程如圖2所示,全線(xiàn)共需20人。采用傳統(tǒng)手動(dòng)裝配線(xiàn),在人工放置搬運(yùn)零部件、操作機(jī)床、裝配零部件、紙質(zhì)記錄數(shù)據(jù)等過(guò)程中,制造質(zhì)量問(wèn)題可以盡早發(fā)現(xiàn),機(jī)床故障率低,隨機(jī)能動(dòng)性強(qiáng),但是整體效率低,員工操作安全保障性能差,下缸體組裝后的平衡軸孔精度低。

▲圖1 50T下缸體構(gòu)成▲圖2 手動(dòng)裝配線(xiàn)流程

3 智能化自動(dòng)裝配線(xiàn)生產(chǎn)工藝

50T下缸體智能化裝配線(xiàn)流程如圖3所示。智能化裝配線(xiàn)中包含預(yù)裝部分和總裝部分。預(yù)裝部分由下缸體單體試漏、下缸體空心銷(xiāo)壓裝、平衡軸蓋與小瓦蓋配對(duì)組裝、螺栓擰緊、刻碼構(gòu)成?？傃b部分由平衡軸蓋杯塞壓裝、平衡軸蓋試漏、下缸體鋼珠杯塞壓裝、下缸體螺堵擰緊、下缸體試漏及配對(duì)組裝構(gòu)成。生產(chǎn)過(guò)程中,部件搬運(yùn)均由機(jī)器人完成,各部分加工裝配數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)分析傳遞由預(yù)裝、總裝工控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成,有效防止不合格品與合格品混淆流出。50T下缸體智能化裝配線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人與機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行,在真正意義上實(shí)現(xiàn)了智能化生產(chǎn)。

50T下缸體智能化裝配線(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程僅需要七人,所有工序運(yùn)轉(zhuǎn)均由機(jī)器人完成。50T下缸體智能化裝配線(xiàn)有五臺(tái)機(jī)器人、七位操作工,平均單件成品所需時(shí)間為85 s。手動(dòng)裝配線(xiàn)需要20人操作,平均單件成品所需時(shí)間為95 s?？梢?jiàn),智能化裝配線(xiàn)在人員需求、時(shí)間效率方面有著很大優(yōu)勢(shì)。在人力資源管理方面,智能化生產(chǎn)大大減少對(duì)人力資源的需求。人員的操作難度也大大降低,安全因數(shù)較高。員工不需要重復(fù)搬動(dòng)沉重的零部件,大大減輕了員工的工作負(fù)擔(dān),管理難度也大大降低。相較于傳統(tǒng)手動(dòng)裝配線(xiàn)需要20人,自動(dòng)化裝配線(xiàn)人員減少了65%。生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單化,新員工操作培訓(xùn)轉(zhuǎn)正所需時(shí)長(zhǎng)也大大縮短。在零部件精度、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制方面,機(jī)器人精準(zhǔn)搬運(yùn)放置,減少了零部件搬運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)的損傷。機(jī)器人與機(jī)床配合,有效降低了漏工序的風(fēng)險(xiǎn)。在智能化裝配線(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中,精密測(cè)量?jī)x器對(duì)零部件進(jìn)行測(cè)量判定記錄,確保零部件的加工精度。手動(dòng)裝配線(xiàn)與智能化裝配線(xiàn)比較見(jiàn)表1。

▲圖3 智能化裝配線(xiàn)流程

表1 手動(dòng)裝配線(xiàn)與智能化裝配線(xiàn)比較

▲圖4 組合加工上料工位撞機(jī)問(wèn)題解決

4 問(wèn)題分析

4.1 組合加工上料工位撞機(jī)

氣缸頂起時(shí),定位銷(xiāo)沒(méi)有插入托盤(pán)定位孔,但是到位信號(hào)合格,導(dǎo)致桁架下行抓料抓偏,撞機(jī)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),由距離感應(yīng)器來(lái)判定托盤(pán)是否到位,精準(zhǔn)度不高,容易由于外部因素,如感應(yīng)器上有鋁屑等,造成誤判現(xiàn)象。

將原有距離感應(yīng)器更換為電磁感應(yīng)氣缸,如圖4所示,通過(guò)電磁感應(yīng)直接判定頂升氣缸是否到位,精準(zhǔn)度提高,減少由于定位銷(xiāo)沒(méi)有插到位導(dǎo)致的桁架撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn),在消除安全隱患的同時(shí)延長(zhǎng)桁架、托盤(pán)的使用壽命。

4.2 總裝杯塞壓裝深度不穩(wěn)定

總裝平衡軸蓋杯塞壓裝機(jī)的杯塞壓裝深度不穩(wěn)定,每班每天在終檢時(shí)至少有14%因杯塞壓裝深度問(wèn)題需要處理。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),支撐缸和機(jī)臺(tái)共用一路氣源,由于氣源壓力低,液壓桿壓杯塞時(shí),支撐缸支撐力不足,導(dǎo)致機(jī)臺(tái)定位銷(xiāo)偏移報(bào)廢,使平衡軸蓋杯塞壓裝深度變淺。

為了給支撐缸提供穩(wěn)定的壓力,為支撐缸單獨(dú)增加儲(chǔ)氣罐、調(diào)壓閥、增壓泵,提高支撐缸的壓力,100%避免因氣源壓力低所造成的報(bào)廢。

5 結(jié)束語(yǔ)

筆者對(duì)汽車(chē)下缸體智能化裝配工藝進(jìn)行研究,提出智能化裝配線(xiàn)生產(chǎn)問(wèn)題改善方案,為智能化裝配線(xiàn)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行提供了有利保障,能有效減少人員需求,降低人工成本,控制裝配過(guò)程的工藝質(zhì)量,提高人員操作安全保障性。通過(guò)對(duì)50T下缸體智能化裝配工藝進(jìn)行研究,為建設(shè)智能化數(shù)控車(chē)間奠定基礎(chǔ),同時(shí)為智能制造發(fā)展提供參考。