自動化生產(chǎn)線設(shè)計要點分析

摘 要：經(jīng)濟的快速發(fā)展促進了各類物資需求的不斷增加，尤其是以汽車、電子、家電等工業(yè)制品為代表的工業(yè)品的需求在不斷的增加，傳統(tǒng)的粗放型的生產(chǎn)模式正在逐步被自動化生產(chǎn)線所取代，在提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的同時也極大的節(jié)約了人力成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)代自動化生產(chǎn)線依托于不斷發(fā)展的工業(yè)機器人以及電子控制技術(shù)的發(fā)展，在總結(jié)分析工業(yè)品生產(chǎn)流程的基礎(chǔ)上采用細分化的設(shè)計從而實現(xiàn)自動化的生產(chǎn)。文章在分析自動化生產(chǎn)線設(shè)計流程的基礎(chǔ)上對自動化生產(chǎn)線設(shè)計過程中可能出現(xiàn)的問題進行舉例分析，并對如何做好相關(guān)問題的解決進行探討。

關(guān)鍵詞：自動化生產(chǎn)線；設(shè)計；裝配線

前言

自動化生產(chǎn)線是現(xiàn)今在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用較多的生產(chǎn)設(shè)備。自動化生產(chǎn)線現(xiàn)今多采用的是全自動、半自動的形式加以實現(xiàn)，其中半自動化生產(chǎn)線主要是通過將生產(chǎn)線中的一部分不經(jīng)濟的人工操作轉(zhuǎn)變?yōu)闄C器替代，從而更好的提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和產(chǎn)品成產(chǎn)效率。做好自動化生產(chǎn)線的設(shè)計需要在熟悉工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上做好對于自動化生產(chǎn)線的設(shè)計。

1 自動化生產(chǎn)線設(shè)計流程

自動化生產(chǎn)線的設(shè)計需要在熟悉產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上得以實現(xiàn)，首先只有在熟悉產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的及產(chǎn)品特點的基礎(chǔ)上來對自動化生產(chǎn)線進行設(shè)計，同時產(chǎn)品生產(chǎn)工藝也是一個產(chǎn)品裝配過程的完整體現(xiàn)，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的每一道工序都會對產(chǎn)品的每一步生產(chǎn)進行詳細的要求與說明，并對相應(yīng)的規(guī)格標準進行說明。因此，在對自動化生產(chǎn)線進行設(shè)計之前首先要對產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝進行分析、熟悉。

2 做好自動化生產(chǎn)線的節(jié)拍分析

做好自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍的分析對于自動化生產(chǎn)線的設(shè)計有著十分重要的意義。自動化生產(chǎn)線的產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)拍決定著自動化生產(chǎn)線所產(chǎn)生的產(chǎn)品的質(zhì)量。自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率主要指的是自動化生產(chǎn)線在單位時間內(nèi)所生產(chǎn)出半成品所需要的時間，其是評價一個自動化生產(chǎn)線是否合格的重要指標之一，在自動化生產(chǎn)線的設(shè)計過程中需要對各個工位進行節(jié)拍分析并整合小節(jié)拍工位對自動化生產(chǎn)線中的瓶頸工位予以消除減少自動化生產(chǎn)線設(shè)計中的冗余工序環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率。自動化生產(chǎn)線中的生產(chǎn)節(jié)拍主要由工藝操作時間和輔助作業(yè)時間所組成，在自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍的設(shè)計時要首先對生產(chǎn)線的平衡率進行一定的設(shè)計計算。在完成了對于生產(chǎn)線平衡率計算的基礎(chǔ)上再對生產(chǎn)線節(jié)拍進行計算，這是由于自動化生產(chǎn)線中的節(jié)拍最長的工位將會對其他工位的運行產(chǎn)生較為嚴重的限制，因此，自動化生產(chǎn)線中的生產(chǎn)節(jié)拍主要是由自動化生產(chǎn)線運行過程中運行時間最長的工位節(jié)拍所決定的。在對自動化生產(chǎn)線進行設(shè)計的過程中需要對最長工位進行分析以確定是否能縮短其運行時間從而有效的減少節(jié)拍瓶頸，從而使得自動化生產(chǎn)線中的各工位的運行節(jié)拍保持一定的均衡。

3 確定自動化生產(chǎn)線的設(shè)計方案

在完成了對于自動化生產(chǎn)線設(shè)計的前期準備工作后需要對自動化生產(chǎn)線的設(shè)計方案進行確定，在自動化生產(chǎn)線設(shè)計方案的確定過程中需要對自動化生產(chǎn)線進行多套方案設(shè)計并在上述方案中選擇最優(yōu)的設(shè)計方案。最優(yōu)自動化生產(chǎn)線設(shè)計方案的評價標準：簡單實用、可靠性并盡可能的降低人工操作并在滿足所有功能的前提條件下從自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率等方面來進行確定。在完成了對于自動化生產(chǎn)線的設(shè)計方案確定后需要對自動化生產(chǎn)線進行三維模型設(shè)計，并繪制相關(guān)的二維工程圖。

3.1 自動化生產(chǎn)線的傳動系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)設(shè)計

自動化生產(chǎn)線在對于傳統(tǒng)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式來進行確定?，F(xiàn)今在自動化生產(chǎn)線中使用較多的輸送方式主要有：鏈傳輸、皮帶傳輸以及轉(zhuǎn)盤輸送和振動盤供料等的多種方式，而后需要對產(chǎn)品自動生成中的產(chǎn)品分隔和環(huán)向等進行考慮，如需要在工位上對零件進行檢測或是定位時需要對產(chǎn)品的分隔且脫離傳送進行精確的定位。從而確保在沒有其他外力參與的情況下對產(chǎn)品進行裝配、加工和檢測。在自動化生產(chǎn)線中對于產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換向主要由X/Y/Z三個自由度所組成，在進行換向時可以通過使用換向汽缸、分度盤或是凸輪分度器及特定的機械工裝來實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中的旋轉(zhuǎn)功能，在自動化生產(chǎn)線中的分隔過程中由于各工位的節(jié)拍存在著差異將會存在著一定的等待現(xiàn)象，如這一等待時間稍長則需要在自動化生產(chǎn)線中設(shè)計暫存料的料垛。

3.2 做好自動化生產(chǎn)線中的氣動原理圖的繪制

在對自動化生產(chǎn)線產(chǎn)品工藝進行分析的基礎(chǔ)上需要對各工位的舉升、夾緊、直線運動、轉(zhuǎn)動等功能的實現(xiàn)進行確定，在對其進行設(shè)計的過程中需要依靠工作站的運行方式來對自動化生產(chǎn)線中的氣動系統(tǒng)的原理圖進行確定與繪制。對于依靠氣動來實現(xiàn)舉升等受重力因素影響或是在緊急情況下禁止動作的環(huán)節(jié)需要在氣動控制環(huán)節(jié)的設(shè)計中增加氣動控制單向閥，并在閥片的選擇設(shè)計中選用三位五通中空閥的設(shè)計，從而在斷氣或是緊急情況下氣動單元因重力動作而產(chǎn)生的危險。

3.3 做好現(xiàn)場工藝布局圖的繪制

在自動化生產(chǎn)線現(xiàn)場工藝布局圖的繪制過程中需要根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝來對自動化生產(chǎn)線中的各工位進行確定，在工位的確定過程中需要依照現(xiàn)場的實際情況來對各工位的位置進行合理的布局并繪制成圖，從而實現(xiàn)將各工位有序的串聯(lián)或并聯(lián)成一個有機的整體。在自動化生產(chǎn)線的設(shè)計過程中還需要充分考慮到客戶現(xiàn)場中的氣源氣路、電源、線控走線的方式以及中間轉(zhuǎn)接環(huán)節(jié)等，做到細致分類。在走線方式上主要分為空中和地面兩種走線方式，對于自動化生產(chǎn)線走線中所需要使用的氣管、電源線、控制線、線槽等進行充分的考慮并在確定所需要的長度時乘以一定的系數(shù)，以確保實際走線管過程中的損耗。

3.4 自動化生產(chǎn)線的設(shè)計原則

在自動化生產(chǎn)線的設(shè)計過程中需要在滿足使用功能的前提下盡可能的對工藝步驟進行優(yōu)化、設(shè)計過程最簡化、設(shè)計成本最小化。在自動化生產(chǎn)線的設(shè)計過程中對于自動化生產(chǎn)線所使用的各個零件如傳感器、PLC等的部件應(yīng)當盡量選擇統(tǒng)一的標準，從而在降低自動化生產(chǎn)線成本的同時能夠方便的對其進行管理、互換。

3.5 做好自動化生產(chǎn)線中的機器人形式的確定

在自動化生產(chǎn)線中的機器人形式的確定中需要在綜合分析產(chǎn)品零件的加工節(jié)拍、自動化生產(chǎn)線所在平面形式的區(qū)別以及產(chǎn)品上、下料的時間、產(chǎn)品加工過程中處理中間件物流所需要使用的時間自己設(shè)備加工工位等的基礎(chǔ)上來對生產(chǎn)機器人的形式進行確定看是采用關(guān)節(jié)式還是其他的形式。

3.6 做好基于現(xiàn)場總線的自動化生產(chǎn)線組網(wǎng)

控制系統(tǒng)是自動化生產(chǎn)線的核心中樞，現(xiàn)場總線是現(xiàn)今工業(yè)自動化生產(chǎn)中進行現(xiàn)場通訊的主要通訊手段，同時使用現(xiàn)場總線來將自動化生產(chǎn)線中各個獨立的控制單元模塊進行鏈接以實現(xiàn)對于自動化生產(chǎn)線的控制。自動化生產(chǎn)線的控制管理主要由上位機和主、從站構(gòu)建起整個控制系統(tǒng)，從站主要將本站功能完成信號和本站功能準備好信號傳輸至主站，主站通過與上位機進行信息交換來按照工藝流程對整個自動化生產(chǎn)線進行啟?？刂?。在主、從站控制設(shè)備的選擇上主要采用PLC來作為現(xiàn)場工作站的主控制器，并通過現(xiàn)場總線將各控制器構(gòu)建起一個控制網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)對于自動化生產(chǎn)線的控制。

4 結(jié)束語

自動化生產(chǎn)線是現(xiàn)今工業(yè)化生產(chǎn)中發(fā)展的重要方向。文章在分析自動化生產(chǎn)線設(shè)計流程的基礎(chǔ)上對自動化生產(chǎn)線設(shè)計中的要點進行了分析介紹。

參考文獻

[1]何平陽，姚杰，程西偉.基于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的冰柜箱殼成形自動化生產(chǎn)線設(shè)計[J].模具工業(yè)，2012，38（10）：58-61.

[2]李偉光，蒙啟泳，練小華.基于PLC的不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動化生產(chǎn)線設(shè)計[J].制造業(yè)自動化，2012，34（23）：97-100.

[3]李偉光，劉銓權(quán)，許陽釗，等.基于PLC和觸摸屏的DVD盒自動化生產(chǎn)線設(shè)計[J].機械與電子，2009（5）：71-74.