柔性生產(chǎn)線中工件定位精確度的提升措施

周寬

[摘? ? 要 ]工件定位精準(zhǔn)度是確保生產(chǎn)質(zhì)量的一項(xiàng)重要因素。本文對(duì)產(chǎn)品的再夾緊、氣密測(cè)試等方法進(jìn)行了詳細(xì)地探究，以案例方式介紹了提高產(chǎn)品定位精準(zhǔn)度的方法。通過(guò)采取這種方法，產(chǎn)品定位精準(zhǔn)度獲得明顯提高，劣質(zhì)品數(shù)量也明顯減少，停機(jī)時(shí)間縮減，柔性生產(chǎn)線正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

[關(guān)鍵詞]柔性生產(chǎn)線;產(chǎn)品定位;精準(zhǔn)度;提高方法

[中圖分類號(hào)]U468.2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）08–00–03

Improvement Measures of Workpiece Positioning Accuracy in Flexible Production Line

Zhou Kuan

[Abstract]Workpiece positioning accuracy is an important factor to ensure the quality of production. In this paper， the re clamping， air tightness test and other methods are discussed in detail， and the methods to improve the positioning accuracy of products are introduced by case study. By adopting this method， the accuracy of product positioning has been significantly improved， the number of inferior products has been significantly reduced， the downtime has been reduced， and the flexible production line operates normally.

[Keywords]flexible production line; product positioning; accuracy; improvement method

隨著加工制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，新技術(shù)、新思路逐漸涌現(xiàn)，人們對(duì)產(chǎn)品性能及功能提出了更高要求，逐漸朝著高效率、高柔性化趨勢(shì)轉(zhuǎn)變，柔性生產(chǎn)線由此產(chǎn)生，變成制造業(yè)注重的焦點(diǎn)。現(xiàn)今，我國(guó)針對(duì)柔性生產(chǎn)線的工作原理及體系構(gòu)成已有了比較廣泛的了解，但針對(duì)柔性生產(chǎn)線生產(chǎn)精度管理體系理論認(rèn)識(shí)與把握還需要更為深入，影響到柔性生產(chǎn)線的充分應(yīng)用與功能的徹底發(fā)揮。主要有兩點(diǎn)問(wèn)題：①柔性生產(chǎn)線機(jī)械種類復(fù)雜，作業(yè)臺(tái)數(shù)量大，導(dǎo)致柔性生產(chǎn)線生產(chǎn)精度創(chuàng)模與分析困難;②因?yàn)榉爆嵐ぜ纳a(chǎn)工序很多，各工序間相互影響關(guān)系繁瑣，難以精準(zhǔn)預(yù)計(jì)工件最后的生產(chǎn)偏差。

1 柔性生產(chǎn)線偏差來(lái)源與分類

1.1 車床生產(chǎn)偏差

1.1.1 幾何偏差

由于構(gòu)成車床的零配件在生產(chǎn)制造中有偏差，及其整個(gè)車床在裝配期間有裝配偏差，導(dǎo)致車床運(yùn)行期間的幾何參量偏離預(yù)期的幾何參量[1]。因此車床在未執(zhí)行生產(chǎn)操作前已經(jīng)有了偏差，這種偏差被稱為車床幾何偏差，屬于車床自帶的偏差。

1.1.2 伺服偏差

伺服偏差是由車床控制結(jié)構(gòu)性能決定的，涉及伺服平臺(tái)的響應(yīng)落后于伺服驅(qū)動(dòng)每個(gè)軸輪在相關(guān)節(jié)點(diǎn)上有多位移與少位移的性質(zhì)。

1.1.3 熱誤差

車床在執(zhí)行生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)，因?yàn)檐嚧驳母髁闩浼g有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，車床床體內(nèi)的一些零配件會(huì)出現(xiàn)升溫情況，造成零配件變化，從而影響到最后刀尖點(diǎn)的位置偏差。

1.2 操作臺(tái)定位偏差

1.2.1 平面配合偏差

平面配合偏差主要指因?yàn)?個(gè)相互搭配的平面和理想平面間有規(guī)格、形狀及位置等誤差，相互搭配后形成的偏差。

1.2.2 孔銷配合偏差

孔銷搭配偏差主要指因?yàn)?個(gè)相互搭配的圓柱銷與圓柱孔，因?yàn)楹屠硐雲(yún)?shù)有偏離情況，相互搭配后會(huì)形成一些偏差。

1.3 工序傳輸偏差

工序傳輸偏差主要指在柔性生產(chǎn)線多工序制造環(huán)節(jié)，各工序間的干擾。針對(duì)多工序生產(chǎn)的工件，工件生產(chǎn)性能是多工序間偏差傳送、累積與耦合引起的。

基準(zhǔn)偏差主要指零件在生產(chǎn)以前因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)有誤差造成零件位子偏差，多工序生產(chǎn)中會(huì)把上個(gè)工序的生產(chǎn)特點(diǎn)視為下個(gè)工序的定位基準(zhǔn)融入下個(gè)工序內(nèi)，所以會(huì)出現(xiàn)偏差的傳送效應(yīng)。

2 工件再夾緊提高定位精準(zhǔn)度

在主動(dòng)錐齒輪（簡(jiǎn)稱主動(dòng)輪）加工中，配備SINUMERIK 802D平臺(tái)的YKX3132M型數(shù)控滾齒設(shè)備（下稱MC1），負(fù)責(zé)主動(dòng)輪表面花鍵切削工作。

2.1 現(xiàn)狀與規(guī)劃方案

機(jī)器人RT機(jī)爪夾住主動(dòng)輪朝MC1裝料時(shí)，如果主動(dòng)輪定位錯(cuò)誤，那么竣工后花鍵齒圈徑向移動(dòng)公差Fr<0.02mm、跨六齒的公法線總長(zhǎng)Fw≠（33.19±0.1）mm。盡管把尾架頂尖（簡(jiǎn)稱尾架）負(fù)荷從2.5 MPa上升到3.5 MPa，可是每班依舊存在3～5件殘缺品[2]。由此，項(xiàng)目組規(guī)劃工件再夾緊梯形圖輸進(jìn)CNC系統(tǒng)中，通過(guò)PLC控制電氣部件與液壓過(guò)程，完成尾架夾緊設(shè)備的重新頂緊零件任務(wù)。

2.2 工件再夾緊梯形圖

原來(lái)，MC1尾架頂尖不僅能夠在JOG形式通過(guò)MCP按鍵10.2手動(dòng)升高或降低，還能在MDA和AUTO形式下通過(guò)生產(chǎn)程序中M20或M21代碼智能提升（降低）。可是在柔性生產(chǎn)線上，MC1尾架既要具有單機(jī)調(diào)整的手動(dòng)升或降機(jī)能與單機(jī)運(yùn)行的智能升或降功能，也要具有聯(lián)機(jī)運(yùn)動(dòng)的RT使之升或降機(jī)能，且能夠在1次信號(hào)Ι8.2下2次頂緊零件。

2.3 工件再夾緊控制方法

RT管理MC1尾架再夾緊零件的控制方法是：

（1）基于AUTO形式（V31000000），MC1作業(yè)門已經(jīng)開(kāi)啟到位使M60.7=1。

（2）MC1尾架已經(jīng)升高到位后，RT朝MC1傳遞尾架降低信號(hào)。

（3）輸出線圈連接電源后，液壓閥啟動(dòng)，使之閥口P3和B3連通、A3和T3連通。這樣一來(lái)，尾架一次降低夾緊零件，在降低延時(shí)T6=3s后，觸動(dòng)二次上升指令M70。

（4）輸出線圈連接電源后，液壓閥啟動(dòng)，使之閥口P3和A3連通、B3和T3連通。由此，尾架升高松件，在延時(shí)0.7s后，觸動(dòng)二次降低指令M70.1。

（5）傳輸線圈Q2.4重新連接電源，液壓開(kāi)關(guān)YV4啟動(dòng)，尾架二次降低夾件且保持[3]。當(dāng)加計(jì)數(shù)設(shè)備C2計(jì)數(shù)滿足預(yù)設(shè)值PV時(shí)，MC1通過(guò)輸出指令Q0.6朝RT傳輸MC1已2次降低夾件完成數(shù)據(jù)。接著，RT回退到安全位。

2.4 工件再夾緊運(yùn)用成效

如今，RT管控MC1尾架二次頂緊零件的控制方法已經(jīng)在2條主動(dòng)輪柔性生產(chǎn)線中4臺(tái)MC1上運(yùn)用，花鍵齒圈徑向移動(dòng)公差Fr與跨六齒的公法線總長(zhǎng)Fw等規(guī)格都滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)，每班殘次品率是0。

3 工件氣密測(cè)試提高定位精準(zhǔn)度

從動(dòng)錐齒輪（簡(jiǎn)稱從動(dòng)輪）加工中，配了FANUC0iTD平臺(tái)的PUMAV405號(hào)數(shù)控立式機(jī)床（簡(jiǎn)稱MC2），負(fù)責(zé)從動(dòng)輪中頂錐與內(nèi)錐等位置的切削工作。MC2中自定心外張式卡盤（簡(jiǎn)稱卡盤）框架示意見(jiàn)圖1。

3.1 現(xiàn)狀與規(guī)劃方案

桁架機(jī)械爪RT機(jī)爪夾住從動(dòng)輪給MC2裝料時(shí)，如果卡盤的基礎(chǔ)座上存在鐵屑以及定中卡爪纏上長(zhǎng)屑，那么從動(dòng)輪將產(chǎn)生定位異常[4]。繼續(xù)生產(chǎn)時(shí)，工件大小偏離圖紙引起質(zhì)量問(wèn)題，或者零件飛出夾具造成操作門變化、防護(hù)玻璃損壞等機(jī)械事故。由此，項(xiàng)目組制定規(guī)劃方案，裝料時(shí)，根據(jù)卡盤氣檢孔和非接觸式傳感儀了解從動(dòng)輪生產(chǎn)基面是否貼合在基礎(chǔ)座上;卸料后，依靠卡盤高速運(yùn)動(dòng)以及側(cè)面吹氣清理夾具體的附帶鐵屑。

3.2 氣密測(cè)試方案運(yùn)用

項(xiàng)目組調(diào)整使用有3個(gè)氣檢口的液壓卡盤，制作氣密測(cè)試原理圖（圖2），采取直動(dòng)式二通電磁開(kāi)關(guān)VX210CA與位置傳感儀ISA2-GE45N等部件，統(tǒng)一設(shè)置在車床后面的恰當(dāng)部位[5]。銜接好氣路后，按照電路圖銜接好線路。為確定零件基面貼合基礎(chǔ)座，項(xiàng)目組制定了梯形圖，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整MC2的PMC流程且融入FlashROM中。然后連通氣源，啟動(dòng)MC2，調(diào)整支護(hù)座高度，設(shè)置最長(zhǎng)檢出間距0.025mm，保障從動(dòng)輪夾好后，其基面和基礎(chǔ)座的空隙均勻。

氣密測(cè)試準(zhǔn)備好后，采用AUTO形式，RT機(jī)爪夾住從動(dòng)輪朝MC2卡盤填料時(shí)，RT將管控MC2運(yùn)轉(zhuǎn)。其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程如下。

（1）MC2先閉合操作門然后夾好從動(dòng)輪，接著MC2的傳輸線圈Y3通電，促使中間繼電設(shè)備KA1運(yùn)行。

（2）當(dāng)KA1常開(kāi)觸點(diǎn)關(guān)上后，二通電磁開(kāi)關(guān)YP1運(yùn)行且使之P1與A1連通。

（3）壓縮氣體通過(guò)3個(gè)氣檢口吹到從動(dòng)輪表面，如果表面和支護(hù)座貼合，就會(huì)令P4-P3之間氣壓差保持在（0.03-0.2） MPa。這時(shí)，傳感儀SP1關(guān)上令X0.4=1，生產(chǎn)流程就一直朝下執(zhí)行。

（4）當(dāng)基面和支護(hù)座無(wú)法貼合時(shí)，P4-P3之間氣壓差將超過(guò)范圍，導(dǎo)致SP1斷開(kāi)，由此引起X0.4=0，指負(fù)邏輯的X0.4=1。這樣一來(lái)，氣密測(cè)試超時(shí)線圈R651.6通電，引起氣動(dòng)部位傳感儀警戒線圈R608.7啟動(dòng)。隨后，MC2屏顯命令2072，柔性生產(chǎn)線制造循環(huán)暫停。

3.3 旋轉(zhuǎn)氣吹清屑方案運(yùn)用

項(xiàng)目組把吹氣管道（0.5 MPa）加裝到卡盤側(cè)面，制作氣吹清屑原理圖（圖2），采取直動(dòng)式二通電磁開(kāi)關(guān)VX210CA與降壓開(kāi)關(guān)AR20-01-A等部件，將之與氣密測(cè)試用件統(tǒng)一設(shè)置在車床后側(cè)的適當(dāng)部位[6]。銜接好氣路后，按照電路圖銜接好線路。為完成RT管控MC2卡盤轉(zhuǎn)動(dòng)和側(cè)面吹氣，項(xiàng)目組制定出梯形圖，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整MC2的PMC流程且融入FlashROM中，于[TIMER]畫面中設(shè)置吹氣時(shí)間的定時(shí)設(shè)備TMR12=5s，在參數(shù)畫面上設(shè)置主軸定向時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)參量No.3732=300r/min。

卡盤運(yùn)轉(zhuǎn)氣吹清屑的主要機(jī)理是：

（1）柔性生產(chǎn)線工作時(shí)，RT機(jī)爪夾住從動(dòng)輪由MC2卡盤完成卸料。

（2）卸料結(jié)束，MC2通過(guò)X8.6獲取RT傳遞的卸料好且吹氣的脈沖;而且，RT通過(guò)中間線圈R623.7與傳輸線圈Y1.5操控MC2的作業(yè)門關(guān)上，直到門關(guān)到好令R550.6=1。接著，卸料好并吹氣的指令R622.4智能鎖上。

（3）當(dāng)RT通過(guò)中間線圈R580與傳輸線圈G70.5操控MC2主軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳輸線圈Y0.7通電，導(dǎo)致中間繼電設(shè)備KA2運(yùn)行且使之常開(kāi)觸點(diǎn)關(guān)閉。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，柔性生產(chǎn)線被廣泛用于各行各業(yè)中，充分體現(xiàn)其自動(dòng)高效的優(yōu)勢(shì)，滿足了廣大客戶的急切需求。始終采取人工除屑、扳手緊固等傳統(tǒng)方法，已無(wú)法再適應(yīng)現(xiàn)今的智能生產(chǎn)模式。這就需要工程技術(shù)者持續(xù)創(chuàng)新觀念，在數(shù)控流程中加入除屑命令，在梯形圖上加入氣密測(cè)試控制，于電氣支路上銜接零件定位控制部件，在操作流程上裝上中心孔吹屑系統(tǒng)，在預(yù)裝配過(guò)程添加導(dǎo)向設(shè)備等。這樣，在工件定位過(guò)程，零件粘住臟污、夾具纏繞殘屑和手爪夾住歪斜等不良因素，實(shí)現(xiàn)智能清屑，進(jìn)而保障了工件定位精準(zhǔn)度。

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