壓鑄件頂針毛邊自動(dòng)化打磨系統(tǒng)研究應(yīng)用

朱樹(shù)春 譚道常 巴黎

【摘? 要】頂針頂出機(jī)構(gòu)是模具結(jié)構(gòu)上必不可少的重要組成部分，模具生產(chǎn)過(guò)程中，頂針與頂針孔的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在模具在生產(chǎn)到一定程度時(shí)，頂針及頂針孔會(huì)有相應(yīng)的磨損，在成型時(shí)，頂針處產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生毛邊，特別是壓鑄模具，毛邊硬且不易處理。為解決此問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一自動(dòng)化設(shè)備，極大的提高了打磨效率，降低了人工成本的同時(shí)極大提升了打磨的穩(wěn)定性。實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)頂針印打磨的自動(dòng)化、智能化，并確立相關(guān)解決方案及先進(jìn)技術(shù)專(zhuān)利地位。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化打磨;打磨設(shè)備;視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng);全自動(dòng)化生產(chǎn)

1.項(xiàng)目概述

1.1研究背景

頂針頂出機(jī)構(gòu)是模具結(jié)構(gòu)上必不可少的重要組成部分，模具生產(chǎn)過(guò)程中，頂針與頂針孔的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在模具在生產(chǎn)到一定程度時(shí)，頂針及頂針孔會(huì)有相應(yīng)的磨損，在成型時(shí)，頂針處產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生毛邊，特別是壓鑄模具，毛邊硬且不易處理。為解決此問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)頂針印打磨的自動(dòng)化、智能化，并確立相關(guān)解決方案及先進(jìn)技術(shù)專(zhuān)利地位，成為我們研究的課題。

1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

目前，打磨頂針印毛邊主要依賴(lài)人工手工去除，人工的不穩(wěn)定性決定了打磨效果不穩(wěn)定，效率低，品質(zhì)差。近年來(lái)，各知名企業(yè)開(kāi)始陸續(xù)引入機(jī)械手打磨，穩(wěn)定性略有提高，但打磨效率低，使用成本高，維護(hù)困難。此問(wèn)題長(zhǎng)期困擾壓鑄制造業(yè)，成為行業(yè)難題。

1.3項(xiàng)目產(chǎn)品主要用途

（A）多頭可單獨(dú)打磨，也可同時(shí)打磨，提升效率，并具有極大的通用性;

（B）自動(dòng)上下料，自動(dòng)打磨，自動(dòng)清洗，自動(dòng)烘烤，極大的節(jié)省人力，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度;

（C）更換機(jī)種只需更換治具和調(diào)整打磨程式，可適用于任何不超過(guò)機(jī)臺(tái)設(shè)定打磨范圍的產(chǎn)品;

2.主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)

2.1主要研究?jī)?nèi)容

項(xiàng)目主要研究以下四個(gè)內(nèi)容：

（1）研究系統(tǒng)視覺(jué)識(shí)別定位：研究在產(chǎn)品上下料時(shí)，如何通過(guò)視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)完成產(chǎn)品定位孔并預(yù)設(shè)定位孔自動(dòng)定位.

（2）研發(fā)多頭打磨設(shè)備。研發(fā)一種通用設(shè)備，采用多頭同時(shí)打磨，且每個(gè)打磨頭可獨(dú)立控制的系統(tǒng)，可以根據(jù)產(chǎn)品需打磨位置編程打磨，打磨效率實(shí)際應(yīng)用中可提升6倍以上。

（3）打磨效果提升。研究測(cè)試多種打磨頭，選擇壽命長(zhǎng)，打磨效果好的打磨頭，可以嚴(yán)格控制打磨成本。同時(shí)導(dǎo)入自動(dòng)化系統(tǒng)，剔除人力打磨的不穩(wěn)定性因素，達(dá)到品質(zhì)提升，效率提升，穩(wěn)定性提升的效果。

2.2技術(shù)難點(diǎn)

（1）自動(dòng)化打磨設(shè)備的開(kāi)發(fā)?，F(xiàn)階段，行業(yè)中沒(méi)有針對(duì)打磨開(kāi)發(fā)過(guò)專(zhuān)用設(shè)備，此方面幾乎沒(méi)有可參考的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)技術(shù)分析，將打磨主軸增加到6個(gè)，分別使用數(shù)控技術(shù)控制，可使打磨主軸自由移動(dòng)，主軸連接機(jī)頭，打磨頭使用彈簧夾頭連接到機(jī)頭，主軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)打磨頭依照預(yù)定的移動(dòng)軌跡移動(dòng)，達(dá)到多頭同時(shí)打磨的效果。

（2）打磨頭的選擇?，F(xiàn)有打磨頭均未針對(duì)自動(dòng)化打磨設(shè)備做過(guò)相應(yīng)優(yōu)化，我們測(cè)試多種型號(hào)，多種規(guī)格的打磨頭，銑刀等打磨設(shè)備，并選出其中的適合部分，再次進(jìn)行優(yōu)選優(yōu)化，最終開(kāi)發(fā)出一種適合此打磨設(shè)備的不銹鋼麻花狀打磨頭，實(shí)際應(yīng)用中，打磨效果好，壽命長(zhǎng)，極大的降低了使用成本，同時(shí)降低了更換打磨頭的頻次，進(jìn)一步提升了生產(chǎn)效率。

2.3創(chuàng)新點(diǎn)

（1）視覺(jué)定位技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化上下料，就必須實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自動(dòng)化定位，在視覺(jué)系統(tǒng)中定義產(chǎn)品定位孔并同實(shí)際定位孔進(jìn)行圖像識(shí)別，系統(tǒng)可以自動(dòng)判定產(chǎn)品是否已經(jīng)放置到預(yù)設(shè)的打磨位置，從而最終實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化打磨。

（2）多軸打磨技術(shù)。采用6根以上主軸，每根主軸都可以在x，y，z方向自由運(yùn)動(dòng)，均可以運(yùn)動(dòng)到設(shè)備允許的每個(gè)區(qū)域，通過(guò)編程可以達(dá)到6處單獨(dú)打磨，或者同時(shí)打磨，打磨效率得到巨大提升并最大化的達(dá)到設(shè)備的通用性和適用性，可以適用于不同的產(chǎn)品的各種位置。

（3）全自動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)。采用機(jī)械手自動(dòng)上料，視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)定位，打磨設(shè)備自動(dòng)打磨，機(jī)械手自動(dòng)下料，超聲波清洗機(jī)，鏈?zhǔn)胶婵緺t，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)。

3.技術(shù)路線(xiàn)

當(dāng)機(jī)械手上料到指定位置，視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別產(chǎn)品已經(jīng)到位后，安全門(mén)降下，防止飛濺的毛屑濺射到空氣中污染空氣，主軸帶動(dòng)6個(gè)機(jī)頭高速旋轉(zhuǎn)，按照預(yù)先編輯好的運(yùn)行程式開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，機(jī)頭帶動(dòng)彈簧夾頭夾持的不銹鋼制麻花打磨頭開(kāi)始打磨，冷卻水裝置需要一直接通，試機(jī)箱內(nèi)溫度一直保持安全溫度，同時(shí)可以流動(dòng)的循環(huán)水可以帶走毛屑，流動(dòng)的冷卻水通過(guò)打磨灰塵漏斗將廢水流動(dòng)到收灰塵框內(nèi)沉積。當(dāng)打磨完成后，對(duì)應(yīng)氣缸帶動(dòng)安全門(mén)打開(kāi)，機(jī)械手將打磨完成產(chǎn)品取走送至傳送帶上送至超聲波清洗爐內(nèi)清洗，超聲波清洗爐連接鏈?zhǔn)胶婵緺t，清洗完成的產(chǎn)品通過(guò)烘烤后即使烘干防止產(chǎn)生水漬和氧化痕跡。

設(shè)備上安裝有指示燈和操作屏，當(dāng)系統(tǒng)待機(jī)是指示燈顯示為綠色，表示系統(tǒng)隨時(shí)可以正常運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，指示燈為黃色顯示，表示設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)，警示非專(zhuān)業(yè)人員不得進(jìn)入打磨區(qū)域，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，指示燈為紅色顯示，此時(shí)需要專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)操作屏參看錯(cuò)誤代碼排除故障后才可繼續(xù)運(yùn)行。

該設(shè)備主軸可以根據(jù)程式設(shè)定移動(dòng)到治具允許范圍內(nèi)的任何地方，當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)周期結(jié)束，可以更換打磨治具，調(diào)用新的打磨程式后，通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)試即可完成生產(chǎn)機(jī)種的切換，通用性極好。

4.取得的標(biāo)志性成果

通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，研究出自動(dòng)打磨系統(tǒng)和自動(dòng)打磨設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備可以代替雙班12人的工作量，且打磨效果極好，一次打磨良率即可達(dá)到99.9%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人工打磨的效率，同時(shí)由于打磨設(shè)備的通用性，實(shí)際打磨成本極低，每片產(chǎn)品打磨成本可下降約1元人民幣，每年可為相關(guān)壓鑄企業(yè)帶來(lái)數(shù)千萬(wàn)的人民幣效益。

5.應(yīng)用前景

本項(xiàng)目的提出使壓鑄件由原有人工打磨機(jī)械手打磨發(fā)展為專(zhuān)用設(shè)備打磨，極大的提高了打磨效率，降低了人工成本的同時(shí)極大提升了打磨的穩(wěn)定性。后續(xù)還可將此打磨設(shè)備應(yīng)用到更多的毛邊打磨上，同樣可以應(yīng)用到其余筆記本電腦、手機(jī)、平板、游戲機(jī)等產(chǎn)品上，市場(chǎng)潛力巨大。

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