滑動軸承軸瓦柔性生產(chǎn)線設(shè)計規(guī)劃

陳孝尚 蔡鶴

【摘 ?要】以智能制造為引領(lǐng)，數(shù)字化改造為核心，順應時代趨勢，設(shè)計規(guī)劃滑動軸承軸瓦柔性生產(chǎn)線。改變傳統(tǒng)落后的加工管理方式，提升效率和質(zhì)量性能。

【關(guān)鍵詞】智能制造;柔性生產(chǎn)線;數(shù)字化;滑動軸承;軸瓦

1.概述

目前國內(nèi)滑動軸承行業(yè)普遍為單件小批量生產(chǎn)。采用傳統(tǒng)的單機人工作業(yè)方式，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，易出差錯，工件轉(zhuǎn)運不及時，產(chǎn)品信息追溯難等問題。我公司作為國內(nèi)滑動軸承行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，致力于打破傳統(tǒng)制造的局限性，開拓創(chuàng)新，一舉成為行業(yè)智能制造的典范。設(shè)計規(guī)劃了一條滑動軸承柔性生產(chǎn)線。

2.柔性生產(chǎn)線整體功能設(shè)計

對原有的組織管理流程和工藝方法進行細致調(diào)研，根據(jù)精益生產(chǎn)的要求進行梳理、優(yōu)化。優(yōu)化整合工序，減少裝夾次數(shù)，減少變形，提高精度。為實現(xiàn)軸瓦高效率的生產(chǎn)，設(shè)計并制作實際可行的自動化設(shè)備，并采集相關(guān)上下線信息，制作線體總控軟件，實現(xiàn)高效率軸瓦柔性化生產(chǎn)。組線設(shè)備為德國進口五軸五聯(lián)動萬能銑加工中心、數(shù)控車銑復合加工中心、三坐標和上下料機器手等組成。主要軸瓦產(chǎn)品信息如下圖所示;

軸瓦柔性線主體由9個組裝系統(tǒng)組合而成，分別為：

人工裝配系統(tǒng);半成品進出料循環(huán)系統(tǒng);二維碼打標識別系統(tǒng);工件識別視覺防錯系統(tǒng);機器人搬運系統(tǒng);智能工件倉儲系統(tǒng);機器人快換系統(tǒng);清洗烘干系統(tǒng);排屑系統(tǒng);智能線體控制系統(tǒng);

各工位以優(yōu)質(zhì)型材構(gòu)建基本的工作臺框架，采用型材和有機玻璃構(gòu)建安全框架保證設(shè)備和操作人員的工作安全?？紤]安全因素，采用安全光幕及急停按鈕等安全措施。

各工位配置相應的合格與不合格性指示燈以便于操作者直觀地進行狀態(tài)監(jiān)視。整個生產(chǎn)線除了各工位具有信息指示燈、代碼和監(jiān)控信息外，狀態(tài)指示塔燈也是必備的，顏色和功能定義如下：

綠色 – 設(shè)備處于自動狀態(tài)，當前沒有故障

黃色 – 手動模式/參數(shù)設(shè)置

紅色 – 設(shè)備處于故障報警狀態(tài)

3.柔性生產(chǎn)線總控系統(tǒng)

線體總控系統(tǒng)具備模塊化拼裝能力，包括程序傳輸管理、設(shè)備數(shù)據(jù)采集管理、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)管理、與上層MES對接等功能?？刂七壿嫞涸诰€體控制上位機上輸入生產(chǎn)訂單號;將毛坯裝到上料線;機器人接收到上料任務，將工件搬運至料庫等待加工;機床一旦處于空閑狀態(tài)立即向機器人請求上料加工。機器人根據(jù)排產(chǎn)順序，將工件送入機床加工。將加工完成的工件搬出機床。機床和控制系統(tǒng)通過PLC握手信號交互并設(shè)置保護條件，加工程序與物料編碼唯一對應，自動識別調(diào)用。機床可實現(xiàn)72小時無人自動加工。

系統(tǒng)配置模塊：①設(shè)備數(shù)據(jù)采集及可視化分析模塊（MDA/MDC）②程序傳輸及管理模塊（DNC）③Visual（電子看板）模塊④工單管理模塊⑤刀補管理模塊。

3.1設(shè)備數(shù)據(jù)采集及可視化分析——MDA/MDC

設(shè)備數(shù)據(jù)采集分為網(wǎng)卡采集及硬件采集兩種，對設(shè)備數(shù)據(jù)（產(chǎn)量、關(guān)機、運行、停機、空閑、調(diào)試等）進行采集;通過網(wǎng)口采集的數(shù)據(jù)有設(shè)備狀態(tài)、各軸坐標、進給速度、主軸轉(zhuǎn)速、進給倍率、主軸倍率、產(chǎn)量、報警信息等。通過硬件采集的數(shù)據(jù)有設(shè)備狀態(tài)、進給倍率、主軸倍率、產(chǎn)量等;實現(xiàn)了將現(xiàn)場采集的設(shè)備狀態(tài)、產(chǎn)量、運行參數(shù)、質(zhì)檢信息、生產(chǎn)任務、操作人員等數(shù)據(jù)通過MDA服務器進行解析、匯總、統(tǒng)計、計算并生產(chǎn)相應的圖報表或看板信息，設(shè)備管理者只需在辦公室的PC端即可全面、快速了解現(xiàn)場生產(chǎn)的整體運行狀況，以便實現(xiàn)快速處理現(xiàn)場生產(chǎn)異常問題和執(zhí)行管理決策。

3.2程序傳輸及管理—DNC

采用串口、網(wǎng)口DNC系統(tǒng)混合聯(lián)網(wǎng)方案。針對串口設(shè)備：首先將串口交換機的串口通過RS232數(shù)據(jù)線與數(shù)控機床的串口進行相連，真正實現(xiàn)了將現(xiàn)場機床像電腦一樣進行統(tǒng)一管理，編程人員只需在機床端即可遠程下載NC程序。

程序傳輸及管理的主要功能：

（1）程序遠程調(diào)用，操作工只需要在機床端就可以實現(xiàn)程序的上傳和下載。（2）程序回傳自動命名，系統(tǒng)可以對上傳的程序進行自動命名。（3）程序列表查看，操作者可以在機床端查看服務器對應目錄中的程序清單。（4）程序在線加工，對于大的程序，系統(tǒng)可以實現(xiàn)程序的在線加工（機床必須有在線加工功能）。（5）可根據(jù)不同角色進行權(quán)限配置，同時支持將權(quán)限細化到某一文件夾甚至到某一文件，以及支持分配只讀、修改等某一項權(quán)限功能（6）支持多種程序比較功能方式。（7）系統(tǒng)具備自動版本管理功能，確?，F(xiàn)場使用的加工程序為最新工藝的程序。如果用戶想回用老版本的程序，可以通過置新版本操作實現(xiàn);同時版本刪除權(quán)限可以通過權(quán)限進行控制。

3.3 Visual（電子看板）

Visual（電子看板）是現(xiàn)代化管理的主要工具，將采集到的信息按需要生成報表并展示。

Visual（電子看板）的主要功能：

并以產(chǎn)線3D布局狀態(tài)方式直觀展現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的即時狀態(tài)，如綠色表示設(shè)備處于運行加工，藍色表示設(shè)備空閑、黃色表示設(shè)備調(diào)試、紅色表示設(shè)備停機、灰色表示設(shè)備關(guān)機;

可視化車間看板;

按工序先后次序展示設(shè)備加工效率（條狀圖），可直觀查看瓶頸工序;

實時生產(chǎn)信息刷新發(fā)布，一目了然掌握車間實時生產(chǎn)狀況，包括實時生產(chǎn)任務信息，預計產(chǎn)量，完成量，完成率，合格率，加工設(shè)備信息;

3.4工單管理

線體總控系統(tǒng)工單管理可實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)批次追蹤與生產(chǎn)管理的基本功能。

工單管理的主要功能：

（1）產(chǎn)品維護。此模塊供生產(chǎn)管理人員根據(jù)產(chǎn)品信息在系統(tǒng)中進行維護，包括產(chǎn)品編號，產(chǎn)品名稱以及工藝工序信息及其備注信息。

（2）工單登陸。在工單登錄頁面會自動顯示出和工序一一對應的工單，當生產(chǎn)任務需要下發(fā)時，在系統(tǒng)中進行派發(fā)操作，系統(tǒng)會自動統(tǒng)計工單生產(chǎn)情況，包括工單實際產(chǎn)量、正在執(zhí)行工單的設(shè)備、正品數(shù)、次品數(shù)。當完成該工單的設(shè)備結(jié)束時進行設(shè)備報工、完成該工單的所有設(shè)備結(jié)束時進行工單報工、當所有工單加工結(jié)束后，產(chǎn)品加工結(jié)束。

（3）班次統(tǒng)計。以班次為基礎(chǔ)，并以表格顯示出人員或者設(shè)備在某一個班次的產(chǎn)量、運行時間、停機時間。

（4）工單產(chǎn)量。按照不同統(tǒng)計方式查詢工單生產(chǎn)情況 將工單實際產(chǎn)量、計劃平均產(chǎn)量及實際平均產(chǎn)量以折線圖或柱狀圖的形式在一張顯示。

（5）工單進度看板。將工單進度情況在看板上進行實時展示 將正在作業(yè)中的工單任務在看板上進行展示，能更加快捷了解生產(chǎn)任務進度。

3.5自動刀補功能

軸瓦精加工完成后，機器人將其搬運到三坐標上，自動進行尺寸和形位公差測量。測量結(jié)果軟件自動采集，根據(jù)軸瓦設(shè)計精度要求，通過算法計算得到自動刀補數(shù)據(jù)。通過以太網(wǎng)傳送到機床對應的刀具磨損補償表上，以此保證加工的尺寸的穩(wěn)定。自動刀補功能的運轉(zhuǎn)示意圖如下：

4.小結(jié)

本條自動產(chǎn)線集成了條碼管理、視覺檢測、三坐標自動檢測、排產(chǎn)和插單管理，是離散制造的先進代表?？蓪崿F(xiàn)客戶定制化需求和標準化生產(chǎn)兩種方式，符合中國制造2025的要求。實現(xiàn)了以機器換人的目的，原先需要15個人作業(yè)，現(xiàn)在只需要3人。生產(chǎn)效率提高50%，在制品減少30%，提高了國內(nèi)滑動軸承制造的水平。開創(chuàng)了滑動軸承智能制造的先例，起到了行業(yè)帶頭作用。

參考文獻

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