摩托車車輪智能生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與仿真★

毛現(xiàn)艷

（青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 山東 青島 266555）

引言

中國(guó)制造2025，智能制造為主攻方向，以智能車間為核心的生產(chǎn)過(guò)程智能化逐漸成為制造業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)型升級(jí)的基礎(chǔ)[1]。而數(shù)字化工廠技術(shù)的個(gè)性化、數(shù)字化的智能生產(chǎn)模式，是實(shí)現(xiàn)智能制造的必經(jīng)之路?；诖?，本文以智能制造為切入點(diǎn)，以生產(chǎn)摩托車車輪為引例，通過(guò)引用建立數(shù)字化工廠技術(shù)的Visual One 虛擬仿真系統(tǒng)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套完整的摩托車車輪的智能制造生產(chǎn)線，并進(jìn)行仿真測(cè)試驗(yàn)證。

1 智能生產(chǎn)線整體設(shè)計(jì)

該摩托車車輪智能生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的工作流程及工位安排如圖1 所示。整個(gè)工廠劃分為3 個(gè)工位，其智能生產(chǎn)線用于生產(chǎn)摩托車制動(dòng)盤(pán)、摩托車車輪墊片、摩托車輪轂、摩托車傳動(dòng)裝置等配件，再進(jìn)行裝配及緊固作業(yè)，并經(jīng)焊接、噴涂，完成車輪制造，最終碼垛入庫(kù)。利用Visual One 數(shù)字化虛擬仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[2]。

2 工位設(shè)計(jì)及工藝流程

2.1 工位1 場(chǎng)景設(shè)計(jì)及工藝流程仿真

工位1 場(chǎng)景設(shè)計(jì)的布局圖，如圖2 所示。

其工藝流程如下：

1）摩托車制動(dòng)盤(pán)生產(chǎn)。左傳送帶送出摩托車制動(dòng)盤(pán)的生產(chǎn)原材料，到達(dá)傳送帶末端后，機(jī)器人1 將其放入到車床加工成半成品，經(jīng)傳送帶輸出。通過(guò)機(jī)器人2 將其放置到激光切割機(jī)上加工成成品，然后將其放到檢測(cè)臺(tái)1 上，機(jī)器人3 進(jìn)行吹洗和尺寸檢測(cè)（檢測(cè)工具檢測(cè)成品內(nèi)部最小的6 個(gè)孔尺寸及中間孔的尺寸），執(zhí)行完畢后機(jī)器人3 將其送入傳送帶，進(jìn)入裝配1 環(huán)節(jié)。

2）摩托車車輪墊片生產(chǎn)。右傳送帶送出摩托車車輪墊片的生產(chǎn)原材料，到達(dá)傳送帶末端后，機(jī)器人4將其放入到車床加工成半成品，經(jīng)傳送帶輸出。通過(guò)機(jī)器人5 將其放置到數(shù)控鉆床上加工成成品，然后將其放到檢測(cè)臺(tái)2 上，機(jī)器人6 進(jìn)行吹洗和尺寸檢測(cè)（檢測(cè)工具檢測(cè)成品內(nèi)部所有孔圓尺寸），執(zhí)行完畢后等待進(jìn)入裝配1 環(huán)節(jié)。

3）裝配1：摩托車制動(dòng)盤(pán)與摩托車車輪墊片的裝配。導(dǎo)軌機(jī)器人1 分別將摩托車制動(dòng)盤(pán)與摩托車車輪墊片放到裝配臺(tái)1 上進(jìn)行裝配。

4）產(chǎn)生摩托車輪轂工位3 的傳送帶上自動(dòng)生成輪轂和托板，經(jīng)過(guò)傳送帶篩選，輪轂向左支路輸送，等待進(jìn)入裝配2 環(huán)節(jié)。

5）裝配2：半成品與摩托車輪轂的裝配。導(dǎo)軌機(jī)器人1 分別將裝配1 后的半成品與摩托車輪轂放到裝配臺(tái)2 上進(jìn)行裝配。

6）緊固作業(yè)。裝配2 完成后，導(dǎo)軌機(jī)器人1 用車輪緊固工具進(jìn)行緊固作業(yè)。

2.2 工位2 場(chǎng)景設(shè)計(jì)及工藝流程仿真

工位2 場(chǎng)景設(shè)計(jì)的布局圖如圖3 所示。

其工藝流程如下：

1）摩托車傳動(dòng)裝置生產(chǎn)。左傳送帶送出摩托車傳動(dòng)裝置的生產(chǎn)原材料，到達(dá)傳送帶末端后，機(jī)器人7將其放入到車床加工成半成品，經(jīng)傳送帶輸出。通過(guò)機(jī)器人8 將其放置到數(shù)控鉆床上加工成成品，然后機(jī)器人9 將其放到檢測(cè)臺(tái)3 上進(jìn)行吹洗和尺寸檢測(cè)（檢測(cè)工具檢測(cè)成品內(nèi)部所有孔圓尺寸），執(zhí)行完畢后導(dǎo)軌機(jī)器人2 將其送入到裝配3 環(huán)節(jié)。

2）摩托車制動(dòng)盤(pán)生產(chǎn)。右傳送帶送出摩托車制動(dòng)盤(pán)的生產(chǎn)原材料，到達(dá)傳送帶末端后，機(jī)器人10 將其放入到車床加工成半成品，傳送帶輸出，通過(guò)機(jī)器人11 將其放置到激光切割機(jī)上加工成成品，然后將其放到檢測(cè)臺(tái)4 上，機(jī)器人12 進(jìn)行吹洗和尺寸檢測(cè)（檢測(cè)工具檢測(cè)成品內(nèi)部最小的6 個(gè)孔尺寸及中間孔的尺寸）, 執(zhí)行完畢后導(dǎo)軌機(jī)器人2 將其送入到裝配3環(huán)節(jié)。

3）裝配3：摩托車傳動(dòng)裝置與工位1 裝配完成后的半成品裝配。導(dǎo)軌機(jī)器人2 將摩托車傳動(dòng)裝置與工位1 裝配完成后的半成品進(jìn)行裝配。

4）裝配4：摩托車制動(dòng)盤(pán)與裝配3 后的半成品裝配。導(dǎo)軌機(jī)器人2 將摩托車制動(dòng)盤(pán)與裝配3 后的半成品進(jìn)行裝配。

5）緊固作業(yè)。裝配3 完成后，導(dǎo)軌機(jī)器人2 用車輪緊固工具進(jìn)行緊固作業(yè)，完成后經(jīng)傳送帶輸出。

2.3 工位3 場(chǎng)景設(shè)計(jì)及工藝流程仿真

工位3 場(chǎng)景設(shè)計(jì)的布局圖如圖4 所示。

其工藝流程如下：

1）裝配體的焊接。導(dǎo)軌機(jī)器人3 將裝配體放置在定位器1 上，并利用焊槍工具進(jìn)行焊接。完成焊接作業(yè)后，將裝配體送回傳送帶，繼續(xù)完成后期工作。

2）裝配體的噴涂。導(dǎo)軌機(jī)器人4 將焊接后的裝配體放置在定位器2 上，并利用噴槍工具進(jìn)行噴涂。完成噴涂作業(yè)后，此時(shí)生產(chǎn)車輪成品加工完成。

3）生產(chǎn)托板。該工位中的傳送帶自動(dòng)生成輪轂和托板，經(jīng)過(guò)傳送帶篩選，托板往下支路輸送，進(jìn)行碼垛準(zhǔn)備。

4）車輪碼垛。機(jī)器人14 將成品進(jìn)行碼垛。

5）車輪入庫(kù)。機(jī)器人14 將碼垛好的托板送至右側(cè)的傳送帶上，由入庫(kù)系統(tǒng)將其放入至成品倉(cāng)庫(kù)中。

3 智能生產(chǎn)線仿真實(shí)現(xiàn)

采用Visual One 虛擬仿真系統(tǒng)建立摩托車車輪的生產(chǎn)線布局，并按照3 個(gè)工位的設(shè)計(jì)工藝流程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真操作，完成整個(gè)智能生產(chǎn)線的生產(chǎn)車輪仿真過(guò)程[3-4]。通過(guò)對(duì)集成工藝模型、過(guò)程模型和生產(chǎn)系統(tǒng)于一體的數(shù)字化工廠虛擬建模方法進(jìn)行仿真分析和仿真驗(yàn)證，該設(shè)計(jì)方案可以實(shí)現(xiàn)摩托車車輪的全自動(dòng)智能生產(chǎn)過(guò)程，該設(shè)計(jì)方案可行。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)建立生產(chǎn)線布局，設(shè)計(jì)生產(chǎn)摩托車車輪的工藝流程，并利用Visual One 虛擬仿真系統(tǒng)對(duì)車輪的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真測(cè)試。通過(guò)仿真驗(yàn)證，證明生產(chǎn)車輪的智能制造生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)方案可行，這將具有一定的理論意義和實(shí)踐意義。

1）以摩托車車輪智能化生產(chǎn)線為例，進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)與虛擬仿真，對(duì)摩托車車輪生產(chǎn)行業(yè)的智能化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、改造，提供實(shí)際操作借鑒。

2）利用數(shù)字化工廠的虛擬仿真軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)真實(shí)生產(chǎn)的虛擬規(guī)劃和仿真研究，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)其他產(chǎn)品智能制造生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，提供理論指導(dǎo)和參考。