半轴精车、钻孔、孔倒角自动化设计

本项目设计为两组品字形设备排布，每组品字形主要是一台关节机器人负责三台机床上下料，设备有一台七关节机器人、一台数控车床、两台自制数控镗床、一套双层上下料架，一套手动上下料吊具供两组品字形设备上下工件。自动上下料机构是本次设计中的一个重要部分，所谓上料、下料机构是指在加工过程中实现自动给料和自动出料的机械装置，最终实现自动工作循环。自动化工序主要包括精车法兰盘、钻孔、盘孔内外端面倒角，年产能可达30万件，比原有生产线每班节省7人，年节省计件工资126万元。

产品结构图

首先简单介绍一下我公司的一种法兰盘产品结构，具体产品结构如图1所示。主要加工尺寸：外圆直径

221mm，盘厚15mm，中心距为

190mm，共计10个孔，孔径为16.3

mm，孔相对于半轴两端中心孔的位置度为

0.2mm，加工法兰盘外圆、内外端面，钻法兰盘孔，内外端面孔倒角。

生产线原有加工方式

原有生产线存在很多缺点与不足，如图2所示。生产线加工为单机加工，工序为钻孔(立钻或组合钻、普车精车盘、镗孔、内外端面倒角，每台机床一名操作者，具有机床分布零散、工序多、运输距离远、用人多、人工成本高等缺点。

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自动线改造设计——改善措施

此自动化设计选择了区域化设计方案，总体结构采用品字形设计，一个区域采用两组品字形结构，对称布置，进出料口在两组品字形的中间位置，由于进出料口在同一侧，上、下工件由一人操作即可，减少一名操作者，如图3所示。此自动化设计替代了传统的单机手动操作，一个品字形的设备组成：自制的钻孔机床2台，型号ZTMK6100-260/YF；数控斜轨车床1台，型号SL-36150；FANUC七轴机器人1台，型号2000iB-210F；一套平衡吊及吊具承担两套品字形的上、下工件工作；上下工件工装为双层上下料架。以上设备及工装组建成了精车→钻孔→倒角自动线，单班产能300件，单班节省7人，大大降低人工成本，由于工序少，运行稳定，产品质量一致可靠。

整线动作逻辑关系

三是民生水利设施条件不断改善。重点推进小农水重点县和现代农业县节水灌溉项目以及大中型灌区配套改造，全年新增节水灌溉面积达到300万亩（20万hm2）。截至10月底，今年已解决638万人饮水安全问题，完成250座重点小（2）型水库和120座一般小（2）型水库除险加固任务。95个中小河流治理项目全部完工。下达各类水库移民后期扶持资金6亿多元，较大改善了库区群众生产生活条件。

自动线组成结构

平衡吊及吊具

于是，各种理论纷纷与“核心素养”对接，各级专家纷纷对“核心素养”作出个性化的解读，各类名师纷纷呈现了“基于核心素养”的语文课堂……

上料方式采用平衡吊，臂展半径3200mm，前端夹具位置可直接与地面接触。抓取料工装为自行设计的手动夹具，夹具为折臂杠杆形式，抓取时采取双手联动方式。由于转序半轴为玛莲朵摆放，杆与杆紧挨着，大多数没有缝隙，夹具设计前端为尖角便于抓取工件。抓取动作双手握住夹具手柄，夹具靠自重下落变形张开，前端尖角部位插入工件杆部缝隙中，抓料后操控手动开关提升工件，放入料架后手拉悬臂杆，脱开挂钩，打开夹具，完成上料动作。此上下料夹具主要解决工件杆与杆之间紧凑无缝隙、难抓取的问题，如图4所示。

双层上下料架

⑴机器人：本次方案选用日系发那科机器人，型号定为R-2000iC，此型号机器人为通用机型，性价比高。机器人如图6所示，本体参数：最大工作半径2655mm，负载(指第6轴最前端负载)210kg，动轴数为6关节，加地轨为7关节，重复定位精度±0.05mm，本体重量为1090kg。

机器人及手爪

双层料架是自动送料的机械装置，最终实现自动工作循环。双层上料架上层可装载6件工件，下层可装载4件工件。工人用吊具取料放到V形块上，靠近盘杆部及花键杆部各有一信号，到位信号灯会亮起，依次摆放；当顶层装满6件半轴后，气缸定位，花键端面与定位块靠严，此时工件信号全部到位，上层料架推进送料区待加工；上层料架的工件全部加工完后再退回到原有位置卸下工件；下层料架装满4件工件再以同样的方式输送到待加工区，实现自动循环加工。整个上下料过程如图5所示。

由于本方案自动线为独立单元，整个单元有安全围栏防护(图9)。安全围栏为方形网格筛，用方管与钢筋焊接完成，此方案围栏未配置安全锁，在整线加工时操作人员会先锁好围栏再进行加工，防止对人员造成伤害。

人工操作吊具取料到料架→顶层料架输送到加工区→机器人取第一件到车床上料→机器人取第二件到车床、翻转手爪取下车床加工好的第一件、上料第二件→机器人抓取第一件到一号钻孔机床上料→机器人取第三件到车床、翻转手爪取第二件、上第三件→机器人抓取第二件到二号钻孔机床上料→机器人到一号钻孔机床取第一件回料架为一组完整加工状态，以此类推顺序完成顶层料架所有产品的加工，当顶层料架摆满加工完的成品后料架会退出，底层料架会进入程序形成一个互相交替的动作，最终完成自动循环不停机。

数控车床及钻孔机床

数控车床与钻孔机床为标准机型，钻孔装夹方式与车床基本相同不再详细介绍，如图8所示。

安全围栏

⑵机械手爪：机器人手爪为2套相同手爪并列布局，实现上下料切换，如图7所示。手爪为气动结构，手指为仿形设计，可稳定抓取工件杆部。本方案手爪采用杠杆原理，配置缸径

160mm气缸，通过拉紧松开杠杆，实现手爪开合抓取工件动作，抓取范围直径

45～

65mm。

加工后的产品如图10所示，表面光亮，尺寸精确，符合要求。

加工后的产品状态

对比实施前、实施后的清洗质量、包装质量和灭菌质量，后者96.0%、98.0%、98.0%高于前者60.0%、64.0%和64.0%，组间数据比对；差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

宋代严羽在《沧浪诗话》中说：“诗有别趣，非关理也。”从心理学角度讲，人的情感达到一定强度，理性的认识和判断便会减弱。当情感进一步加强，达到临界点时，人便进入一种物我融合、主客一体、亦真亦幻、不辨真假、美丑不分的心理状态。这大概就是“无理”产生的心理原因。“反常”是诗的魅力所在，“合道”是一种理解方式，而不同的读者会根据自身的经验阅历，产生独特的审美感受，尽管“道”不尽相同，“合道”却是公认的。

总结

⑴自动生产线按规定的程序或指令自动进行操作或控制，其目的是降低产品成本、提升产品质量。

⑵此自动线技术较先进，产品质量稳定、可靠，序间无在制品、无磕碰。

⑶有力改善了劳动条件，采用自动生产线可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来。

⑷缩减生产占地面积，产品是在生产线上运作，不会占用多余的位置。