自动化生产线在齿轮加工过程中的优势

付向梅

（中国重汽集团大同齿轮有限公司工艺部， 山西 大同 037305）

引言

自动化生产线是指由自动化机器体系实现产品工艺过程的一种生产组织形式，它是在连续流水线进一步发展的基础上形成的，其特点是加工对象自动地由一台机床传送到另一台机床，并由机床自动的进行加工、装卸、检验等；工人的任务仅是调整、监督和管理自动线，不参加直接操作,所有的机器设备都按统一的节拍运转，生产过程是高度连续的。本文以一条“车—车—磨”自动化生产线为例，对自动生产线在生产齿轮过程中的优势进行详细分析。

1 “车—车—磨”自动化生产线简介

“车—车—磨”自动化生产线（见图1）由2 台车床、2 台齿轮料仓、1 套桁架机械手、1 套齿轮抓手、下料料道以及一台磨齿机配备机器人组成的自动化生产线。齿轮料仓采用循环式料仓上下料，料仓配双工位定升机构，可独立使用，工件加工完成后将报警提醒人工更换工件。传统齿轮生产过程中两台车床需要配备一名操作工，一台磨齿机床需要配备一名操作工，但是采用自动化生产线，两台车床和一台磨齿机床只需要配备一名操作工就可满足生产需求。

2 “车—车—磨”自动化生产线在制造过程优势

2.1 测量精度优势

图1 “车—车—磨”自动化生产线示意图

传统车床加工齿轮A，小外圆尺寸Φ62（-0.06/-0.079）存在R0.4 圆弧（见图2），由于零件特殊结构，实际人工自检过程采用外径千分尺测量不准，实测125 组数据，数据平稳，不能接近真实值（见图3和下页图5）。采用自动测量，数据能够精确到小数点第四位，125 组数据有波动，接近真实值（见图4 和下页图6）。

图2 齿轮A 小外圆结构示意图（单位：mm）

图3 手工测量125 组数据

图4 自动测量125 组数据

采用自动化生产线对A 产品进行加工并对其自动测量，自动测量采用电子仪测量方式，检测过程中机械手将成品放置于定位台上，清理机构前进，对测量点进行吹气清理。移载机构将清理干净的工件送入检测区域，上下机构驱动测量仪下降进入工件内检测尺寸，通过电子量仪测量方式输出结果，并对实测数据进行SPC 控制分析。

自动测量结果自动显示各个项目，即是合格、返修/临界、不合格，测量软件可以自动统计并显示当班或当日的合格品件数，返修/临界品件数，报废品件数及总数；测量计算机带有打印机接口，测量结果可以存储在硬盘和USB 盘，且可打印输出测量结果和统计数据。软件可对数据实现统计，统计结果包括平均值、标准偏差S，极差R、CPK/PPK 等功能，统计结果可以在屏幕显示并传输至中控系统。

工件清理：采用接触式测量原理，因此需要在清理前针对侧头需要接触的点进行吹气清理，提高测量的可靠性；同时对工件进行清洁，满足后序加工。为防止吹气清理工件时有异物和油污的进入侧头区域影响测头精度，设置独立的封闭的测量区域，并设置移动门，当产品在清理过程中此门关闭，清理结束进入时开启。

通过改变检测手段，不仅提高了检查精准度，还减轻了检查员的工作任务，避免成品区域零件因检查问题堆积，通过精确测量为机加工提供真实数据，此项改善提高零件公差精度，提升生产效率，减轻人工劳动力，缩短了生产成本。

图6 自动测量移动极差控制图

2.2 生产效率提升优势

对于磨齿机，传统磨齿加工存在两方面问题：一方面人工操作磨齿机，装夹不及时就会出现闲置状态，设备利用率低；另一方面磨齿工序齿形齿向的检测在修整砂轮后按照抽检率进行专检，工人送检时间占用工作时间较长，机床长时间处于闲置状态。通过对磨齿机配置自动上下料装置，利用工业机器人方式实现自动上下料，配备合适零件料仓，实现1 h以上人工换料。配备专属零件检测台，磨齿机修整砂轮后需要检测零件机械手自动放置在检测台，运行过程中具有安全保护措施，防护门与机器人互锁。机器人或系统出现故障时，具备手动上下料和自动上下料切换功能。

传统机床依靠人操作，工人的熟练程度及工人自身素质对于每日班产影响很大。自动化设备对于工人依赖程度低，工人上岗前进行相关岗位培训就可上岗。自动化生产线不受外界因素干扰，不会有情绪化，上下料机械手通过程序设定的动作，速度稳定、井然有序进行生产。在大批量生产中采用自动线能提高劳动生产率，降低生产成本，缩短生产周期，提升效率与质量问题，自动化线能够很好地实现人机协作，设备利用率高，生产效率大大提升。

2.3 安全节约成本优势

自动线具有自动和手动模式，运行过程中有相应的安全保护措施，操作违规会发出警报提醒，确保操作人员和维修人员的人身安全，整个系统正面安装防护罩，除部分区域设置可视窗口及活动安全门便于观察处理设备运行状况外，其他区域均封闭。生产线正常运行时，操作工不直接接触机床设备。

节约成本方面，自动设备可以24 h 进行操作，节省人工费用，提升设备利用率。另外采用工业机械手操作模式，自动流水线更能节省厂地，使整厂规划更小更紧凑精致。

3 效果验证

本文介绍的“车- 车- 磨”自动化生产线主要用于齿轮类零件加工，并取得了非常好的效果，并在公司其他生产线进行推广，自动化生产线高了机床有效利用率，避免了机床无用等待，提升测量数据的精确度，提高生产效率。自动化生产线整线提升效率20%，节约人工成本50%，具有较强的推广价值。不仅保证了加工工件的质量，还取得了较好的经济价值[1]。

4 结语

经使用证明，自动生产线在传统制造齿轮过程中的优势明显。在大批量生产中，采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。作为制造业传统的模式，竞争力没有明显优势。企业要在新要求、新模式、新功能下实现新发展，就要转型升级，就要技术创新、管理创新和商业模式同步创新，实现生产关系和生产力同步变革，需要将工业化和信息化融合管理。智能化改造可以提升企业核心竞争力，是实现企业转型升级的重要战略，而自动化生产线是智能工厂规划的核心环节，提升自动化生产线实力是企业成为智能制造工厂的有力保障。