自動(dòng)化裝配技術(shù)論文
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【摘 要】主要研究汽車制造企業(yè)柔性自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線，對汽車裝配生產(chǎn)線的國內(nèi)發(fā)展情況和柔性生產(chǎn)線在國內(nèi)推廣的弱勢情況進(jìn)行了闡述，并對柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行了一個(gè)簡單介紹，最后對柔性汽車裝配自動(dòng)化生產(chǎn)線的主要構(gòu)成進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】柔性生產(chǎn)線 汽車 裝配
柔性自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線主要負(fù)責(zé)完成大批量、多品種、多車型、多顏色混線的汽車裝配。這套系統(tǒng)應(yīng)用了自動(dòng)化機(jī)器人，轉(zhuǎn)接重讀定位的精度在0.6mm以內(nèi)，能夠完成9種車型、20多種汽車產(chǎn)品的混線生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)有效的生產(chǎn)管理。柔性自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線有著極高的生產(chǎn)效率，每小時(shí)能夠完成65輛以上車輛的裝配，而目前國內(nèi)現(xiàn)有裝配線最大產(chǎn)能是每小時(shí)44輛車，產(chǎn)能提高了47.6%。這種產(chǎn)能已經(jīng)和國際先進(jìn)水平十分接近，可以不再依賴進(jìn)口。
1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
柔性自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)主要有車身存儲(chǔ)、內(nèi)飾裝配、底盤裝配、輪胎儲(chǔ)運(yùn)、座椅儲(chǔ)運(yùn)、分裝車門、動(dòng)力集成、整車裝配和線間相互轉(zhuǎn)掛機(jī)器人等設(shè)備，應(yīng)用了包括自動(dòng)識(shí)別、跟蹤、在線監(jiān)測、自動(dòng)存儲(chǔ)、工業(yè)現(xiàn)場等技術(shù)，系統(tǒng)不僅能夠進(jìn)行汽車裝配操作，還能夠?qū)崿F(xiàn)對裝配過程的生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量管理和柔性裝配控制等功能，提高了汽車裝配過程的自動(dòng)化和信息化水平。
一些部門對世界汽車工業(yè)的未來格局進(jìn)行了預(yù)測，認(rèn)為，在2025年以后，汽車工業(yè)的產(chǎn)銷將逐漸轉(zhuǎn)移到亞洲市場，中國汽車銷量將占到世界總銷量的30%。汽車裝配生產(chǎn)線的柔性自動(dòng)化技術(shù)是重要的核心關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了裝備的本土化，為我國汽車生產(chǎn)工業(yè)提供了先進(jìn)并且自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)設(shè)備，對我國裝備制造業(yè)有著重大的意義。該系統(tǒng)能夠改變汽車制造生產(chǎn)線依賴進(jìn)口的情況，基礎(chǔ)技術(shù)等還能夠出口和向相關(guān)領(lǐng)域擴(kuò)散。
但是，即便柔性自動(dòng)化汽車裝配生產(chǎn)線有著非常大的優(yōu)勢，但是在國內(nèi)的汽車裝配制造廠家中應(yīng)用的仍然多為剛性生產(chǎn)線，應(yīng)用柔性裝配生產(chǎn)線仍然屬于少數(shù)，年產(chǎn)在10-30萬臺(tái)的大型汽車總裝廠的生產(chǎn)流水線基本上都是進(jìn)口設(shè)備，目前我國的一些技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)如華遠(yuǎn)，開始研發(fā)柔性自動(dòng)化汽車裝配生產(chǎn)線成套設(shè)備，爭取行業(yè)高端。
2 柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線
柔性生產(chǎn)線是聯(lián)結(jié)多臺(tái)能夠調(diào)整的機(jī)床，配合自動(dòng)化裝置組成的生產(chǎn)線，有著很高的自動(dòng)化和信息化水平，能夠通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理和操作，還能夠結(jié)合多種生產(chǎn)模式同時(shí)進(jìn)行，有效的節(jié)省了生產(chǎn)成本，并且極大的提高了生產(chǎn)效率。
汽車裝配柔性生產(chǎn)線的基本組成主要有自動(dòng)加工、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等幾部分。柔性生產(chǎn)線技術(shù)復(fù)雜，自動(dòng)化程度非常高，結(jié)合了微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)工程等技術(shù)，有著更高的設(shè)備利用率，編入柔性生產(chǎn)線的機(jī)床會(huì)比單機(jī)作業(yè)產(chǎn)量高出數(shù)倍。柔性生產(chǎn)的產(chǎn)能比較穩(wěn)定，系統(tǒng)中往往存在幾臺(tái)機(jī)床同時(shí)工作，出現(xiàn)故障會(huì)調(diào)整降級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)，物料傳送系統(tǒng)可以自行繞過故障機(jī)床。在柔性生產(chǎn)線中，零件結(jié)構(gòu)過程裝卸一次即可完成，加工精度高，并且形式穩(wěn)定。
3 生產(chǎn)線組成
柔性生產(chǎn)線按照范圍可劃分為產(chǎn)品生產(chǎn)線和零部件生產(chǎn)線，按照生產(chǎn)節(jié)奏快慢能夠劃分為流水線和非流水線兩種，按照自動(dòng)化程度則有自動(dòng)化和非自動(dòng)化生產(chǎn)線兩種。
汽車裝配柔性生產(chǎn)線主要有車身存儲(chǔ)、內(nèi)飾、底盤裝配、輪胎座椅、最終裝配、整車檢測、車門分裝、發(fā)動(dòng)機(jī)前橋分裝、儀表等相互獨(dú)立但相互關(guān)聯(lián)的機(jī)床模塊組成。
3.1 智能化控制
利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化控制。借助計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和PLC總線網(wǎng)絡(luò)以及無線LAN網(wǎng)絡(luò)和射頻識(shí)別系統(tǒng)以及光電接近開關(guān)、機(jī)器視覺傳感器和執(zhí)行器等部分組成，對系統(tǒng)的智能化控制按照集中管理、分散控制的形式進(jìn)行。
電控系統(tǒng)主要三層結(jié)構(gòu)，分別為監(jiān)控層、控制層、設(shè)備層，不同層次均由不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和不同的軟硬件層進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)諸如自動(dòng)識(shí)別、跟蹤、在線監(jiān)測和柔性裝配等智能化操作。
3.2 自動(dòng)化執(zhí)行
自動(dòng)化執(zhí)行是智能化控制的執(zhí)行層面，由智能感知系統(tǒng)獲得實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的現(xiàn)場信息，智能化管理以及控制系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中控制滑橇滾床系統(tǒng)、滑板系統(tǒng)、摩擦系統(tǒng)、自行單軌車系統(tǒng)和機(jī)器人執(zhí)行指令，通過執(zhí)行系統(tǒng)完成汽車的整個(gè)裝配操作過程。
3.3 控制系統(tǒng)
集中管理方式需要有一個(gè)有力的管理核心。系統(tǒng)主要通過管理計(jì)算機(jī)、工業(yè)以太網(wǎng)和冗余光纖網(wǎng)連接現(xiàn)場分系統(tǒng)PLC，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場信息的采集，進(jìn)而進(jìn)行整個(gè)裝配生產(chǎn)線的柔性管理。上位管理計(jì)算機(jī)借助工業(yè)以太網(wǎng)對現(xiàn)場控制器上傳的有效信息進(jìn)行接受，并建立管理數(shù)據(jù)庫，用于系統(tǒng)的開發(fā)和更改，并建立交互界面，管理、監(jiān)控、記錄工件物流狀態(tài)、質(zhì)量信息和運(yùn)行狀態(tài)，打印報(bào)表。
3.4 螺紋柔性裝配系統(tǒng)
螺紋聯(lián)接裝配方式經(jīng)歷了手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)三個(gè)發(fā)展階段，目前已經(jīng)進(jìn)入了柔性裝配階段。柔性螺紋裝配系統(tǒng)能夠進(jìn)行整車螺紋聯(lián)接的高精度自動(dòng)化裝配，這種技術(shù)中應(yīng)用了伺驅(qū)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、電力電子、智能控制、傳感檢測、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，有效的提高了螺紋聯(lián)接的精度，實(shí)現(xiàn)了螺紋聯(lián)接的'自動(dòng)化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化。
4 結(jié)束語
柔性自動(dòng)化系統(tǒng)能夠完成非常復(fù)雜的汽車裝配操作流程，具有多品種、準(zhǔn)時(shí)化和高產(chǎn)能的優(yōu)勢，能夠同時(shí)完成大批量、多品種、多車型和多顏色同時(shí)進(jìn)行的裝配生產(chǎn)任務(wù)，可以作為各種車型的總裝車間。這種生產(chǎn)線除了能夠進(jìn)行裝配之外，還能夠在適當(dāng)?shù)母脑旄慕ㄖ笥米錾a(chǎn)企業(yè)的涂裝、焊裝或者其他分類、儲(chǔ)存的柔性系統(tǒng)。柔性裝配生產(chǎn)線在汽車裝配中的應(yīng)用能夠大程度的提高汽車裝配車間的生產(chǎn)效率，提高了裝配工作的智能化和自動(dòng)化水平，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，并且還能夠節(jié)省能耗。汽車制造柔性自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線融合了機(jī)器人、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)規(guī)劃、軟件、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域的諸多技術(shù)，在研發(fā)整合之后形成了這套柔性自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線，為我國“掌握核心科技”，從制造大國到技術(shù)大國的轉(zhuǎn)變做出了微小的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
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