自“中國制造2025”發(fā)布以來，各大企業(yè)紛紛投入到自動(dòng)化改造的大潮中去，zui傳統(tǒng)的機(jī)械裝備制造業(yè)面臨著難以調(diào)和的轉(zhuǎn)型瓶頸：機(jī)床老舊、工人眾多、車間環(huán)境惡劣、人員素質(zhì)普遍較低等問題。而部分機(jī)加工企業(yè)急于求成，盲目轉(zhuǎn)型，改造了車間物流卻喪失了產(chǎn)品切換的靈活性，購置了數(shù)控機(jī)床卻沒有配套的輔助設(shè)備，升級(jí)了信息系統(tǒng)卻面臨著配合協(xié)調(diào)困難等問題，轉(zhuǎn)型失敗的企業(yè)不在少數(shù)。因此，機(jī)加工企業(yè)只有同時(shí)把控以下5個(gè)事關(guān)成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，才能轉(zhuǎn)型成功。

A.機(jī)床的自動(dòng)化上下料

現(xiàn)有的機(jī)床自動(dòng)化改造技術(shù)，主要采用工業(yè)機(jī)器人改變機(jī)床在加工過程中工件的上下料方式。用機(jī)械替代人工和專機(jī)，完成工件裝卸、工件翻轉(zhuǎn)、工序之間的轉(zhuǎn)換，不用人或少用人，達(dá)到機(jī)械零部件自動(dòng)化加工的目的，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)大批量、無人化加工。

圖1 典型的機(jī)床自動(dòng)化上下料圖示

例如核試驗(yàn)所需代號(hào)為“2LD08”部件的加工，工藝如下：

輸送帶自動(dòng)將零件由料倉出庫送到機(jī)器人上料工位→機(jī)器人從輸送帶上抓取零件送至A1號(hào)—A4號(hào)（按程序）數(shù)控機(jī)床上→數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工零件→機(jī)器人將加工完成的零件從數(shù)控機(jī)床上取下放至輸送帶上→輸送帶將零件送至下一工序。

以上工序的完成，在傳統(tǒng)工藝中，上下料過程需要工人搬運(yùn)、取件、吊裝等工序，不但繁瑣，還存在危險(xiǎn)。而在自動(dòng)化上下料中，零件經(jīng)輸送并抓取，整個(gè)動(dòng)作在理想狀態(tài)下僅需16秒；機(jī)器人裝卸夾具僅需8秒，并且整個(gè)過程不需人工干預(yù)。
B.機(jī)加工車間的工件物流系統(tǒng)

工件的轉(zhuǎn)移，往往發(fā)生在粗加工與精加工、出入庫之間。機(jī)床的自動(dòng)化物流線，zui早出現(xiàn)的是組合機(jī)床物流線，僅能通過物流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工件在機(jī)床間的流轉(zhuǎn)。而現(xiàn)有科技水平能通過輸送線、AGV小車、分揀裝置、自動(dòng)化立體倉庫等手段，將整套工藝的物流全部承接：出入庫、鑄（鍛）造、粗加工、熱處理、精加工、清洗、裝配、檢測等。

圖2 機(jī)械臂集成傳送帶實(shí)現(xiàn)工件轉(zhuǎn)移及上下料

自動(dòng)化物流系統(tǒng)的改造，將*改變肩扛手提、天車吊裝、裝車推車的傳統(tǒng)勞動(dòng)面貌。多機(jī)聯(lián)合流水線自動(dòng)化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)不同型號(hào)機(jī)床、工件切換的兼容，并集成機(jī)床自動(dòng)化上下料單元，實(shí)現(xiàn)機(jī)加工車間全工序自動(dòng)化流轉(zhuǎn)，目前該技術(shù)國內(nèi)只有北鋼聯(lián)等極少數(shù)廠商能*掌握。

C.工件的自動(dòng)化清洗

經(jīng)過前道工序的加工，工件表面必然沾染了鐵屑、油污、灰塵等各類雜質(zhì)，多混合物的清洗往往被工人所忽略。陳舊的手工清洗工藝，不僅清洗質(zhì)量不高，而且達(dá)不到環(huán)保要求，對(duì)操作工的健康及周圍環(huán)境造成影響。改進(jìn)清洗工藝，提高清洗質(zhì)量與效率成為企業(yè)發(fā)展所關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

圖3 工件自動(dòng)化清洗機(jī)組示意圖

機(jī)加工所產(chǎn)生的雜質(zhì)無外乎以上幾種，使用特制的清洗液，經(jīng)過數(shù)道清洗工藝可*去除，首先考慮清洗機(jī)組的選材，為防止腐蝕一般采用304不銹鋼，配套高壓噴淋系統(tǒng)，進(jìn)行噴淋，去除雜質(zhì)。隨后使用壓縮空氣強(qiáng)力吹去表面的水漬，防止烘干過程中在表面留下水印，然后進(jìn)行熱風(fēng)烘干，zui終出料。此時(shí)，工件已經(jīng)具備視覺檢測系統(tǒng)的輸入條件。

D.工件的自動(dòng)化檢測

零部件的檢測主要是尺寸檢驗(yàn)、外觀檢驗(yàn)，傳統(tǒng)工藝是人工靠眼看，卡尺量，與標(biāo)準(zhǔn)塊對(duì)比等手段檢驗(yàn)尺寸及外觀，存在光線、噪聲、情緒等干擾項(xiàng)，會(huì)影響到檢驗(yàn)員的工作質(zhì)量。

圖4 配套視覺識(shí)別的智能機(jī)加工車間

而現(xiàn)在由攝像機(jī)、光源、安裝座、軟件等組成的視覺檢測系統(tǒng)，可在線檢測裝配尺寸，配套踢廢裝置，合格品下線，不合格品被踢除并報(bào)警。通過機(jī)器視覺將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)后，使用算法判斷，能有效的提高生產(chǎn)線的檢測速度和精度，大大提高產(chǎn)量和質(zhì)量，降低人工成本，同時(shí)防止因?yàn)槿搜燮诙a(chǎn)生的誤判。

E.工件的自動(dòng)化裝配

機(jī)械制造業(yè)發(fā)展初期,裝配多用銼、磨、修刮、錘擊和擰緊螺釘?shù)炔僮?使零件配合和聯(lián)接起來，這是一種非精益化裝配，不符合現(xiàn)代化車間的“智造”要求。自動(dòng)裝配作業(yè)包括自動(dòng)清洗、平衡、分選、裝入、聯(lián)接和檢測等，有時(shí)還包括成品包裝和一些輔助性的加工工序，單純購置機(jī)械臂無法實(shí)現(xiàn)整套流程。

圖5 機(jī)械臂配套輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配

隨著*加工單元的上線，前段制造速度明顯高于后續(xù)裝配速度，通過使用裝配機(jī)械臂、自動(dòng)化專機(jī)、軟件系統(tǒng)等一系列智能設(shè)備集成，不僅解放了車間勞動(dòng)力，尤其是提高了質(zhì)量與效率。機(jī)械聽命于電腦，不會(huì)因人工的疲勞度、疏忽、熟練度等因素而對(duì)產(chǎn)品有所影響。在北鋼聯(lián)所承接的T/R殼體自動(dòng)化車間技改前后，工程師曾做過粗算統(tǒng)計(jì)，在一些典型產(chǎn)品的生產(chǎn)中，部件裝配所需時(shí)間，占據(jù)產(chǎn)品總制造時(shí)間的一半；而在北鋼聯(lián)對(duì)車間改造后，加工單元已實(shí)現(xiàn)無人化管理，清洗、裝配均由機(jī)械自動(dòng)化完成，高素質(zhì)的工程師在中控室便可隨時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)情況，產(chǎn)品裝配時(shí)長僅占原來的15%，并*解放75名車工、鉗工等各類勞動(dòng)單元。

結(jié)語

機(jī)加工車間自動(dòng)化改造技術(shù)在機(jī)械制造工業(yè)中占據(jù)著不可替代的地位，以上五大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，缺失了任何一環(huán)都會(huì)導(dǎo)致企業(yè)技改升級(jí)的失敗，自動(dòng)化改造不是做給別人看的“花架子”，花費(fèi)不菲的資金，既沒有省去人工，又徒增了人員維護(hù)設(shè)備的成本，還存在人機(jī)協(xié)作不暢的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于機(jī)加工企業(yè)來說，這是失敗的轉(zhuǎn)型。必須牢牢掌握以上五大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，才能實(shí)現(xiàn):穩(wěn)定的提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善用工條件，縮短生產(chǎn)周期，降低人員成本，保證投入與產(chǎn)出的均衡性。