机加工企业自动化改造中5个事关成败的关键环节

发布时间：2017-08-20 作者：佚名来源：北钢联

关键字：机加工企业中国制造

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自“中国制造2025”发布以来，各大企业纷纷投入到自动化改造的大潮中去，唯独最传统的机械装备制造业面临着难以调和的转型瓶颈：机床老旧、工人众多、车间环境恶劣、人员素质普遍较低等问题。

自“中国制造2025”发布以来，各大企业纷纷投入到自动化改造的大潮中去，唯独最传统的机械装备制造业面临着难以调和的转型瓶颈：机床老旧、工人众多、车间环境恶劣、人员素质普遍较低等问题。而部分机加工企业急于求成，盲目转型，改造了车间物流却丧失了产品切换的灵活性，购置了数控机床却没有配套的辅助设备，升级了信息系统却面临着配合协调困难等问题，转型失败的企业不在少数。因此，机加工企业只有同时把控以下5个事关成败的关键环节，才能转型成功。

A.机床的自动化上下料

现有的机床自动化改造技术，主要采用工业机器人改变机床在加工过程中工件的上下料方式。用机械替代人工和专机，完成工件装卸、工件翻转、工序之间的转换，不用人或少用人，达到机械零部件自动化加工的目的，实现24小时大批量、无人化加工。

图1典型的机床自动化上下料图示

例如核试验所需代号为“2LD08”部件的加工，工艺如下：

输送带自动将零件由料仓出库送到机器人上料工位→机器人从输送带上抓取零件送至A1号-A4号（按程序）数控机床上→数控机床自动加工零件→机器人将加工完成的零件从数控机床上取下放至输送带上→输送带将零件送至下一工序。

以上工序的完成，在传统工艺中，上下料过程需要工人搬运、取件、吊装等工序，不但繁琐，还存在危险。而在自动化上下料中，零件经输送并抓取，整个动作在理想状态下仅需16秒；机器人装卸夹具仅需8秒，并且整个过程不需人工干预。

B.机加工车间的工件物流系统

工件的转移，往往发生在粗加工与精加工、出入库之间。机床的自动化物流线，最早出现的是组合机床物流线，仅能通过物流系统实现工件在机床间的流转。而现有科技水平能通过输送线、AGV小车、分拣装置、自动化立体仓库等手段，将整套工艺的物流全部承接：出入库、铸（锻）造、粗加工、热处理、精加工、清洗、装配、检测等。

图2机械臂集成传送带实现工件转移及上下料

自动化物流系统的改造，将彻底改变肩扛手提、天车吊装、装车推车的传统劳动面貌。多机联合流水线自动化技术，可实现不同型号机床、工件切换的兼容，并集成机床自动化上下料单元，实现机加工车间全工序自动化流转，目前该技术国内只有北钢联等极少数厂商能完全掌握。

C.工件的自动化清洗

经过前道工序的加工，工件表面必然沾染了铁屑、油污、灰尘等各类杂质，多混合物的清洗往往被工人所忽略。陈旧的手工清洗工艺，不仅清洗质量不高，而且达不到环保要求，对操作工的健康及周围环境造成影响。改进清洗工艺，提高清洗质量与效率成为企业发展所关注的焦点之一。

图3工件自动化清洗机组示意图

机加工所产生的杂质无外乎以上几种，使用特制的清洗液，经过数道清洗工艺可完全去除，首先考虑清洗机组的选材，为防止腐蚀一般采用304不锈钢，配套高压喷淋系统，进行全方位喷淋，去除杂质。随后使用压缩空气强力吹去表面的水渍，防止烘干过程中在表面留下水印，然后进行热风烘干，最终出料。此时，工件已经具备视觉检测系统的输入条件。

D.工件的自动化检测

零部件的检测主要是尺寸检验、外观检验，传统工艺是人工靠眼看，卡尺量，与标准块对比等手段检验尺寸及外观，存在光线、噪声、情绪等干扰项，会影响到检验员的工作质量。

图4配套视觉识别的智能机加工车间

而现在由摄像机、光源、安装座、软件等组成的视觉检测系统，可在线检测装配尺寸，配套踢废装置，合格品下线，不合格品被踢除并报警。通过机器视觉将被摄取目标转换成图像信号后，使用算法判断，能有效的提高生产线的检测速度和精度，大大提高产量和质量，降低人工成本，同时防止因为人眼疲劳而产生的误判。

E.工件的自动化装配

机械制造业发展初期，装配多用锉、磨、修刮、锤击和拧紧螺钉等操作，使零件配合和联接起来，这是一种非精益化装配，不符合现代化车间的“智造”要求。自动装配作业包括自动清洗、平衡、分选、装入、联接和检测等，有时还包括成品包装和一些辅助性的加工工序，单纯购置机械臂无法实现整套流程。

图5机械臂配套辅助设备实现自动化装配

随着先进加工单元的上线，前段制造速度明显高于后续装配速度，通过使用装配机械臂、自动化专机、软件系统等一系列智能设备集成，不仅解放了车间劳动力，尤其是提高了质量与效率。机械听命于电脑，不会因人工的疲劳度、疏忽、熟练度等因素而对产品有所影响。在北钢联所承接的T/R壳体自动化车间技改前后，工程师曾做过粗算统计，在一些典型产品的生产中，部件装配所需时间，占据产品总制造时间的一半；而在北钢联对车间改造后，加工单元已实现无人化管理，清洗、装配均由机械自动化完成，高素质的工程师在中控室便可随时监控生产情况，产品装配时长仅占原来的15%，并彻底解放75名车工、钳工等各类劳动单元。

结语

机加工车间自动化改造技术在机械制造工业中占据着不可替代的地位，以上五大关键环节，缺失了任何一环都会导致企业技改升级的失败，自动化改造不是做给别人看的“花架子”，花费不菲的资金，既没有省去人工，又徒增了人员维护设备的成本，还存在人机协作不畅的风险。对于机加工企业来说，这是失败的转型。必须牢牢掌握以上五大关键环节，才能实现：稳定的提高产品质量，改善用工条件，缩短生产周期，降低人员成本，保证投入与产出的均衡性。

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