一种机器人与CNC数控设备集成的智能加工生产线.docx

1人工生产与集成机器人系统生产对比分析

1.1生产效率的差距

人工生产作业中，每个工人只能负责1台CNC设备生产作业；当CNC加工完成，期间人工要完成CNC机床内五金加工零件的成品拆卸与未制品安装回夹具上固定定位。同时，人工频繁、长时间的进入机台内工作容易劳累。其结果占用过多的CNC设备生产时间，影响生产效率和产能。

1.2生产成本以及质量的差距

人工生产的过程中，定期要抽检产品尺寸公差，并操作CNC设备调整刀具的切削补偿量、切削液浓度等检测，经常会出现因为人为的原因，导致了产品的不合格，以致生产成本的提高，包括原材料的浪费等。同时，有太多的因素可以影响工人的工作效率，质量判断标准；而应用智能检测设备，可以自动检测零件尺寸公差，并自动调整刀具补偿量，检测判定标准一致，保证产品加工质量。

1.3人工成本存在的劣势

人工生产作业中，每个工人只能负责1台CNC设备生产作业，而且技术以及经验是决定了产品的质量的重要因素；而集成1台机器人可以应对3台CNC加工设备同时进行一种或多种产品生产，并且可24小时连续作业；整套设备从人工生产需要配置4名工人/班，到自动化改造后仅需要1名工人进行产品集中收集。

其次，企业为了留住这些技术工人，不得不需要在人工成本上投入更多。如果发生流失这些技术工人的现象，则又不得不重新培养新的人员。相反，集成机器人自动化生产的运动过程就是重复循环工作，所以生产的产品质量有保证，产品数据可收集追溯、产品的稳定性强,且一次性投入，长期回报，节约了大量的人工成本。

因此，综合家电产品企业生产的特性，设计一种机器人与CNC设备集成的智能加工生产线是很有必要的。

2机器人集成应用解决方案

2.1生产线整体布局

本设备为机器人与CNC设备集成的智能加工生产线，整产线由GSK-RBB15L机器人系统、CNC数控加工系统、检测识别系统、清洁系统、倍速链输送系统，以及GSK制造执行系统等设备组成；并根据用户生产需求不同，可同时进行一种或多种产品柔性化混合生产；实现不同工艺、型号批次的产品，可以快速柔性转换生产，提高生产效率、保证产品品质。

生产线整体布局图如图1所示：

图1生产线整体布局

2.2GSK-RBB15L机器人+机械手夹具

（1）系统采用GSK-RB15L机器人，重复定位精度高、速度快、控制灵活、服务半径大；适合本系统应对3台CNC数控设备连续生产进行托盘的上下料搬运、定位作业；

（2）针对本应用工况的复杂性及特定应用环境，机械手夹具采用可自定位侧销夹紧方式设计；设计优点：一是打破传统的靠外抱摩擦力夹紧的费力抓取机构，仅需要设计2个ACQ20小气缸就可以抓取10kg负载的托盘工件，避免托盘表面因有切削液等影响摩擦系数降低夹紧力因素，真正做到四两拨千斤;二是侧定位销夹紧，对机器人抓取托盘空间运动、放置进行XYZ轴向二次精确定位；三是整个夹具设计简单、紧凑，减小机器人选型及运行负荷；四是具有断气、断电自保护功能，防止机器人运行过程中意外断气、断电托盘掉落。

2.3托盘倍速链输送系统

（1）专用托盘自动循环链,采用倍速链输送设计,易于实现积放输送,可用做零件装配和托盘物料的储存定位与输送；

（2）设计有1条托盘回收线、1条零件装配线、1条托盘自动循环线及3条托盘排队输出定位线；可满足1-3种装载不同零件的托盘同时排队输送、分拣，保证机器人对CNC机床的物料供给；

（3）系统对每个托盘植入RFID非接触式自动识别功能，可以快速识别不同托盘发送数据给GSK总控制系统，系统对托盘进行输送、排队、分拣分配到指定CNC数控设备上料加工，以及对加工零件在线实时进行检测、测量、数据统计等信息输出。

2.4清洁系统

托盘从CNC设备加工后会残留大量的切削液和屑，必需把切削液留在机床回收循环使用，而切削屑进行集中清楚处理，保证输送线零件清洁干净后回收。

（1）在CNC机床内，机械手夹具上设计有高压气枪，利用机器人的空间作业性设定运动轨迹对加工托盘零件进行全方位清理清洁；

（2）在托盘进入倍速链输送系统回收前，对托盘进行正反面，上下移动式高压气枪进行清理吹干，并采用低真空负压抽吸残留切削液和屑。

2.5检测测量系统

托盘清洁后通过RFID自动识别工件型号，进入检测系统，利用激光测量相关加工数据。

（1）检测数据与系统通信，判定零件加工尺寸是否合格，并可收集数据便于追溯；

（2）检测数据系统分析，调整CNC机床刀补偿量。

2.6CNC数控加工系统及机床夹具

集成现代亚威400T数控加工设备，具有加工灵活、通用性强、精度高、生产效率高性能等特点，特别适合3C家电行业消费电子类的壳体，五金零部件中的小型零件加工生产。

（1）有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实