底盤平板類零件柔性生產智能化車間

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底盤平板類零件柔性生產智能化車間天津工程機械研究院有限公司以推動中國工程機械行業科技進步為己任，創造了多項行業第一，建立了完備的工程機械標準、質量監督和試驗檢測體系。先後完成600餘項國家部委重點課題，獲得包括國家科技進步特等獎在內的國家和省部級科技獎項200餘項，其中百餘項科技成果填補國內空白，科技成果推廣到全國28個省市上千家企業，為我國工程機械行業的技術進步做出了突出貢獻。

目錄

一、企業簡介

近年來，天工院重點在工程機械、農用機械、汽車製造、試驗裝備、軍工裝備、海洋裝備等多個行業開展新技術研究和成果轉化。研究方向涉及節能減排、智能控制、數字化工廠、物聯網、液壓傳動、液力傳動、機器視覺、測試分析等技術領域。在液壓、液力傳動及智能控制技術領域擁有國際先進的科研試驗條件以及關鍵零部件製造能力。在信息與智能化控制、機電液系統集成應用、整機節能與系統匹配等基礎和應用技術研究方面積累了大量的科研成果。通過兩化融合體系認證，入選智能製造系統集成商。

二、項目簡介

本案例針對某客車底盤製造企業的平板類零件加工過程，提供數字化和智能化的整體解決方案與實施。企業從坯料的選取、剪切尺寸的設定到加工設備程序的選擇，從設備的上下料到托盤的碼垛以及加工工序間的轉序等所有操作，均由人工完成，造成工人勞動強度大、勞動力成本高、生產效率低下、物料規劃不合理等一系列問題，急需適合該車間生產加工現狀的全過程的智能化整體解決方案，建成適用快速更換外形尺寸變化需求的柔性智能化生產車間。項目目標達到日產量約7000件。

三、項目技術方案

1.剪板機前送料後接料生產線

（1）多種規格大板坯料存儲料架單元，可同時進行多種產品的備料與存儲，目前設置為6個平鋪料架，供設備自動規劃、自動選取所需對應規格物料。

（2）桁架機器人及真空吸盤夾具系統實現6種規格物料的自動抓取上線，整體桁架機器人系統解決多種坯料抓取的自動化、數字化以及柔性化的要求，無需更換夾具滿足任意規格物料抓取。

（3）對現有剪板機設備實現數字化集成，與生產單元的總控實現數據通訊，使其由原來的單機按鈕控制、手動選取程序升級為由外部總控信號控制、自動程序下達、自動選取，滿足換型不停機的柔性化生產。

（4）前送料伺服模塊為滿足桁架機器人抓取物料上線、給剪板機按指定產品長度實現伺服進給餵料而定製開發，包含坯料對中定位機構、夾緊機構、升降機構、伺服進給機構。

（5）後接料模塊解決多型號混線產品接料及碼垛的智能化和數字化，前後與升降方向採用集成的伺服控制技術，可以在高度方向自適應物料碼垛高度，也同時在前後方向自適應下線產品不同長度的整齊碼垛要求。

2.板料自動上料及分揀碼垛生產線

（1）托盤轉運模塊與前序AGV物流小車對接，供生產單元物料的上線準備。為保證全線生產不停機，設計為雙托盤交替模式，托盤上線系統具有自動定位功能，滿足多型號混線生產的柔性化要求。

（2）集成6軸機器人及電永磁吸盤夾具系統，實現無需更換夾具自適應任意規格型號的物料抓取。

（3）定製設計開發的自動送料系統可實現機器人抓取物料上線的對接與自動定位，根據該生產單元信息化智能管控軟件的排產順序，自動控制剪切送入量，實現柔性加工集成控制。

（4）對現有剪板機設備實現數字化集成，與生產單元的總控實現數據通訊，使其由原來的單機按鈕控制、手動選取程序升級為由外部總控信號控制、自動程序下達、自動選取，滿足換型不停機的柔性化生產。

（5）加工後的物料由輸送線輸送至下料碼垛模塊，該模塊集成6軸機器人、電永磁吸盤夾具系統、輸送帶跟蹤抓取技術、機器視覺檢測與引導定位技術等。

3.板料沖孔自動化生產線

（1）桁架機器人及真空吸盤夾具系統實現從來料AGV小車上進行各種規格物料的自動抓取上線，集成高精度激光傳感器，並根據單元信息化系統提供的物料信息，自動規劃抓取位置。真空吸盤集成工件掉落檢測技術，氣路系統對各個環節均有壓力監測裝置，實現數字化集成。

（2）視覺檢測定位台用於對接桁架機器人、物料放置與定位、視覺自動識別尺寸參數而定製開發。通過集成的機器視覺檢測系統，自動判別物料的尺寸參數是否滿足加工要求，並與信息化軟件中對接前序的物料參數進行對比，既實現防錯，又完成產品質量檢測。

（3）對現有數控沖床實現數字化集成，與生產單元的總控實現數據通訊，使其由原來的單機按鈕控制、手動選取程序升級為由外部總控信號控制、自動程序下達和選取、自動換刀具，滿足換型不停機的柔性化生產。

（4）集成6軸機器人及電永磁吸盤夾具系統，實現無需更換夾具自適任意規格型號的物料抓取，與數控沖床的自動上料。系統集成物料檢測傳感器，可識別工件掉落以及過壓情況，保證系統安全穩定。

（5）桁架機器人下料碼垛模塊集成了3軸桁架機器人及電永磁吸盤夾具系統，碼垛位置與垛型信息通過單元信息化系統的數據通訊獲取上料位托盤碼垛信息，實現數據互聯互通；成品物料托盤由AGV自動轉運至下道工序。