发动机气门凸轮轴产线自动化升级

日期： 目录
引言 1
一、研究背景 2
二 凸轮轴生产线工艺设计与布局改进 2
(一)凸轮轴的生产要求 2
(二)凸轮轴生产线工艺设计 2
(三)凸轮轴产线布局 3
(四)凸轮轴生产线的布局改进 3
三 凸轮轴实际情况及抓取问题 5
四 机械手的结构设计 7
(一)机械手的基础了解和结构确定 7
(二)臂部结构设计 9
（三）手部结构设计 10
（四）机械手控制系统 12
总结 13
致谢 14
参考文献 15
引言
随着社会的发展，工业4.0的推进，自动化设备越来越深入人们的生活。响应国家号召，让机械代替人工解放生产力，向无人化，更智能方向发展。可以更安全，更有效率的做好生产。
一、研究背景
凸轮轴是发动机的关键零部件，提高其生产线的效率也就是提高整个产业的生产效率。近年来，应设备的更新,生产效率提高，车间布局的改化也是随之而来的急需问题。在国外，很多企业设有的专门部门平均每四年对车间中设备布局进行设计改进,进入现代，设备布局的设计周期缩短到1至2年，更新产品就会应要求设计改进产线的布局，有时为了完成当前订单就会对其设施的布局进行一次改进。
机械手运作是模拟人工的动作，生产中运用到机械手不仅可以提高自动化水平和生产效率，还可以减轻工人的劳动强度，并且保证了产品的质量，实现相对安全的生产环境，尤其是恶劣的工作环境下，它代替工人生产的意义就更加重大。因此，在机械式加工区域得到了广泛的应用。
二 凸轮轴生产线工艺设计与布局改进
(一)凸轮轴的生产要求
现阶段发动机发展的趋势为多气门多气缸设计，而每个气门进气和排气都必须是由凸轮轴的凸轮外型决定。所以凸轮轴发展的趋势就是一根凸轮轴上排列越来越多不规则的凸轮。内燃机配气系统中关键零件之一及时凸轮轴，整个的配气机构都是由凸轮轴来驱动的，凸轮的位置和外形对整个配气系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$ 
统的性能有着决定性作用。凸轮轴精度高，加工难度较大。主要的技术要求如下
凸轮轴的主要技术参数要求
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表21凸轮轴的主要技术参数
(二)凸轮轴生产线工艺设计
(1)保证凸轮轴生产线工艺具有一定的先进性，对于关键技术和设备，优先考忠国内外质量有保障的厂家及设备。
(2)在保证生产节奏的基础上学习先进技术，提高凸轮轴产品竞争力。
(3)在资金基础允许的情况下，优先选择柔性生产原则。
(4)在保证产品质量的前提下降低生产成本，确保经济性与先进性的结合。(5)充分考虑各个生产环节下的安全性和可操作性。
(三)凸轮轴产线布局
生产线选的是按u型来布置，设备分布在中间走道的两旁，各设备操作面板以及上下料的开口都是面向中间过道，各设备的上下料开口都由桁架相连。这种布局形式在确保物流通畅、占用面积小的前提下，减少了工人的走动时间，实现一人可以操作多台机器，降低了产线上操作工的数量。现在产线上一人管理多台设备，每个人在看管自己设备的同时，还负责不定时检验及记录;最尾端的操作人员还要负责最终质量抽检。所以，生产线布置得合理、紧凑，让工人的工作效率得到了提高。采用高架线结构，使机器水、电、气的连通都非常方便。每台设备后留有排放槽。整个厂区为整体地基。这种布局使设备的安装和移动都非常方便，有利于我们增加或减少设备。
(四)凸轮轴生产线的布局改进
车间好的布局是生产要求的基础，它会直接影响到生产线的平衡性能、车间运输安全和产品生产步序。并且合理的车间布局也能减小产品运输时间的消耗，确保生产系统可以高效运作。凸轮轴的加工要求有大批量、多品种、工艺高、加工顺序准确等特点，现在车间的布局存在以下部分缺陷:
1.布局错乱，没有合理安排磨床加工的前后工艺:产品生产线路交叉错乱，使得工人生产效率低，还容易出现漏加工的问题。
2对空间的利用不合理:由于磨床布局的错乱，生产设备几乎使用了指定范围内的空间，给工人产品的摆放和运输造成不便。
在生产线的布局改进后有以下优点:?
(1）可方便运输，减少人力在运输时的消耗;?
(2）员工之间协作方便，使得人员管理调动更简单，
(3）可以使检测设备和传输设备摆放空间;?
(4）使完成单一产品的加工速度显著提升。
重新布局后，产品加工有规律,产品传输基本为直线，减少了不必要的人工运输时间，避免了员工几个磨床来回跑的消耗，减少人工成本。有效的节省空间，利用节省空间增加检测设备等。
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图22升级后的产线
设备由三座桁架机械手加三条行走轨道，三道输送线，三台抽检平台，防护栏组成。机械手负责各个磨床之间的零件加工的搬运工作，为磨床工序加工完毕后流入下一道工序，输送线主要是暂时存放产品，抽检平台可以随时抽检管控产品质量，防护栏主要是安全防护作用。
桁架1跨度12米，负责入料、轴径磨床进出料、抽检台抽检、传输线进料。
桁架2跨度9.5米，负责粗磨加工进出料、抽检台抽检、粗磨到精磨的缓存入料。
桁架3跨度8.7米，负责粗磨到精磨的缓存出料、精磨加工出入料、抽检台抽检、下游缓存进料。
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图23桁架
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图24桁架
三 凸轮轴实际情况及抓取问题
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图31加工品四种型号
这是此次产线升级针对的加工品，有四种型号，非加工面就是机械手可抓取面，四种位置都不同，但相差不大。加工面位置也是各不相同，再换产品时磨床中凸轮轴的安放位可以调节，机械手的抓取位置却是设定好的，这给我们后期找抓取位置增加了很大困难。因为凸轮轴在磨床里可以安放的位置也是非加工面，在机械手下去抓料时只能抓取非加工面同时还要避开磨床的支架，并且由全体图可以看出来六个磨床只有三个机械手，每个机械手需要连接两个磨床还有桁架两边的传送线,就是说一个夹爪确定位置后要从传输线抓到磨床1,加工好后再从磨床1取出放到下一个传输线上,在期间夹爪要在同一高度抓取,放时也要与磨床安放支架位置和传输线水平,在调试中我们用点动一点一点找夹爪夹取的位置,最后通过微调磨床水平位置来使夹爪抓放料时与磨床安放支架和传输线都不会发生碰撞，最后结果要使夹爪在夹取四种材料任意一种时都不会与机构发生碰撞。

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