CN109807577A - 一种模组化加工系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车部件加工技术领域，具体涉及一种模组化加工系统及方法，其方法包括如下步骤：S1：将工装板和小刀组采用不同的加工设备加工，工装板采用大型加工设备加工，小刀组采用小型加工设备加工；S2：通过控制模块控制装夹设备将所需组装的小刀组排布到加工好的工装板上指定位置；S3：将小刀组和工装板可拆卸连接方式固定。本方案中工装板采用大型加工设备进行加工，小刀组采用小型加工设备加工，而大型加工设备和小型加工设备使用单价差异较大，本方案使得大型加工设备和小型加工设备之间分开加工，从大型加工设备和小型加工设备之间的单价差中降低切边、翻边类汽车覆盖件模具组装成本。

Description

一种模组化加工系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车部件加工技术领域，具体涉及一种模组化加工系统及方法。

背景技术

汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘、构成驾驶室和车身的薄钢板的异形体的表面零件和内容部件，而汽车覆盖件模具指的便是制作这些汽车覆盖件所使用的模具。

对于现有的汽车覆盖件模具，其模具大是它的一个重要特点，比如：发动机盖外板和后背门外板等汽车覆盖件模具占用面积都比较大，在进行汽车覆盖件模具的型面加工时，需要大型加工设备(大型NC机)对其进行加工。其中对于汽车覆盖件模具中的切边、翻边类模具，实际是由很多小刀组固定在模具座面(工装板)上组合而成，现常占用大型加工设备对模具座面和小刀组统一加工，而大型加工设备加工时所需成本高。

发明内容

本发明目的在于提供一种模组化加工方法，以解决现有切边、翻边类汽车覆盖件模具加工成本高的问题。

本发明提供的基础方案为：一种模组化加工方法，包括如下步骤：

S1：将工装板和小刀组采用不同的加工设备加工，工装板采用大型加工设备加工，小刀组采用小型加工设备加工；

S2：通过控制模块控制装夹设备将所需组装的小刀组排布到加工好的工装板上指定位置；

S3：将小刀组和工装板可拆卸连接方式固定。

本发明的优点在于：

1、本方案中工装板采用大型加工设备进行加工，小刀组采用小型加工设备加工，而大型加工设备和小型加工设备使用单价差异较大，本方案使得大型加工设备和小型加工设备之间分开加工，从大型加工设备和小型加工设备之间的单价差中降低切边、翻边类汽车覆盖件模具组装成本。

2、本方案中将小刀组采用可拆卸的方式固定在工装板上，与现有将小刀组和工装板统一生产并固定而言，本方案中在个别小刀组损坏时可以进行更换，无需淘汰整个模具；还可以在想要将工装板和小刀组组装成其他类型的汽车覆盖件模具时进行拆卸重组。

进一步，在步骤S3中，小刀组和工装板固定时两者通过螺栓固定。

本方案中通过小刀组螺栓实现小刀组和工装板之间的可拆卸方式的固定，便于个别小刀组损坏后对其进行更换。

进一步，在步骤S1中，当小刀组进行加工前，首先在模具创建子系统中输入小刀组的必要条件信息，然后将必要条件信息和存储的标准信息匹配，之后根据标准信息快速生成小刀组模型。

本方案中通过输入必要条件信息自动生成小刀组模型，使用方便。

进一步，在步骤S3中，工装板和小刀组进行固定时，将小刀组上开设的第二定位销孔对准工装板上对应的第一定位销孔，然后将螺栓依次插过第二定位销孔和第一定位销孔；其中第一定位销孔和第二定位销孔为螺纹孔。

本方案中通过将螺栓依次插入第二定位销孔和第一定位销孔实现小刀组和工装板的可拆卸连接，便于小刀组损坏时对其进行更换。

进一步，在步骤S3中，在对工装板和小刀组进行固定前，先对工装板用于哪一种类型的汽车覆盖件模具组装进行定义，并根据所用于制作汽车覆盖件模具的不同而标记上不同的识别标志；然后自动根据工装板上识别标志识别该工装板用于哪一种类型的汽车覆盖件模具组装，控制模块控制装夹设备按照该类型汽车覆盖件模具对应存储的小刀组安装路径控制装夹设备工作。

由于不同类型的汽车覆盖件模具对应的工装板和小刀组安装位置并不一致，而现有工装板大多为统一生产(即形状大小一致)，本方案通过在工装板上设置识别标志的方式，使得工装板所用于组装哪一种汽车覆盖件模具是可识别的，进而使得装夹设备能根据该工装板用于哪种汽车覆盖件模具而自动适应改变其安装路径，即用于组装不同类型汽车覆盖件模具的工装板均可以在该装夹设备上进行模具组装，与现有采用先限定装夹设备单独用于一种类型汽车覆盖件模具组装相比，本方案能够避免不同类型汽车覆盖件模具所需组装件数或者速度不一致时，空闲的装夹设备均可以被合理利用，适用性高。

进一步，识别标志标记时，根据不同汽车覆盖件模具类型中小刀组的排样和安装路径对小刀组在工装板上的安装位置进行预设，然后在对应安装位置上涂抹上混有染料的润滑油；在识别工装板用于哪一种类型汽车覆盖件模具组装时，通过对润滑油涂抹位置的不同对该工装板用于哪一种类型汽车覆盖件模具识别判断。

本方案中用于组装不同类型汽车覆盖件模具的工装板上润滑油的涂抹位置便不一致，进而实现区分工装板用于哪一种类型汽车覆盖件模具组装，且润滑油还能在螺栓实现工装板和小刀组固定或拆卸时对螺栓的插入起到润滑作用，且便于在想要将工装板或者小刀组用于组装成其他类型的汽车覆盖件模具时进行拆卸。

另外，针对上述模组化加工方法，本方案还提供了一种模组化加工系统，包括：控制端、装夹设备、模具创建子系统、用于工装板加工的大型加工设备以及用于小刀组加工的小型加工设备；

所述模具创建子系统用于输入必要条件信息后调用存储的小刀组模型；然后控制小型加工设备对小刀组进行加工生产；

所述控制端用于选择组装模具类型和工件大小，然后根据组装模具类型和工件大小匹配对应存储的安装路径，并控制装夹设备按照安装路径夹持小刀组到对应工装板位置进行固定。

本方案的优点在于：本方案通过在模具创建子系统中输入必要条件信息的方式调取对应的小刀组模型，使用方便，且小刀组和工装板采用不同的加工设备进行加工，从大型加工设备和小型加工设备单价差中降低切边、翻边类汽车覆盖件模具组装成本。

进一步，所述控制端包括控制面板，所述控制面板用于操作人员选择需要组装模具类型和工件大小。

本方案中操作人员通过控制面板实现对组装模具类型和工件大小的选择，使用方便。

进一步，所述控制端还包括控制模块和存储模块，所述存储模块内存储有模具的排样，每一种排样均对应一种模具类型，每一种模具类型对应存储一种小刀组的安装路径；所述控制模块用于根据操作人员选择的工件大小和小刀组的排样寻找小刀组的安装路径，然后控制装夹设备按照安装路径将需要安装的小刀组夹持到对应位置进行安装。

本方案中通过存储模块对小刀组的安装路径进行存储，在需要时直接调取即可，使用方便。

进一步，所述模具创建子系统包括：

数据库，数据库内存储有小刀组结构和工装板结构的标准信息；

调试信息输入模块，用于设计者输入小刀组的必要条件信息；

模型自动生成模块，用于根据输入的必要条件信息匹配对应小刀组的标准信息快速的生成小刀组模型。

本方案中通过调试信息输入模块输入必要条件信息，然后根据模型自动生成模块自动匹配对应的小刀组模型或者工装板模型，使用方便。

附图说明

图1为本发明实施例一中一种模组化加工方法的实施流程图；

图2为本发明实施例二中喷涂机械手和工装板的正视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：滑轨1、直线电机2、电动气缸3、油缸4、滑块5、输出轴6、泄压阀7、海绵层8、工装板9、第一定位销孔10、传送带11。

实施例一

如图1所示，一种模组化加工系统包括：控制端、装夹设备、模具创建子系统、用于工装板加工的大型加工设备以及用于小刀组加工的小型加工设备。本方案中的工装板上开设有呈阵列排布的第一定位销孔，且第一定位销孔均为螺纹孔；小刀组上对应工装板上第一定位销孔的大小开设有用于固定小刀组的第二定位销孔，第二定位销孔为螺纹孔。装夹设备包括现有的三维移动的机械手对小到组进行夹持，比如公开号为CN104149096B公开的一种可精密三维移动的Delta结构并联机械手。其中，大型加工设备为工作台面尺寸为360*600mm的大型NC机，小型加工设备为工作台面尺寸为450*160mm的小型NC机。

控制端包括控制模块、控制面板和存储模块，存储模块内存储有模具的排样，每一种排样均对应一种模具类型，每一种模具类型对应存储有一种小刀组的安装路径。

控制面板用于操作人员选择需要组装模具类型和工件大小。

控制模块用于根据操作人员选择的工件大小和小刀组的排样匹配小刀组的安装路径，然后控制装夹设备按照安装路径将需要安装的小刀组夹持到对应位置进行安装。

模具创建子系统包括：

数据库，数据库内存储有小刀组结构和工装板结构的标准信息，具体实施时，通过现有的CATTA软件分类创建小刀组和工装板调用的知识工程模板，然后将小刀组和工装板的标准信息录入各种模板中。

调试信息输入模块，用于设计者输入小刀组的切线、方向、刀座形状等必要条件信息或者工装板长度、宽度、厚度和第一定位销孔大小等必要条件信息。

模型自动生成模块，用于根据输入的必要条件信息匹配对应小刀组或者工装板生成的标准信息快速的生成小刀组模型或者工装板模型。

另外，针对上述模组化加工系统，本实施例还公开了一种模组化加工方法，包括如下步骤：

S1：通过模具创建子系统存储工装板和小刀组的标准信息，然后输入工装板或者小刀组的必要条件信息，并根据输入的必要信息匹配标准信息快速生成小刀组模型或者工装板模型，然后根据生成的小刀组模型或者工装板模型对应进行生产加工，其中，工装板采用大型加工设备加工，小刀组采用小型加工设备加工；

S2：通过控制模块控制装夹设备将所需组装的小刀组排布到加工好的工装板上指定位置；

S3：将小刀组和工装板可拆卸连接方式固定，具体固定时，将小刀组上的第二定位销孔和对应工装板安装位置的第一定位销孔对齐，然后通过螺栓穿过第一定位销孔和第二定位销孔，使得工装板和小刀组固定。

实施例二

如图2所示，实施例二与实施例一的区别在于，实施例二中模组化加工系统还包括：

喷涂机械手，包括滑轨1以及横向设置用于在滑轨1上左右滑动的直线电机2，直线电机2上固定有受横向直线电机2驱动的电动气缸3，电动气缸3竖直向下设置，电动气缸3的输出轴6上设置有油缸4，油缸4内壁滑动连接有滑块5，油缸4顶端设置有避免滑块5滑出的挡板，电动气缸3的输出轴6和滑块5通过螺栓固定，油缸4内装有混合有有色染料的润滑油，油缸4底部开设有一个出油孔，出油孔内设置固定有泄压阀7，油缸4底部还覆盖泄压阀7粘接有海绵层8。本方案中喷涂机械手的设置数量和工装板9上的第一定位销孔10行数一致，每一个喷涂机械手对应一行第一定位销孔10设置，且海绵层8直径大于第一定位销孔10直径2-10mm，本实施例中优选4mm。本实施例中可选用现有GGB系列的直线电机2，选用现有CDJ2B10型号的电动气缸，选用现有CAY系列微型泄压阀。

传送带11，用于传送生成加工好的工装板9，传送带11位于喷涂机械手整正下方，当传送带11将工装板9传送到喷涂机械手上后，喷涂机械手对工装板9上的部分第一定位销孔10进行注油。

控制端还包括组装预设模块和识别模块，组装预设模块用于根据不同汽车覆盖件模具类型中小刀组的排样和安装路径对小刀组在工装板9上的安装位置进行预设。具体实施时，所有的工装板9均批量生产，即所有的工装板9形状结构均一致，当传送带11将工装板9传送到喷涂机械手正下方时，控制模块根据小刀组预设的安装位置控制对应喷涂机械手动作，使得喷涂机械手的直线电机2动作，使得海绵层8到工装板9对应第一定位销孔10的正上方，然后控制电动气缸3动作，使得油缸4向下运动，当油缸4和定位板接触后，海绵层8被压入到第一定位销孔10内，当电动气缸3的输出轴6继续向下运动时，输出轴6上固定的滑块5将向下运动，使得油缸4内的润滑油受到挤压，油缸4内压力增大，当该压力值增大到泄压阀7的动作压力值时，泄压阀7开启，使得油缸4内的润滑油从泄压阀7处流出到海绵层8中；然后快速控制电动气缸3的输出轴6向上运动(可以通过控制电动气缸3输出轴6向下运动的行程大小以及设置电动气缸3的输出轴6向下运动和向上运动过程中的停顿时间控制油缸4内润滑油从泄压阀7处流出量)，电动气缸3的输出轴6上固定的滑块5向上运动，使得油缸4内压力减小，泄压阀7关闭，油缸4中的润滑油将不再流出，当滑块5滑动到挡板处时，滑块5无法继续沿着油缸4内部滑动，这时，电动气缸3的输出轴6继续向上运动时，油缸4开始随电动气缸3向上运动，当油缸4底端和工装板9分离时，海绵层8由于不再受到挤压而开始膨胀，海绵层8膨胀对工装板9上多余的润滑油进行吸附，避免工装板9上的润滑油过多，而当海绵层8被挤压进入到第一定位销孔10中时，第一定位销孔10内壁便会海绵层8接触，使得海绵层8上出来的润滑油均匀的较为均匀的涂抹到与海绵层8接触的第一定位销孔10内壁上。

识别模块，用于识别工装板9预设用于组装哪一种类型的汽车覆盖件模具，识别时，通过在每一套装夹设备前对应安装一个摄像头，摄像头正对拍摄被传送到装夹设备处的工装板9，由于工装板9上涂抹的润滑油具有颜色，所以摄像头拍摄的图像中润滑油所在位置和对应汽车覆盖件模具类型中小刀组的排样相符时(通过现有的图像识别技术进行识别判断，比如现有公开号为CN103824474B的专利文件中基于图像识别技术的车位提示系统所采用的图像识别技术)，则代表了该工装板9用于组成该种类型的汽车覆盖件模具，当识别模块识别成功后，控制模块将根据识别结果调用对应的安装路径控制装夹设备夹持小刀组到对应工装板9上进行安装。

另外，本方案中的用于对工装板9和小刀组进行组装的装夹设备具有多套，多套装夹设备同时工作，实现多组工装板9和小刀组的同时组装工作，进而减短所有工装板9和小刀组组装的总时长。

其外，针对本实施例中的模组化加工系统，本方案中的模组化加工方法包括如下步骤：

首先，在对工装板9和小刀组进行固定前，先对工装板9用于哪一种类型的汽车覆盖件模具组装进行定义，并根据所用于制作汽车覆盖件模具的不同进行不同而标记上不同的识别标志；其中，识别标志标记时，根据不同汽车覆盖件模具类型中小刀组的排样和安装路径对小刀组在工装板9上的安装位置进行预设，然后在对应安装位置上涂抹上混有染料的润滑油，由于不同类型的汽车覆盖件模具中小刀组的安装位置不同，所以润滑油的涂抹位置便不同，进而实现用于不同类型汽车覆盖件模具的区分。本实施例中的润滑油中混有的染料为红色的油溶性染料。

其次，在对工装板9上标记识别标志后，通过对被传送到装夹设备前的工装板9上识别标志进行识别，进而辨别该工装板9用于哪一种汽车覆盖件模具的制作，并调取对应汽车覆盖件模具的安装路径，使得该装夹设备按照调取的安装路径对小刀组进行夹取安装。

具体实施时，所有的小刀组都是一样的，但是由于其在工装板9上的安装位置不一样，其所构成的汽车覆盖件模具便不一样，假设需要组装A、B、C、D四类汽车覆盖件模具，且有四组装夹设备，为了便于对每一组装夹设备进行明确分工，每一组装夹设备对一种汽车覆盖件模型进行装夹组装；再假设工装板9上的第一定位销孔10数量为10(行)×15(列)，那么喷涂机械手的个数就需要有10个。若四类汽车覆盖件模具组装的数量并不相同，比如A类汽车覆盖件模具需要100件(总量)，B类汽车覆盖件模具需要80件(总量)，C类和D类汽车覆盖件模具只需50件(总量)，不管四类汽车覆盖件模具组装速度是否一致，在组装过程中四类汽车覆盖件模具各自总量全部组装完成的时间可能并不一致。

比如，C类和D类汽车覆盖件模具全部组装完成了，但是A类和B类汽车覆盖件模具还在进行组装过程中，这时，用于组装C类和D类汽车覆盖件模具的装夹设备便会先闲置，而本方案中先通过组装预设模块对工装板9用于制作哪一种汽车覆盖件模具进行定义，然后根据不同汽车覆盖件模具类型中小刀组的排样和安装路径对小刀组在工装板9上的安装位置进行预设。比如将100件工装板9定义为用于A类汽车覆盖件模具的组装，将80件工装板9定义为用于B类汽车覆盖件模具的组装，再将50件工装板9定义为用于C类汽车覆盖件模具的组装，将50件工装板9定义为用于D类汽车覆盖件模具的组装，那么被定义为A类汽车覆盖件模具中的小刀组排样和安装路径便与B类、C类以及D类汽车覆盖件模具有所不同，控制模块控制喷涂机械手对其进行润滑油涂抹的位置便有所不同，而由于润滑油内混有染料，不仅工作人员根据对比便可以区分那一块工装板9用于哪一种类型的汽车覆盖件模具组装，且装夹设备前设置的摄像头通过将拍摄的图像和不同类型的汽车覆盖件模具中小刀组的排样对比后识别模块也能判断该工装板9是用于哪一种类型汽车覆盖件模具的组装，当识别模块判断该工装板9用于哪一种类型的汽车覆盖件模具后，控制模块将调用数据库中存储的对应汽车覆盖件模具中小刀组的排样以及安装路径，并控制该摄像头对应的装夹设备按照调用的汽车覆盖件模具中小刀组的排样以及安装路径控制装夹设备夹取小刀组进行小刀组和工装板9的组装工作。而由于润滑油的涂抹，不仅用于辨别工装板9用于哪一种类型的汽车覆盖件模具组装，还对螺栓插入到第一定位销孔10起到润滑作用。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种模组化加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将工装板和小刀组采用不同的加工设备加工，工装板采用大型加工设备加工，小刀组采用小型加工设备加工；

S2：通过控制模块控制装夹设备将所需组装的小刀组排布到加工好的工装板上指定位置；

S3：将小刀组和工装板可拆卸连接方式固定。

2.根据权利要求1所述的模组化加工方法，其特征在于：在步骤S3中，小刀组和工装板固定时两者通过螺栓固定。

3.根据权利要求1所述的模组化加工方法，其特征在于：在步骤S1中，当小刀组进行加工前，首先在模具创建子系统中输入小刀组的必要条件信息，然后将必要条件信息和存储的标准信息匹配，之后根据标准信息快速生成小刀组模型。

4.根据权利要求2所述的模组化加工方法，其特征在于：在步骤S3中，工装板和小刀组进行固定时，将小刀组上开设的第二定位销孔对准工装板上对应的第一定位销孔，然后将螺栓依次插过第二定位销孔和第一定位销孔；其中第一定位销孔和第二定位销孔为螺纹孔。

5.根据权利要求4所述的模组化加工方法，其特征在于：在步骤S3中，在对工装板和小刀组进行固定前，先对工装板用于哪一种类型的汽车覆盖件模具组装进行定义，并根据所用于制作汽车覆盖件模具的不同而标记上不同的识别标志；然后自动根据工装板上识别标志识别该工装板用于哪一种类型的汽车覆盖件模具组装，控制模块控制装夹设备按照该类型汽车覆盖件模具对应存储的小刀组安装路径控制装夹设备工作。

6.根据权利要求5所述的模组化加工方法，其特征在于：识别标志标记时，根据不同汽车覆盖件模具类型中小刀组的排样和安装路径对小刀组在工装板上的安装位置进行预设，然后在对应安装位置上涂抹上混有染料的润滑油；在识别工装板用于哪一种类型汽车覆盖件模具组装时，通过对润滑油涂抹位置的不同对该工装板用于哪一种类型汽车覆盖件模具识别判断。

7.一种模组化加工系统，其特征在于，包括：控制端、装夹设备、模具创建子系统、用于工装板加工的大型加工设备以及用于小刀组加工的小型加工设备；

所述模具创建子系统用于输入必要条件信息后调用存储的小刀组模型；然后控制小型加工设备对小刀组进行加工生产；

所述控制端用于选择组装模具类型和工件大小，然后根据组装模具类型和工件大小匹配对应存储的安装路径，并控制装夹设备按照安装路径夹持小刀组到对应工装板位置进行固定。

8.根据权利要求7所述的模组化加工系统，其特征在于：所述控制端包括控制面板，所述控制面板用于操作人员选择需要组装模具类型和工件大小。

9.根据权利要求8所述的模组化加工系统，其特征在于：所述控制端还包括控制模块和存储模块，所述存储模块内存储有模具的排样，每一种排样均对应一种模具类型，每一种模具类型对应存储一种小刀组的安装路径；所述控制模块用于根据操作人员选择的工件大小和小刀组的排样寻找小刀组的安装路径，然后控制装夹设备按照安装路径将需要安装的小刀组夹持到对应位置进行安装。

10.根据权利要求7所述的模组化加工系统，其特征在于：所述模具创建子系统包括：

数据库，数据库内存储有小刀组结构和工装板结构的标准信息；

调试信息输入模块，用于设计者输入小刀组的必要条件信息；

模型自动生成模块，用于根据输入的必要条件信息匹配对应小刀组的标准信息快速的生成小刀组模型。