CN113182935A - 一种构架加工柔性生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种构架加工柔性生产线，包括中央控制单元以及与中央控制单元连接的刀补数据传输单元、物料传输单元和加工制造单元；其中，刀补数据传输单元用于将刀补数据传输至中央控制单元；中央控制单元用于将刀补数据指派至相应的加工制造单元；物料传输单元用于根据中央控制单元的搬运命令将物料搬运至指定位置和姿态；加工制造单元包括3台数控龙门加工中心，用于根据刀补数据对物料进行加工。本发明构架加工柔性生产线的3台数控龙门加工中心所获得的的生产量是单机作业车间环境下用同等数量机床所获得的生产量的1.5‑2倍，且机床作业由中央控制单元进行调度，当某一机床空闲，中央控制单元便调一零件到该机床，能够大大提高生产效率。

Description

一种构架加工柔性生产线

技术领域

本发明涉及构架加工技术领域，特别是涉及一种构架加工柔性生产线。

背景技术

现轨道交通行业竞争日趋激烈，生产企业必须根据不同的用户进行新产品开发，加工产品品种日益增多，对于转向架的功能、质量等也提出了更高的要求。构架作为转向架系统的重要组成部分，既承担了骨架作用又有着检具的功能，一代一代的构架从生命周期五十年、二十年、十年，更新迭代明显加快产品，生命周期明显缩短。并且随着国内地铁行业井喷式发展，如何快速拿下大量订单，成为了各大主机厂考虑的问题，也纷纷拿出各家优势进行竞争，而交货周期缩短成为了一个赢得客户的重中之重的条件。原有构架加工采用的是单台设备独立加工，多个设备互不相连，每个机床都有1到2名操作人员，人员之间无法建立及时沟通，且机床占用厂房面积大，生产效率极低。因此，为适应产品种类的多样化和多变性，以及产品生命周期和交货周期缩短的现状，急需一种应变力强、生产效率高、能快速生产新产品的生产形式，解决单价小批量生产的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种构架加工柔性生产线，以提供一种应变力强、生产效率高、能快速生产新产品的新型生产线。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种构架加工柔性生产线，包括中央控制单元以及与所述中央控制单元连接的刀补数据传输单元、物料传输单元和加工制造单元；

所述刀补数据传输单元用于将刀补数据传输至所述中央控制单元；所述中央控制单元用于将所述刀补数据指派至相应的加工制造单元；

所述物料传输单元用于根据所述中央控制单元的搬运命令将物料搬运至指定位置和姿态；

所述加工制造单元包括3台数控龙门加工中心，用于根据所述刀补数据对所述物料进行加工。

可选地，所述中央控制单元建制在所述生产线的中控室内；所述中央控制单元包括监控电脑和操作电脑；所述监控电脑用于监控所述生产线内各工位的运转情况；所述操作电脑用于通过所述操作电脑内装载的可控系统来进行各个工位的派工。

可选地，所述各个工位的派工包括托盘的开进开出、所述刀补数据的指派、运输小车的移动以及工件翻转机的夹取与翻转。

可选地，所述刀补数据传输单元采用美国帕莱克精密柜式全自动刀具预调仪；所述刀补数据传输单元与所述中央控制单元采用有线网络连接。

可选地，所述刀补数据传输单元包括ISO50主轴以及PGC7全自动刀具管理与网络通讯系统，最大可测直径420mm，最大可测高度400mm。

可选地，所述物料传输单元采用FANUC 35i系列系统；所述物料传输单元与所述中央控制单元采用有线网络连接。

可选地，所述物料传输单元包括导轨、设置在所述导轨上的运输小车、设置在所述导轨两端的传感器以及设置在所述导轨一端的工件翻转机。

可选地，所述加工制造单元的所述数控龙门加工中心采用FANUC 31i-B系统。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的一种构架加工柔性生产线包括中央控制单元以及与所述中央控制单元连接的刀补数据传输单元、物料传输单元和加工制造单元；其中，所述刀补数据传输单元用于将刀补数据传输至所述中央控制单元；所述中央控制单元用于将所述刀补数据指派至相应的加工制造单元；所述物料传输单元用于根据所述中央控制单元的搬运命令将物料搬运至指定位置和姿态；所述加工制造单元包括3台数控龙门加工中心，用于根据所述刀补数据对所述物料进行加工。通常情况下，本发明的构架加工柔性生产线的3台数控龙门加工中心所获得的的生产量是单机作业车间环境下用同等数量机床所获得的生产量的1.5-2倍，且机床作业由中央控制单元进行调度，当某一机床空闲，中央控制单元便调一零件到该机床，大大提高了生产效率。

进一步地，由于设备的生产效率和利用率高，因而在加工同样数目的零件时，本发明构架加工柔性生产线所需要的机床台数少于单机情况的机床数量，降低了主要设备成本。并且由于作业机床由中央控制单元来控制，仅需一名系统管理人员和1-2名非技术操作工进行装卸工件即可，大大降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种构架加工柔性生产线的结构示意图；

图2为本发明一种构架加工柔性生产线的布置效果示意图。

符号说明：1中央控制单元，2刀补数据传输单元，3物料传输单元，301导轨，302运输小车，303工件翻转机，4加工制造单元，401工作台液压推送系统，5作业区，6托盘存放区。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种构架加工柔性生产线，以提供一种应变力强、生产效率高、能快速生产新产品的新型生产线。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种构架加工柔性生产线的结构示意图。如图1所示，本发明提供的一种构架加工柔性生产线包括中央控制单元1以及与所述中央控制单元1连接的刀补数据传输单元2、物料传输单元3和加工制造单元4。所述刀补数据传输单元2用于将刀补数据传输至所述中央控制单元1；所述中央控制单元1用于将所述刀补数据指派至相应的加工制造单元4。所述物料传输单元3用于根据所述中央控制单元1的搬运命令将物料搬运至指定位置和姿态。所述加工制造单元4包括3台数控龙门加工中心，用于根据所述刀补数据对所述物料进行加工。

图2为本发明一种构架加工柔性生产线的布置效果示意图。如图2所示，本发明的构架加工柔性生产线主要由中央控制单元1、刀补数据传输单元2、物料传输单元3和加工制造单元4四大单元组成，用于轨道交通中构架的加工。其中加工制造单元4由3台数控龙门加工中心A、B、C(也称为数控机床)组成。整个生产线具有高度柔性和自动化的加工能力，适应产品多样化的要求，在智能工厂建设上具有很高的代表意义。

本发明的构架加工柔性生产线专门用作转向架系统中构架的加工，包括自动区和作业区5两部分，作业区5包括上下料装夹工位，其余均为自动化区。整个自动化加工柔性生产线由中央控制单元1、刀补数据传输单元2、物料传输单元3以及加工制造单元4等组成。其中加工制造单元4由3台数控龙门加工中心A、B、C组成，高度、高效的集成并通过一定的网络通讯手段由中央控制单元1进行控制，而且生产线中的单元设备具有“联机/单机”两种操作模式，所有的单元设备的软硬件均可独立操作。

具体地，本发明的中央控制单元1建制在所述生产线的中控室内，作为整个生产线的大脑，具备半自动模式与全自动模式。所述中央控制单元1包括监控电脑和操作电脑。其中所述监控电脑用于监控所述生产线内各工位的运转情况。所示操作电脑内装有可控系统，所述操作电脑用于通过所述可控系统来进行各个工位的派工，例如托盘的开进开出、所述刀补数据的指派、运输小车的移动以及工件翻转机的夹取与翻转等。并且由于不同托盘高度不同，导致机床主轴端面距离工作台面开口高度不统一，中央控制单元1可以对不同的托盘的高度进行补偿，当不同托盘进入机床时可以自动将该托盘的补偿补进去。另外除了所有单元在此中央控制单元1的控制下以外，生产线在出现运行问题时，各个其他单元也可由独立配置的控制单元进行控制。

具体地，所述刀补数据传输单元2采用美国帕莱克精密柜式全自动刀具预调仪，包括ISO50主轴以及PGC7全自动刀具管理与网络通讯系统，最大可测直径420mm，最大可测高度400mm，并配备有打印机。所述刀补数据传输单元2与所述中央控制单元1采用有线网络连接，以实现刀补数据的传输，然后再由中央控制单元1分别指派到各个机床。例如测量钻头时，先对刀具进行命名处理，将其命名为FZ32B，其中F为设备名称，Z为钻头简称，32为直径尺寸，B为加工制造单元数控中心；然后将待检测刀具放入对刀仪设备主轴座，摄像头捕捉到刀具检测部分，与系统内存有图形进行匹配，主轴自动旋转实现最大外径尺寸及其他数据测量，形成一个数据包，传输单元通过网线将数据传输到生产线中央控制单元1，再将数据传至加工制造单元3的某个数控加工中心中，不需要进行刀补输入。

具体地，所述物料传输单元3采用FANUC 35i系列系统，受中央控制单元1控制。所述物料传输单元3与所述中央控制单元1采用有线网络连接。所述物料传输单元3包括导轨301、设置在所述导轨上的运输小车302、设置在所述导轨两端的传感器(图中未示出)以及设置在所述导轨一端的工件翻转机303。所示导轨301可以为一条8080mm的长导轨，导轨301两端的停止与起始位置均配备有传感器，以防止小车运输超程。工件变位翻转机303位于导轨一侧尽头，负责将构架从A托盘抓起，并翻转180度，然后放入B托盘。导轨301由齿条与直线轨组成，定位精度高，运输小车302位于导轨301上进行移动，运输小车302负责托盘的横向搬运，进给方式为直线导轨+齿轮齿条+伺服电机，并附带托盘纵向推送功能。运输小车302将托盘推入机床的纵向推送顺序为：运输小车302的滚珠丝杠从纵向正方向向负方向推送工作台，推送至工作台液压推送系统401的1号爪位置，然后1号爪升起，由1号爪沿导轨301开始接替推送，推送至导轨301尽头，此时1号爪下降，2号爪升起，然后推送至3号爪位置，此时2号爪下降，3号爪升起，并推送至4号爪位置，此时3号爪下降，4号爪升起，最终由4号爪将托盘完全推送至机床内，4号爪下降，完成一次推送任务，托盘退出时，顺序恰好相反。

具体地，所述加工制造单元4的所述数控龙门加工中心采用FANUC31i-B系统。所述数控龙门加工中心A、B、C为型号相同的3台日本本间数控龙门铣床，具有单工作台，其滑枕的结构为四面支持型结构，其床身、工作台、立柱、横梁、滑枕头、滑枕等的制造采用铸铁，其采用FANUC 31i-B系统。其中，单台工位的加工中心可以单独使用，也可以受中央控制单元1的3台集成控制。所述数控龙门加工中心A、B、C采用的刀柄规格为ISO50，彼此之间可以互换，并且具有链条式刀库，容量60把。每台机床A、B、C配5个角度头，其中两个直角头、两个垂直头、一个为万能角度头(C轴2.5分度、A轴1分度、A轴极限正负91度)。

本发明的构架加工柔性生产线的物料工艺路线为根据工作计划输入生产订单号码、工件号、交期和产量。零件加工程序可实现加工程序的下载和管理等，同时也可实现程序指令离线编辑，即，加工程序可以直接在控制室内的监控电脑上用编辑器进行编辑，编辑完成再传回中央控制单元1，中央控制单元1会将此程序同步到机床。工件上下料和转运依靠托盘作为载体，以实现加工零件的交换和转运。每个托盘设置特定的编码，零件的装夹按托盘编码和零件种类进行，加工零件程序的调用同样按托盘编码和零件种类进行。托盘运输小车302302根据中央控制单元1发出的指令，可自动识别搬运托盘的正确与否，确保整套系统的正常运行。

本发明的构架加工柔性生产线的工作过程如下：

作为全新的构架加工柔性生产线，在整个生产线开始前，刀补数据传输单元2首先通过有线网络将刀补数据传输到中央控制单元1，中央控制单元1再分别将具体的刀补数据发送到各个机床A、B、C。操作人员通过刀柄上的二维码将刀具装到相应机床相应刀槽位置，并将各工件夹具提前装入托盘，并调试好位置，然后准备开始作业任务。

开始前，设定好整个系统的加工顺序和优先工件型号；用吊车将待加工构架吊到作业区5；然后运输小车302把(12个自动的/2个手动的)托盘放置区的托盘搬入到作业区5开始装载工件至夹具上，并将工件进行找正，且用高度尺测出车轴中心线距离工作台距离，通过不同工作台开口高度数值进行计算，得出Z向坐标值(X、Y坐标始终为工作台中心线坐标值)，并将此数值手动输入至中央控制单元1，最终确认好G54(一号工件坐标系)。可以随时重复此作业过程。

待工件安装完以后，通过扫描方式将工件的信息输入到托盘控制装置，并将该工件信息传送到中央控制单元1，在指定的R地址处写入相应地址。运输小车302将带有工件和夹具的托盘自动的直接搬入到机床A开始反面加工。运输小车302再根据指令程序自动的将托盘同样的搬运到机床B或机床C。工作台到位后，机床CNC系统收到中央控制指令开始进行加工。

反面加工完成后，CNC发出完工信号(一组信号，包括机床程序执行状态、机床报警信息、工作台开出信息等)并在指定的R地址上写入1，自动生产线会根据生产队列(在制品工件顺序)，自动线其他机床、缓存工位状态以及小车状态等进行工位选择，然后将目标工位发送至运输小车302，在R地址处写入相应地址并保持搬运信号，运输小车302执行搬运，推送至翻转机303。翻转机303接收到中央控制单元1指令将工件抓起并翻转180度。然后运输小车302先将反面加工托盘送回托盘存放区6的空工位，然后将下一工序(工件正面)用的托盘从托盘缓存区拉出并运送到翻转机303下。将下一工序用的夹具的安装在托盘上(如果夹具已经提前安装好的话不需要此步骤)，翻转机303将已翻转好(此时工件已经从反面翻转至正面)的工件放入装有正面夹具的托盘上。

安装完成后，运输小车302自动的将托盘搬入到作业区5进行找正，此时的Z向不需要再用高度尺测量，因为反面时已经加工出Z向基准，每件的G54的Z向坐标值都是相同的，工件每次只需要将X、Y找正即可，然后按照反面时的步骤开展作业直至送入机床等待加工。待正面加工完成后，此时运输小车302将工件不再送入翻转机303，而是直接运至作业区5，使用天车将工件吊至打磨区，进行毛刺打磨，完成一个工件作业循环。

此时需要注意的是，中央控制单元1可以根据生产任务将不同工件进行优先等级进行设定，将优先型号的工件优先加工。当优先型号的工件完成数达到程序指令的个数时，机床切换到次优先等级模式，运输小车302将次优先型号的工件自动搬入到空闲的机床进行加工。

本发明构架加工柔性生产线的工序集中，无固定的生产节拍以及物料的非顺序输送，能够根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产，所产生的技术效果重点有以下三条：

(1)生产效率高，通常情况下，本发明构架加工柔性生产线的3台机床A、B、C所获得的的生产量是单机作业车间环境下用同等数量机床所获得的生产量的1.5-2倍，且机床作业由中央控制单元1进行调度，当某一机床空闲，中央控制单元1便调一零件到该机床，大大提高了生产效率。

(2)降低主要设备成本，由于设备的生产效率和利用率高，因而在加工同样数目的零件时，本发明构架加工柔性生产线所需要的机床台数少于单机情况的机床数量。

(3)降低直接人工成本，作业机床由中央控制单元1来控制，仅需一名系统管理人员和1-2名非技术操作工进行装卸工件即可。

此外，传统的构架加工为正反两面的加工，在单机作业时需要天车往复进行吊取翻转作业，由于构架为焊接件，刚性差，翻转时一侧需要提前落地，容易导致构架变形或损坏，且天车翻转效率低下，存在很多危险源。而本发明的构架加工柔性生产线中，采用运输小车302执行构架搬运，仅在反面加工完成后由翻转机303进行一次翻转，无需天车往复进行吊取翻转作业，极大程度避免了构架变形或损坏以及天车翻转效率低下的问题。

构架加工时，由于采用不同型号、不同软件的机床加工，导致经常出现工艺人员需要做多个工艺方案并且编制多套程序，而操作人员也无法做到灵活换岗，机动性差，不同软件、不同型号机床加工出的产品问题或解决方案无法互相借鉴。而本发明的构架加工柔性生产线中，3台数控龙门加工中心A、B、C为型号相同的日本本间数控龙门铣床，并且由统一的中央控制单元1进行协调控制，应变力强、生产效率高、能快速生产新产品，解决了单价小批量生产的问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种构架加工柔性生产线，其特征在于，包括中央控制单元以及与所述中央控制单元连接的刀补数据传输单元、物料传输单元和加工制造单元；

所述刀补数据传输单元用于将刀补数据传输至所述中央控制单元；所述中央控制单元用于将所述刀补数据指派至相应的加工制造单元；

所述物料传输单元用于根据所述中央控制单元的搬运命令将物料搬运至指定位置和姿态；

所述加工制造单元包括3台数控龙门加工中心，用于根据所述刀补数据对所述物料进行加工。

2.根据权利要求1所述的构架加工柔性生产线，其特征在于，所述中央控制单元建制在所述生产线的中控室内；所述中央控制单元包括监控电脑和操作电脑；所述监控电脑用于监控所述生产线内各工位的运转情况；所述操作电脑用于通过所述操作电脑内装载的可控系统来进行各个工位的派工。

3.根据权利要求2所述的构架加工柔性生产线，其特征在于，所述各个工位的派工包括托盘的开进开出、所述刀补数据的指派、运输小车的移动以及工件翻转机的夹取与翻转。

4.根据权利要求1所述的构架加工柔性生产线，其特征在于，所述刀补数据传输单元采用美国帕莱克精密柜式全自动刀具预调仪；所述刀补数据传输单元与所述中央控制单元采用有线网络连接。

5.根据权利要求4所述的构架加工柔性生产线，其特征在于，所述刀补数据传输单元包括ISO50主轴以及PGC7全自动刀具管理与网络通讯系统，最大可测直径420mm，最大可测高度400mm。

6.根据权利要求1所述的构架加工柔性生产线，其特征在于，所述物料传输单元采用FANUC 35i系列系统；所述物料传输单元与所述中央控制单元采用有线网络连接。

7.根据权利要求6所述的构架加工柔性生产线，其特征在于，所述物料传输单元包括导轨、设置在所述导轨上的运输小车、设置在所述导轨两端的传感器以及设置在所述导轨一端的工件翻转机。

8.根据权利要求1所述的构架加工柔性生产线，其特征在于，所述加工制造单元的所述数控龙门加工中心采用FANUC 31i-B系统。