CN113199305B - 一种板类零件自动加工生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板类零件自动加工生产线。它包括上料工位以及依次排列在上料工位后方的钻孔工位、上表面切削加工工位、翻转工位、下表面切削加工工位、侧表面切削加工工位以及旋转加工工位，坯料依次通过钻孔装置进行钻孔作业，进行上表面切削加工并翻转，通过下表面切削装置进行下表面切削加工，通过侧面切削机构进行侧面切削后再通过旋转加工机构依次进行扩孔、正面钻倒角孔、铣槽、反面钻倒角孔作业。有益效果是：保证了生产效率，降低了制造成本，并且提高了加工柔性，以一工位钻工艺孔后定位，保证了工件加工质量；实现了各工位加工时间的平衡匹配，极大的缩短了生产节拍，消除瓶颈工序，提高生产效率。

Description

一种板类零件自动加工生产线

技术领域

本发明涉及一种板料零件自动化生产流水线，尤其涉及一种板类零件自动加工生产线，属于机械加工设备技术领域。

背景技术

柔性加工生产线是传统制造业向自动化生产转型的必然方式，是制造企业提高生产效率，降低人工成本的必然选择；对于产量大结构简单的板料零件加工，柔性生产线的优势更能得到良好的应用，但是企业在追求自动化柔性化生产的同时，由于各方面因素的限制，往往不能达到预期的效果，其问题在于：柔性生产线的制造成本过高，远远超过预期回报；生产线不能真正实现柔性化，不能适应产品和市场的变化，生产线加工效率低下，无法达到产量要求。

当前，大部分企业在加工板料零件时，仍倾向于选用结构简单的传统机床，零件的装夹和搬用则依赖于工人或流水线，此种生产方式设备成本低，维护方便，但自动化水平低，对于工人的依赖较大，人工成本较高，且机床数量较多，不利于统一管理，生产效率也受限于工人的因素，部分企业迫切寻求减少人工成本、提升自动化水平的生产方式，将板框类零件的加工工艺与生产线生硬的结合在一起，结果造成了诸多问题。

综上所述，针对板类零件中某一种板件需大批量生产，当前的板类零件柔性加工线无法满足其中一种板件的大批量生产，所以在控制制造成本的基础上，设计一条专门适用于板料零件生产加工的自动化加工生产线，用以提高生产效率及自动化水平，通过自动上下料、自动加工及自动打标和包装，减少人工成本，对于板框类零件生产企业具有重大的实际意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构设计布局巧妙、使用方便可靠并能够提高生产效率及加工过程中的自动化水平，减少人工成本的板类零件自动加工生产线。

为了解决上述技术问题，本发明的板类零件自动加工生产线，包括具有输送装置和夹取装置的上料工位以及依次排列在上料工位后方的具有钻孔装置的钻孔工位、具有上表面切削装置的上表面切削加工工位、具有翻转装置的翻转工位、具有下表面切削装置的下表面切削加工工位、具有侧面切削机构的侧表面切削加工工位以及具有旋转加工机构的旋转加工工位，夹取装置能够将堆摞的坯料夹取后依次放置在输送装置上进行输出后在钻孔工位上通过钻孔装置进行钻孔作业，经过钻孔后的坯料能够在上表面切削加工工位上通过上表面切削装置进行上表面切削加工并在加工完成后转运至翻转工位上通过翻转装置对坯料进行翻转，经过翻转后的坯料能够在下表面切削加工工位上通过下表面切削装置进行下表面切削加工，经过下表面切削加工的坯料能够堆摞放置在侧表面切削加工工位上通过侧面切削机构进行侧面切削后再转运到旋转加工工位上通过旋转加工机构依次进行扩孔、正面钻倒角孔、铣槽、反面钻倒角孔作业。

所述输送装置的末端一侧设置有能够将从输送装置输出的坯料进行转运的一号机械手，所述钻孔工位的旁侧设置有二号机械手，所述上表面切削加工工位的旁侧设置有三号机械手，所述下表面切削加工工位旁侧设置有四号机械手，所述侧表面切削加工工位旁侧设置有五号机械手，所述旋转加工工位旁侧设置有六号机械手。

所述钻孔工位处设置有一号转运台，所述上表面切削加工工位处设置有二号转运台，所述下表面切削加工工位处设置有三号转运台，所述侧表面切削加工工位处设置有四号转运台。

所述上料工位处均设置有多个能够放置坯料的安置位，每个所述安置位处均设置有用于堆摞坯料的安置座，所述夹取装置能够依次抓取各个安置座上的坯料并放置到输送装置上进行输送。

所述上表面切削加工工位处具有上表面切削工作台，所述上表面切削装置安装在上表面切削工作台上，所述上表面切削工作台的下方设置有一号丝锥驱动装置，所述一号丝锥驱动装置上安装的丝锥能够伸出上表面切削工作台上方旋入坯料上钻出的通孔内从而对坯料进行拉紧；所述下表面切削加工工位处具有下表面切削工作台，所述下表面切削装置安装在下表面切削工作台上，所述下表面切削工作台的下方设置有二号丝锥驱动装置，所述二号丝锥驱动装置上安装的丝锥能够伸出下表面切削工作台上方旋入坯料上钻出的通孔内从而对坯料进行拉紧。

所述侧表面切削加工工位处设置有侧表面切削工作台，所述侧面切削机构包括安装在侧表面切削工作台上的一对压料装置以及设置在侧表面切削工作台旁侧的两个与该对压料装置垂直布置的侧面铣削装置。

所述侧表面切削工作台的下方设置有两对气压升降装置，两对所述气压升降装置的伸缩杆能够选择性的插入到侧表面切削工作台上堆摞的坯料的通孔内。

所述侧表面切削工作台内设置有旋转气压装置，所述旋转气压装置上设置有一个位于工作台上方的转板，所述坯料能够堆摞放置在转板上。

所述旋转加工工位处设置有旋转工作台，所述旋转加工机构包括安装在旋转工作台上的多个夹具座以及用于扩孔的扩孔装置、用于正面钻倒角孔的正面倒角装置、用于铣槽的铣削加工装置以及用于反面钻倒角孔的反面倒角装置，各个所述夹具座均能够依次经过扩孔装置、正面倒角装置、铣削加工装置以及反面倒角装置依次进行扩孔、正面钻倒角孔、铣槽、反面钻倒角孔作业。

所述夹具座包括定位板、定位板上安置的能够由动力装置驱动的托盘以及用于压紧坯料的压板，还包括与夹具座配合的顶压装置，所述坯料放置在托盘上通过动力装置推入压板内并能够通过顶压装置压紧固定。

所述旋转加工工位后方设置有打标工位，所述打标工位上设置有激光打标机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）通过设置的相互紧密衔接的各个工位能够进行不同工序的依次加工，保证了生产效率，降低了制造成本，并且在该生产线本身具有一定柔性的基础上，还可以在不同的加工工位上替换型号规格不同的夹具，提高了加工柔性，使得该套生产连线具备一定的加工柔性，进而初步实现了生产线对四种板材的柔性化生产，且在保证生产线柔性的基础上使用专用的加工设备，还有效降低了制造成本；

（2）通过加工流程的合理安排，生产线各装置的合理组合，实现板类零件的自动化生产，尤其是以一工位钻工艺孔后定位，在后续加工中作为工艺性工序去除掉，体现粗基准不重复，精基准统一的工艺原则，保证了工件加工质量；

（3）合理分配工位，将余量较大的工艺分为车上表面、下表面、铣四侧面三道工序分配给三台专用设备完成，充分利用了专用设备加工效率高的特点，将余量较小的钻孔、钻倒角孔、铣槽、铣反面倒角剩余四道工艺加工分配给一台多工位复合的旋转台完成，有效避免了因加工工位多，装夹时间长从而影响加工效率；通过上述八个工位的合理划分，实现了各工位加工时间的平衡匹配，极大的缩短了生产节拍，消除瓶颈工序，提高生产效率；

（4）各个工位的加工装置中以电机作为驱动，滚珠丝杠作为传功，加工精度高、稳定性强，切削进程平稳高效，极大缩短了各工位的加工时间，平衡各工位的加工节拍，提升了整个生产线的生产效率；

（5）上料工位的巧妙结构设计，在相同的上料效率下，此结构的设计大大降低了生产成本，上下表面车削装置的结构设计，以工艺孔作为定位采用反攻丝夹紧，简单可靠，大大节省了装夹时间，缩短了生产节拍，提高了车大平面的加工效率；加工完成后退丝也简单快捷，方便机械手直接抓取工件；

（6）车大平面加工工序过程设计拆分为两部分专用装置分别车大平面正、反两面，消除了瓶颈工序，提高生产线最大产能，提高生产线生产效率；

（7）通过先堆叠多个工件再整体端铣侧面，大大缩短了生产节拍，提高了生产效率；设计两台左右对称设置的卧式铣削加工装置，端铣侧面时同时铣削两侧面，缩短了加工时间，提高了生产效率；通过设计的气压装置，定位可靠并且在两侧边铣削完成后，水平顺时针旋转堆叠工件90度，直接再次端铣另外两侧边，省去了重新装夹时间，优化了工艺平衡，提高了生产效率；

（8）工件加工过程中通过机械手进行抓取，灵活性好，移动速度快，定位精度高，充分利用其自由度，控制制造成本，还极大的减少了辅助时间，并稳定可靠，进一步提高了生产效率；

（9）后道自动加工线上为切屑余量较小的加工，设计时用一台旋转工作台进行多工位加工，充分节省了加工机床的占用空间，设计相同的专用夹具一一对应在各个工位或者工装相应的位置，避免重复装夹，大大缩短加工时间，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明板类零件自动加工生产线的整体结构示意图；

图2为本发明板类零件自动加工生产线的俯视结构示意图；

图3为本发明中产品结构示意图；

图4为本发明中图1的A处放大结构示意图；

图5为本发明中图1的B处放大结构示意图；

图6为本发明中图1的C处放大结构示意图；

图7为本发明中图1的D处放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的板类零件自动加工生产线作进一步详细说明。

对于本发明所加工的磨耗板产品来说，最终成型的结构如图3所示，包括有板状的尼龙材料的板材、板材上加工出的两个通孔、在两个通孔之间加工的条形凹槽以及在板材的通孔部位加工出的倒角，也就是说需要在加工时，在板材上钻孔，对板材的上表面、下表面进行车削加工，对板材的四个侧表面进行车削加工、在板材上加工出位于两个通孔之间的条形凹槽以及进行通孔的倒角等。

本发明就是提供一种对该种结构的磨耗板进行加工的板类零件自动加工生产线，它包括具有输送装置8和夹取装置9的上料工位1以及依次排列在上料工位后方的具有钻孔装置13的钻孔工位2、具有上表面切削装置16的上表面切削加工工位3、具有翻转装置18的翻转工位4、具有下表面切削装置19的下表面切削加工工位5、具有侧面切削机构25的侧表面切削加工工位6以及具有旋转加工机构26的旋转加工工位7，各个加工工位呈L形布置，其中，上料工位1可以称之为上料系统，上表面切削加工工位3、翻转工位4以及下表面切削加工工位5可以称之为大平面自动加工线，侧表面切削加工工位6可以称之为堆叠端铣四面加工线，旋转加工工位7可以称之为后道自动加工线，输送装置8优选为输送带，输送装置8的末端一侧设置有能够将从输送装置输出的坯料进行转运的一号机械手11，钻孔工位2处设置有一号转运台12，夹取装置9能够将堆摞（堆叠）的坯料10夹取后依次放置在输送装置8上进行输出，一号机械手11能够将从输送装置输出的坯料转运至钻孔工位处的一号转运台12上，钻孔工位2的旁侧设置有二号机械手14，上表面切削加工工位处设置有二号转运台15，二号机械手14抓取一号转运台上的坯料后能够放置在钻孔工位上通过钻孔装置进行钻孔作业并能够将加工完成后的坯料转运至上表面切削加工工位处的二号转运台15上，钻孔装置可以采用钻床，钻床纵向安置在上料系统的后侧且为一字型加工线的始端，上表面切削加工工位3的旁侧设置有三号机械手17，三号机械手17能够将经过钻孔加工后的坯料放置在上表面切削加工工位上通过上表面切削装置16进行上表面切削加工并能够将加工完成后的坯料进行转运至翻转工位4上，然后通过翻转装置18对坯料进行翻转，下表面切削加工工位5旁侧设置有四号机械手20，下表面切削加工工位5处设置有三号转运台23，四号机械手20能够将通过翻转工位4上的翻转装置18进行翻转的坯料转运到下表面切削加工工位上通过下表面切削装置19进行下表面切削加工并能够将加工完成后的坯料转运并且堆叠放置在三号转运台23上，上表面切削装置和下表面切削装置均可以采用车床，侧表面切削加工工位6旁侧设置有五号机械手21，侧表面切削加工工位6处设置有四号转运台24，五号机械手21能够将经过下表面切削加工后的堆叠放置的坯料直接转运至侧表面切削加工工位6上通过侧面切削机构25进行四个侧面铣削加工后转运至四号转运台24上，旋转加工工位7旁侧设置有六号机械手22，六号机械手22能够将放置在四号转运台24上的经过侧表面切削加工的坯料依次转运至旋转加工工位7上通过旋转加工机构26依次进行扩孔、正面钻倒角孔、铣槽、反面钻倒角孔作业，通过该套结构设计，上料装置安置于生产线起始端（设置在大平面自动加工线的左侧），自大平面自动加工线到后道自动加工线呈一字型排布，多工位的旋转工作台安置于一字型加工线的末端，实现板件的连续自动化加工，大平面自动加工线前侧平行排布有三个机械手和堆叠端铣加工线处排布的两个机械手共同实现多个工位的物料搬运，衔接过渡配合巧妙， 还通过优化二工位和三工位加工板件大平面的以车代铣工序，以板件加工装置相互结合，平衡各工位加工时间，大大提高生产效率，实现不同规格板料连续自动化加工生产。

进一步地，所说的上料工位1处均设置有四个能够放置坯料的安置位27，每个安置位处均设置有用于堆叠坯料的安置座28，安置座28通过安装在安置位旁侧的坯料升降机构驱动升降，当坯料上升到指定高度后，所说的夹取装置通过丝杠导轨安装在输送装置的旁侧，由此能够沿着输送方向往复移动，夹取装置9能够依次抓取各个安置座上的坯料并放置到输送装置上进行输送。

再进一步地，所说的上表面切削加工工位3处具有上表面切削工作台，上表面切削装置16安装在上表面切削工作台29上，上表面切削工作台29的下方设置有一号丝锥驱动装置，一号丝锥驱动装置上安装的丝锥能够伸出上表面切削工作台上方旋入坯料上钻出的通孔内从而对坯料进行拉紧，下表面切削加工工位5处具有下表面切削工作台30，下表面切削装置19安装在下表面切削工作台上，下表面切削工作台的下方设置有二号丝锥驱动装置，二号丝锥驱动装置上安装的丝锥能够伸出下表面切削工作台上方旋入坯料上钻有的通孔内从而对坯料进行拉紧，通过该结构设计巧妙地利用了钻出的通孔进行车削加工中的拉紧固定，保证了加工的可靠性。

再进一步地，所说的侧表面切削加工工位6处设置有侧表面切削工作台31，侧面切削机构25包括安装在侧表面切削工作台31上的一对对称设置的压料装置32以及设置在侧表面切削工作台31旁侧的两个侧面铣削（切削）装置33，侧表面切削工作台31内设置有旋转气压装置，旋转气压装置上设置有一个位于工作台上方的转板42，坯料10能够堆摞放置在转板42上，由图可见，两个侧面铣削装置33分布在侧表面切削工作台31的左右两侧（图2所示左右方向定义为实际的左右方向，图2所示上下方向定义为实际的前后方向）并且与该对压料装置垂直布置，侧面切削装置33可以采用铣床，侧表面切削工作台31的下方设置有两对气压升降装置，两对气压升降装置的伸缩杆能够选择性的插入到侧表面切削工作台上堆摞的坯料的通孔内，也就是说当需要加工坯料的左右两个侧面时，使其中一对气压升降装置的伸缩杆伸入堆叠的坯料的通孔内，然后通过压料装置能够对加工过程中的坯料进行压紧固定，再利用两个侧面切削（铣削）装置33直接对固定后的坯料的左右两个侧面进行铣削加工，当需要加工坯料的前后两个侧面时，使上述的气压装置的伸缩杆收缩，侧表面切削工作台内的旋转气压装置工作，带动转板上的堆叠坯料旋转90度，然后使另外一对气压装置的伸缩杆伸入堆叠的坯料的通孔内，然后通过压料装置能够对加工过程中的坯料进行压紧固定，再利用两个侧面切削装置33直接对固定后的坯料的前后两个侧面进行铣削加工。

再进一步地，所说的旋转加工工位7处设置有旋转工作台34，旋转加工机构26包括安装在旋转工作台上的多个夹具座35以及用于扩孔的扩孔装置、用于正面钻倒角孔的正面倒角装置、用于铣槽的铣削加工装置以及用于反面钻倒角孔的反面倒角装置，由图可见，所说的夹具座35包括定位板36、定位板上安置的能够由动力装置37驱动的托盘38以及用于压紧坯料的压板39，还包括与夹具座35配合的顶压装置40，坯料10放置在托盘上通过动力装置推入压板内并能够通过顶压装置压紧固定，其中，托盘通过销轴安装在动力装置37的输出端上，当顶压装置40对托盘顶压时能够使托盘在一定范围内上下活动，由此提高了压紧的可靠性，各个夹具座35均能够依次经过扩孔装置、正面倒角装置、铣削加工装置以及反面倒角装置依次进行扩孔、正面钻倒角孔、铣槽、反面钻倒角孔作业。

另外，还可以在旋转加工工位7后方设置有打标工位41，打标工位上设置有激光打标机，打标工位41可以称之为打标包装自动加工线，打标包装自动加工线实现板件的打标和最后的打包装箱，它与后道自动加工线之间也设置有一台机械手，用于工件的搬运。

Claims (10)

1.一种板类零件自动加工生产线，其特征在于：包括具有输送装置（8）和夹取装置（9）的上料工位（1）以及依次排列在上料工位后方的具有钻孔装置（13）的钻孔工位（2）、具有上表面切削装置（16）的上表面切削加工工位（3）、具有翻转装置（18）的翻转工位（4）、具有下表面切削装置（19）的下表面切削加工工位（5）、具有侧面切削机构（25）的侧表面切削加工工位（6）以及具有旋转加工机构（26）的旋转加工工位（7），所述夹取装置（9）能够将堆摞的坯料（10）夹取后依次放置在输送装置（8）上进行输出后在钻孔工位上通过钻孔装置（13）进行钻孔作业，经过钻孔后的坯料（10）能够在上表面切削加工工位上通过上表面切削装置（16）进行上表面切削加工并在加工完成后转运至翻转工位（4）上通过翻转装置（18）对坯料进行翻转，经过翻转后的坯料（10）能够在下表面切削加工工位上通过下表面切削装置（19）进行下表面切削加工，经过下表面切削加工的坯料（10）能够堆摞放置在侧表面切削加工工位（6）上通过侧面切削机构（25）进行侧面切削后再转运到旋转加工工位（7）上通过旋转加工机构（26）依次进行扩孔、正面钻倒角孔、铣槽、反面钻倒角孔作业；所述上表面切削加工工位（3）处具有上表面切削工作台（29），所述上表面切削装置（16）安装在上表面切削工作台（29）上，所述上表面切削工作台（29）的下方设置有一号丝锥驱动装置，所述一号丝锥驱动装置上安装的丝锥能够伸出上表面切削工作台上方旋入坯料上钻出的通孔内从而对坯料进行拉紧；所述下表面切削加工工位（5）处具有下表面切削工作台（30），所述下表面切削装置（19）安装在下表面切削工作台上，所述下表面切削工作台的下方设置有二号丝锥驱动装置，所述二号丝锥驱动装置上安装的丝锥能够伸出下表面切削工作台上方旋入坯料上钻出的通孔内从而对坯料进行拉紧。

2.按照权利要求1所述的板类零件自动加工生产线，其特征在于：所述输送装置（8）的末端一侧设置有能够将从输送装置输出的坯料进行转运的一号机械手（11），所述钻孔工位（2）的旁侧设置有二号机械手（14），所述上表面切削加工工位（3）的旁侧设置有三号机械手（17），所述下表面切削加工工位（5）旁侧设置有四号机械手（20），所述侧表面切削加工工位（6）旁侧设置有五号机械手（21），所述旋转加工工位（7）旁侧设置有六号机械手（22）。

3.按照权利要求2所述的板类零件自动加工生产线，其特征在于：所述钻孔工位（2）处设置有一号转运台（12），所述上表面切削加工工位处设置有二号转运台（15），所述下表面切削加工工位（5）处设置有三号转运台（23），所述侧表面切削加工工位（6）处设置有四号转运台（24）。

4.按照权利要求1-3之一所述的板类零件自动加工生产线，其特征在于：所述上料工位（1）处均设置有多个能够放置坯料的安置位（27），每个所述安置位处均设置有用于堆摞坯料的安置座（28），所述夹取装置（9）能够依次抓取各个安置座上的坯料并放置到输送装置上进行输送。

5.按照权利要求4所述的板类零件自动加工生产线，其特征在于：所述侧表面切削加工工位（6）处设置有侧表面切削工作台（31），所述侧面切削机构（25）包括安装在侧表面切削工作台（31）上的一对压料装置（32）以及设置在侧表面切削工作台（31）旁侧的两个与该对压料装置垂直布置的侧面铣削装置（33）。

6.按照权利要求5所述的板类零件自动加工生产线，其特征在于：所述侧表面切削工作台（31）的下方设置有两对气压升降装置，两对所述气压升降装置的伸缩杆能够选择性的插入到侧表面切削工作台上堆摞的坯料的通孔内。

7.按照权利要求6所述的板类零件自动加工生产线，其特征在于：所述侧表面切削工作台（31）内设置有旋转气压装置，所述旋转气压装置上设置有一个位于工作台上方的转板（42），所述坯料（10）能够堆摞放置在转板（42）上。

8.按照权利要求1、2、3、5、6或7所述的板类零件自动加工生产线，其特征在于：所述旋转加工工位（7）处设置有旋转工作台（34），所述旋转加工机构（26）包括安装在旋转工作台上的多个夹具座（35）以及用于扩孔的扩孔装置、用于正面钻倒角孔的正面倒角装置、用于铣槽的铣削加工装置以及用于反面钻倒角孔的反面倒角装置，各个所述夹具座（35）均能够依次经过扩孔装置、正面倒角装置、铣削加工装置以及反面倒角装置依次进行扩孔、正面钻倒角孔、铣槽、反面钻倒角孔作业。

9.按照权利要求8所述的板类零件自动加工生产线，其特征在于：所述夹具座（35）包括定位板（36）、定位板上安置的能够由动力装置（37）驱动的托盘（38）以及用于压紧坯料的压板（39），还包括能够与夹具座（35）配合的顶压装置（40），所述坯料（10）放置在托盘上通过动力装置推入压板内并能够通过顶压装置压紧固定。

10.按照权利要求9所述的板类零件自动加工生产线，其特征在于：所述旋转加工工位（7）后方设置有打标工位（41），所述打标工位上设置有激光打标机。

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