CN210896219U - 一种智能模具加工及检测实训系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种智能模具加工及检测实训系统，其包括加工区，所述加工区内设置有第一立体仓库、数控加工中心以及第一工业机器人，所述第一工业机器人可将所述第一立体仓库内的工件移动至所述数控加工中心进行加工，所述数控加工中心内部设置有摄像头，所述数控加工中心还包括套设于所述摄像头外部的卡套、与所述卡套相连的卡环以及设置于所述卡套和所述卡环之间的玻璃片，所述卡套上开设有至少一个出气孔，所述出气孔可与气管相连，对所述玻璃片吹气。玻璃片能够阻隔外界切屑、切削液等触及镜头，而且，在玻璃片表面附着有脏污后，可以通过出气孔吹气将脏污去除，一方面能够保护镜头，另一方面可以使拍摄的画面更为清晰。

Description

一种智能模具加工及检测实训系统

技术领域

本实用新型涉及一种综合实训系统，特别涉及一种智能模具加工及检测实训系统。

背景技术

目前，智能制造已日益成为全球加工、制造业的发展趋势，该方面的人才缺口日益增大，专业人员的质量和数量难以满足该行业的需求。为了培养该方面的人才，综合实训系统应运而生，综合实训系统是以“设备自动化+生产精益化+管理信息化+人工高效化”为构建理念，融合了工业机器人技术、气动技术、数字化设计技术、数控加工技术、工业物联网技术、RFID数字信息技术、智能制造系统技术等多项先进制造技术，其生产流程可以追溯，能够强化学生在工业机器人系统安装、接线、编程、调试、故障诊断与维修等方面的职业能力，培养面向我国产业转型的技术技能复合型人才。

在综合实训系统内，为了便于观察加工中心内的加工情况，使学生更易理解加工过程，在加工中心内通常设置有摄像头拍摄加工过程，并实时显示在外部的显示器上。然而，由于加工中心内往往有切屑和切削液飞溅，因此摄像头的镜头上容易沾上切屑和切削液，导致拍摄不清晰，难以观察加工情形，甚至损坏摄像头。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种智能模具加工及检测实训系统，其数控加工中心内的摄像头能清楚地拍摄加工过程，更便于观察。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提出了一种智能模具加工及检测实训系统，其包括加工区，所述加工区内设置有第一立体仓库、数控加工中心以及第一工业机器人，所述第一工业机器人可将所述第一立体仓库内的工件移动至所述数控加工中心进行加工，所述数控加工中心内部设置有摄像头，所述数控加工中心还包括套设于所述摄像头外部的卡套、与所述卡套相连的卡环以及设置于所述卡套和所述卡环之间的玻璃片，所述卡套上开设有至少一个出气孔，所述出气孔可与气管相连，对所述玻璃片吹气。

此外，本实用新型还提出如下附属技术方案：

所述卡套内设置有螺纹部，所述卡环螺接于所述螺纹部上。

所述卡套设置有挡边，所述玻璃片固定于所述卡环和所述挡边内。

所述卡环上设置有槽。

所述卡套上部设置有凸出部，所述出气孔设置于所述凸出部上。

所述出气孔内连接有气管接头。

所述加工区还设置有快换工具台，所述快换工具台上设置有多种机器人末端执行器。

所述智能模具及加工检测实训系统还包括检测区，所述检测区内设置有第二立体仓库、三坐标测量仪和第二工业机器人，所述第二工业机器人可将所述三坐标测量仪上的工件移动至所述第二立体仓库内。

所述智能模具加工及检测实训系统还包括设置于所述加工区的第一接驳台、设置于所述检测区的第二接驳台以及在所述第一接驳台和所述第二接驳台之间搬运工件的AGV物流车。

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

1.本实用新型的智能模具加工及检测系统在摄像头上设置有卡套、与卡套相连的卡环以及设置在卡套和卡环之间的玻璃片，在卡套上开设有能够对着玻璃片吹气的出气孔，玻璃片能够阻隔外界切屑、切削液等触及镜头，而且，在玻璃片表面附着有脏污后，可以通过出气孔吹气将脏污去除，一方面能够保护镜头，另一方面可以使拍摄的画面更为清晰；

2.本实用新型的智能模具加工及检测系统还设置有快换工具台，机器人能够快速更换末端执行器，从而使工业机器人能够拾取多种不同的工件，适用范围更广；

3.本实用新型的智能模具加工及检测系统还设置有搬运工件的AGV物流车，能够在加工区和检测区之间移动工件，使得系统内设备的布置不再受场地的限制；

4.本实用新型的智能模具加工及检测系统具有数控加工中心、火花机、数控液压机、三坐标测量仪和AGV物流车等，设备种类多，能够全面培训多种技能，培养多方面的职业能力。

附图说明

图1是本实用新型的智能模具加工及检测实训系统的平面图。

图2是本实用新型中摄像头与保护组件的配接示意图。

图3是本实用新型中摄像头与保护组件的装配示意图。

图4是本实用新型中卡套的结构示意图。

图5是本实用新型中卡环的结构示意图。

图6是本实用新型中卡套的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本实用新型技术方案作进一步非限制性的详细说明。

本实用新型的一种较佳实施例的智能模具加工及检测实训系统，包括智能仓储模块、工业机器人上下料模块、数控加工模块、电火花加工模块、三坐标测量模块、成型模块、AGV运输车和总控系统。总控系统包括模具智能制造MES系统及模具智能制造仿真系统。

智能仓储模块包括立体仓库、RFID电子标签系统、仓格传感器系统和工件。RFID电子标签安装于加工工件定位托盘上，RFID读写器安装于机器人末端，工业机器人末端执行器拾取工件出入库时进行读写器检测，RFID记录工件在立体仓库中的位置以及工件当前的状态，并实时写入总控系统。

工业机器人上下料模块包括工业机器人、机器人末端执行器、机器人快换装置与支架、机器人控制柜与示教盒和伺服一维行走轴。机器人快换装置可以通过更换不同的末端执行器实现不同的功能，同时能够让不同的介质例如气体、电信号等从机器人手臂连接到末端执行器，大大提高工作效率。伺服一维行走轴作为工业机器人外部扩展轴，通过外部轴控制系统实现机器人与外部轴的联合动作，扩大工业机器人的工作范围。

数控加工模块包括数控加工中心、自动化工装夹具和摄像头。自动化工装夹具采用零点定位夹具，可实现工件的精准定位。为便于观察零件的加工过程，数控加工中心内配置有摄像头100。

如图2和图3所示，摄像头100镜头前设置有保护组件11，保护组件11 包括套设在摄像头100镜头外部的卡套12、与卡套12相连的卡环13以及设置在卡环13和卡套12之间的玻璃片14。

如图4所示，卡套12设置有套部15、螺纹部16和挡边17，套部15与摄像头100的镜头外壳10a紧配，卡环13外部设置有与螺纹部16相配的螺纹。如图5所示，在卡环13上设置有槽13a，使用钢片等薄片插入槽13a内旋转即可旋入或旋出卡环13。玻璃片14被固定在卡环13和挡边17之间。

进一步参考图6，卡套12上部向外凸出形成凸出部12a，在凸出部12a 上设置有吹向玻璃片14的多个出气孔12b，出气孔12b上端连接有气管接头 18，气管接头18可以快速接插气管，气管与气源相连通，且可通过控制电磁阀来控制气管与气源之间的通断，从而控制出气孔12b出气。

优选的，如图3所示，出气孔12b倾斜朝向玻璃片14，其喷出的气体从上方斜向下吹向玻璃片14，能够将附着在玻璃片14上的切屑和切削液向下方吹落，从而保持玻璃片14的清洁，使摄像头100能够拍摄到清晰的画面。为防止切削液进入卡套12内，可在卡环13与玻璃片14之间和/或在卡环13与挡边17之间设置密封圈，以加强密封性。在发现玻璃片14上粘附切削液或切屑等脏污时，只需在外部操控电磁阀对玻璃片14吹气即可，十分方便，不影响加工过程的进行。

电火花加工模块包括火花机和自动化工装夹具。火花机采用可自动升降油槽，便于实现机器人自动化上下料。自动化工装夹具采用零点定位夹具，可实现工件的精准定位。为使工件加工时表面清洁无尘，自动化工装夹具配置有清洁喷嘴，可实现自动吹气和手动吹气，保证工件表面清洁无尘。

三坐标测量模块包括三坐标量测仪和自动化工装夹具。三坐标测量仪具有检测打点自动抓取、检测程序自动导入、自动化检测、3D检测结果报告、检测数据自动分析及补偿等功能。三坐标测量仪支持脱机编程，通过扫描RFID 自动获取检测程序，检测结果自动上传到数据库中。自动化工装夹具采用零点定位夹具，可实现工件的精准定位；且带有吹气装置，可保证工件表面清洁无尘，保证三坐标测量仪检测结果的准确性。

成型模块包括数控液压机或注塑机和标准模组。整个系统具有柔性制造特性，成型模块可以采用不同的成型设备。数控液压机结合标准模组可以实现智能冲压成型；注塑机结合标准模组可以实现智能注塑成型。

模具智能制造MES系统具有订单管理、料仓管理、工件尺寸管理、刀具管理、工件检测及返修、设备监控、刀具监控、设备操作、上下传文件、系统日志、工件尺寸设置、刀具信息设置等功能。

模具智能制造仿真系统是一个多平台的机器人虚拟仿真及离线编程软件，支持国内外多种机器人。具有机器人虚拟示教器、创建机器人目标点、创建机器人程序、添加机器人指令、机器人运动仿真、机器人轨迹优化、碰撞检测、导出仿真动画、生成离线程序、Python二次开发等功能。

本实施例中，如图1所示，智能模具加工及检测实训系统包括加工区21 和检测区22，其中，加工区21设置有第一立体仓库1-2、数控液压机3、火花机4、数控加工中心5、第一工业机器人6、快换工具台7和第一接驳台8-1。检测区22设置有第二立体仓库1-1、三坐标测量仪2、第二接驳台8-2和第二工业机器人10。该智能模具加工及检测实训系统还包括往返于加工区21和检测区22之间的AGV物流车9，AGV物流车9可以在第二接驳台8-2和第一接驳台8-1之间运送工件。

在加工区21内，第一工业机器人6可在伺服一维行走轴61的驱动下移动，从而使其工作范围能够覆盖第一立体仓库1-2、数控液压机3、火花机4、数控加工中心5、快换工具台7和第一接驳台8-1，快换工具台7上设置有多种不同的末端执行器，第一工业机器人6可以自动更换不同的末端执行器以夹取不同的工件或者实现不同的功能，第一工业机器人6可以将第一立体仓库1-2内的工件移动至数控液压机3、火花机4及数控加工中心5内进行加工，并将加工完成的工件移动至第一接驳台8-1上。

AGV物流车9可将第二接驳台8-2上的工件移动至第一接驳台8-1处，检测区22内的第二工业机器人10可将第一接驳台8-1处的工件移动至三坐标测量仪2进行检测，并将检测合格的工件移动至第二立体仓库1-1内储存。

该智能模具加工及检测实训系统通常有如下操作过程：

1.检查各设备电缆连接是否正常，检查各模块是否处于联机状态，检查急停按钮、气动回路等是否正常。系统初始，检查各处无异物，人工将系统工件分别摆放于立体仓库内。系统可运行CAD/CAM数字化设计软件，进行工件模型设计和加工程序仿真生产等操作并验证检查。系统管理软件启动，模具智能制造MES系统软件下发生产任务。

2.仓位RFID盘点写入，人工在MES系统料仓管理界面指定仓位工件类型并点击确定，MES系统软件发送仓库料位工艺信息至总控系统，总控系统控制工业机器人执行立体仓库所有仓位的RFID盘点写入。所有仓位的RFID盘点写入完成后，总控系统发出生产计划，系统开始运行。

3.第一工业机器人6上下料和数控加工中心5加工。系统开始运行，带伺服一维行走轴的第一工业机器人6动作，联接末端快换工具台7上的末端执行器，拾取第一立体仓库1-2内工件，与此同时，数控加工中心5挡门自动开启，第一工业机器人6将工件送至数控加工中心5气动夹具内，气动夹具自动夹紧工件，第一工业机器人6退出。数控加工中心5挡门关闭，数控加工中心5根据工艺流程对工件进行内槽及销孔加工。加工完毕，数控加工中心5挡门自动开启，气动夹具自动松开，第一工业机器人6将工件送至第一接驳台8-1，待工件放满后第一接驳台8-1启动将工件送至AGV物流车9， AGV物流车9按照设定路线将工件运至第二接驳台8-2，第二工业机器人10 启动将工件放置三坐标量测仪2检测台上，总控系统控制三坐标测量仪2执行相应的检测程序。检测完成后，三坐标测量仪2上传检测数据和结果，MES 下达指令。如果检测结果判定工件不合格，第二工业机器人10将工件送至第二接驳台8-2通过AGV物流车9运至第一接驳台8-1，第一工业机器人6夹取工件送至数控加工中心5再次进行返修加工，返修工件加工完毕后再次进行检测，直至检测合格；如果判定工件合格，第二工业机器人10拾取成品工件送回第二立体仓库1-1相应的仓位存储。模具智能制造MES系统获取工件信息，同时RFID写入工件状态。

至此，工件数控加工完成，系统不断重复各工序过程，不断循环生产，直至立体仓库内所有工件加工完毕。

4.第一工业机器人6上下料和电火花4加工。系统开始运行，带伺服一维行走轴的第一工业机器人6动作，联接末端快换工具台7上的末端执行器，拾取第一立体仓库1-2内电极和半成品工件。第一工业机器人6将电极和半成品工件送至火花机4气动夹具内，气动夹具自动夹紧工件，第一工业机器人6退出，火花机4根据工艺流程对工件进行放电加工。加工完毕，火花机4 归位，气动夹具自动松开，第一工业机器人6将工件送至第一接驳台8-1，待工件放满后第一接驳台8-1启动将工件送至AGV物流车9，AGV物流车9按照设定路线将工件运至第二接驳台8-2，第二工业机器人10启动将第二接驳台 8-2上的工件放置三坐标量测仪2检测台上，总控系统控制执行相应的检测程序。检测完成后，三坐标测量仪2上传检测数据和结果，模具智能制造MES 系统下达指令。如果检测结果判定工件不合格，第二工业机器人10将工件送至第二接驳台8-2并通过AGV物流车9运至第一接驳台8-1，第一工业机器人 6夹取工件送至火花机4再次进行返修加工，返修工件加工完毕后再次进行检测；如果判定工件仍不合格，工业机器人拾取成品工件送回第二立体仓库1-1 相应的仓位存储。模具智能制造MES系统获取工件信息，同时RFID写入工件状态。

至此，工件放电加工完成，系统不断重复各工序过程，不断循环生产，直至立体仓库内相应工件加工完毕。

5.第一工业机器人6上料和数控液压机3冲模加工(或注塑机注塑加工)。人工将之前加工完成的工件安装到标准模组对应的凹槽内，系统开始运行，带伺服一维行走轴的第一工业机器人6动作，联接末端快换工具台7上的末端执行器，拾取第一立体仓库1-2内待加工工件，第一工业机器人6将待加工工件送至数控液压机3定位夹具内，定位夹具自动固定工件，第一工业机器人6退出。数控液压机3根据工艺流程开始冲模加工。

本实用新型的智能模具加工及检测系统至少具备如下优点：

1.本实用新型的智能模具加工及检测系统在摄像头上设置有卡套、与卡套相连的卡环以及设置在卡套和卡环之间的玻璃片，在卡套上开设有能够对着玻璃片吹气的出气孔，玻璃片能够阻隔外界切屑、切削液等触及镜头，而且，在玻璃片表面附着有脏污后，可以通过出气孔吹气将脏污去除，一方面能够保护镜头，另一方面可以使拍摄的画面更为清晰；

2.本实用新型的智能模具加工及检测系统还设置有快换工具台，机器人能够快速更换末端执行器，从而使工业机器人能够拾取多种不同的工件，适用范围更广；

3.本实用新型的智能模具加工及检测系统还设置有搬运工件的AGV物流车，能够在加工区和检测区之间移动工件，使得系统内设备的布置不再受场地的限制；

4.本实用新型的智能模具加工及检测系统具有数控加工中心、火花机、数控液压机、三坐标测量仪和AGV物流车等，设备种类多，能够全面培训多种技能，培养多方面的职业能力。

以上内容描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型所限定的精神和范围内，从形式上和细节上对本实用新型所做出的变化，均在本实用新型权利要求所保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种智能模具加工及检测实训系统，其包括加工区(21)，所述加工区(21)内设置有第一立体仓库(1-2)、数控加工中心(5)以及第一工业机器人(6)，所述第一工业机器人(6)可将所述第一立体仓库(1-2)内的工件移动至所述数控加工中心(5)进行加工，所述数控加工中心(5)内部设置有摄像头(100)，其特征在于：所述数控加工中心(5)还包括套设于所述摄像头(100)外部的卡套(12)、与所述卡套(12)相连的卡环(13)以及设置于所述卡套(12)和所述卡环(13)之间的玻璃片(14)，所述卡套(12)上开设有至少一个出气孔(12b)，所述出气孔(12b)可与气管相连，对所述玻璃片(14)吹气。

2.按照权利要求1所述智能模具加工及检测实训系统，其特征在于：所述卡套(12)内设置有螺纹部(16)，所述卡环(13)螺接于所述螺纹部(16)上。

3.按照权利要求2所述智能模具加工及检测实训系统，其特征在于：所述卡套(12)设置有挡边(17)，所述玻璃片(14)固定于所述卡环(13)和所述挡边(17)内。

4.按照权利要求2所述智能模具加工及检测实训系统，其特征在于：所述卡环(13)上设置有槽(13a)。

5.按照权利要求1至4任一项所述智能模具加工及检测实训系统，其特征在于：所述卡套(12)上部设置有凸出部(12a)，所述出气孔(12b)设置于所述凸出部(12a)上。

6.按照权利要求1至4任一项所述智能模具加工及检测实训系统，其特征在于：所述出气孔(12b)内连接有气管接头(18)。

7.按照权利要求1至4任一项所述智能模具加工及检测实训系统，其特征在于：所述加工区(21)还设置有快换工具台(7)，所述快换工具台(7)上设置有多种机器人末端执行器。

8.按照权利要求1至4任一项所述智能模具加工及检测实训系统，其特征在于：其还包括检测区(22)，所述检测区(22)内设置有第二立体仓库(1-1)、三坐标测量仪(2)和第二工业机器人(10)，所述第二工业机器人可将所述三坐标测量仪(2)上的工件移动至所述第二立体仓库(1-1)内。

9.按照权利要求8所述智能模具加工及检测实训系统，其特征在于：其还包括设置于所述加工区(21)的第一接驳台(8-1)、设置于所述检测区(22)的第二接驳台(8-2)以及在所述第一接驳台(8-1)和所述第二接驳台(8-2)之间搬运工件的AGV物流车(9)。

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