浅析自动化生产线设计

浅析自动化生产线设计

【摘要】自动化生产线是通过控制系统和工件传送系统，按照生产工艺的步骤来控制一组自动机床与辅助设备来自动的进行产品整体或者部分的制造的生产系统，也简称为自动线。机械制造业里的自动化生产线最早是在二十世纪的二十年代左右出现的，在汽车制造工艺中得到广泛应用与发展。本文就自动化生产线的设计与安装调试进行阐述与探讨。

【关键词】自动化生产线设计安装调试

随着我国社会经济的不断进步，制造业也得到了长足的发展。作为世界工厂的我国，在生产技术与设备的方面上也逐渐的从效率低下的人工生产线转变为集约程度高的自动化生产线。这样一来，生产效率与质量又促使自动化生产线不断的发展进步，而自动化生产线的安装以及调试的功能也在连续不断的开展着优化和完善的工作。

一、自动化生产线安装与调试内容

近些年随着我国公民生活水平的不断提高，人们的消费水平也在不断提高，这也增长了人们对汽车、家电等工业制成品的需求。而同样经济危机也同样在影响着人们的消费行为，促使现代工业改变传统的粗放型生产模式，而取代的则是自动化高效率的精益生产方式。现代的自动化生产方式不但提高了生产效率，也节约了人力成本，改善了劳动条件。现代精益生产、工业机器人以及电子控制技术的高端结合也促使了自动化控制技术更好的工业生产中展开。本文则通过实例简要介绍自动化生产线的设计过程，并对设计过程中可能产生的问题进行举例，分析，解决。

自动化生产线多以全自动、半自动的形式体现，半自动化生产线会将一部分机器难以胜任或从成本上考虑并不经济的的操作由人工代替。以下对自动化生产线设计做以简要描述。

通过这种模拟学习，可以锻炼工作人员的团队协作能力和安装调试的能力，还能提高工作人员的安全意识，通过自动化生产线的模拟学习还能满足自动化技术专业核心技能培训的要求，突出技术的综合运用。

自动化生产线的安装跟调试与工业标准品使用要求贴合,能够从实际的工业现场出发，充分考虑了工业设计美学和安全规范要求，融合了机械、气动、电气、传感设备等诸多技术。

自动化生产线的整体结构采用拆装式跟开放式，它具有比较明显的拆装的培训功能。可以拆装到每个零部件以及细小的螺丝，这样就很好的锻炼了工作人员的熟练操作能力，从而让他们更快的适应工作。自动化生产线具有比较强的重组能力，可以根据不同的工业需求用不同的模块进行拼装组合。

二、自动化生产线的组成部分与功能介绍

自动化生产线的整体是由十三个部分组成的。具体分为工料站、加工站以及装配站，另外还有搬运站、成品分拣站、变频器模块、电源模块、PLC模块，以及按钮模块和电机驱动器模块，还配备各种传感器等、最后还分配有电磁阀以及进出口的接口等等。通过这些部分，自动化生产线既可以进行生产的上料和加工过程，还能够完成分拣、装配以及运输的过程。

1 搬运站的组成以及具体功能

搬运站的主要功能是：搬运需要进行加工的各种配件。搬运站的组成部分一般有伺服电机驱动器、机械零部件、直线导轨，定位以及行程开关，在配备方面包括支架和六自由度的搬运机械手等。

2 工料站的组成以及具体功能

工料站的主要作用是：为自动化生产线的生产活动提供原材料。一般是由井式工件库、物料台、推料气缸，以及电磁阀、光电传感器和支架及各种机械部件组成。

3 加工站的组成以及具体功能

加工站主要作用是：对工件进行钻孔与切屑的加工工作。一般是由物料台以及物料的夹紧装置和二维运动装置组成主体部分，再添加上主轴电机、步进电机、相应的传感器，刀具以及驱动器、磁性开关、电磁阀、支架、滚珠丝杆等等来实现具体的加工功能。

4 装配站的组成与功能介绍

装配站的主要作用是：完成工件的紧合装配。装配站有以下几个主要的部分：供料单元、旋转工作台以及电感传感器、平面轴承、冲压装配单元、磁性开关、光电传感器、交流伺服电机跟驱动器、电磁阀、警示灯、支架以及机械部件。

5 分拣站的组成与功能介绍

分拣站的主要作用是：完成材料的检测、分类和入库。分拣站由以下几个部分组成：变频器、对射光纤传感器、交流减速电机、磁性开关、传送带、调压过滤器、电磁阀、光电、对射传感器、旋转气缸、支架、机械零部件。

三、确定产品生产线的设计方案

通过多个方案对比，寻找最优方案，要求方案简单易用，易于实现，尽可能

少的人工操作，并在满足所有功能工况的前提下考虑成本、效率。确定方案后进行生产线的三维模型设计及模拟仿真，绘制二维工程图。

（1）根据产品的结构形式来确定生产线的传送方式及零部件的上下料方式。常用的主要有倍速链输送，皮带输送，转盘输送，滚轮输送，振动盘供料，机械手供料等；其次需要确定产品的分隔与换向，通常在工位上需要安装或检测零件时，对产品进行分隔且脱离传送并进行精确定位，以实现在没有其他外力干扰的情况下对产品进行装配、加工、检测。而产品的换向分为X、Y、Z三个自由度方向的变换，可通过转向气缸、分度盘、凸轮分度器及特定机械工装来实现旋转功能。分隔过程中由于各工位节拍不一致，会有等待现象，如果等待过长需要设计暂时存料的料垛。

（2）对于涉及到多个型号产品的自动化装备线需要考虑增加快换工装，对于日后更新新产品来说不仅可以节省生产成本，还可以快速反应产品的需求，以减少库存，降低累积成本。快换工装通过定位销及销套来实现精准定位。

（3）绘制气动原理图，确定各工位的举升、夹紧、直线运动、转动等方案后，需要依工作站的运行方式绘制气动原理图，对于举升等受重力因素影响或在紧急停电停气的情况下禁止工装运动的场合需要在气动元件进出气口增加气控单向阀，同样阀片需要选择三位五通中泄阀，这样可以避免在停电停气的情况下气动元件误操作造成危险。

（4）绘制现场工艺布局图，依照产品的生产工艺，确定产品装配的各工位后，需要依照现场情况合理布局各工位位置，绘制现场工艺布局，将各个工位有序的串联或并联到一起。同时需要依据客户需要布局现场气源气路、电控线槽等的走线方式，大致分为地面线槽布线和桥架上布线，需要计算气管、电线、线槽等的有效长度，在采购时通常需预留10%，以避免在实际生产过程中不能有效利用出现短缺。

（5）设计原则，在满足功能的前提下，需要考虑人工操作舒适化，工艺步骤最少化，设计过程最简化，设计成本最小化。通常设计过程中需要采购的定位销、销套、把手、传感器、plc等外购标准件尽量统一，便于统一管理、互换，且美观。

（6）特殊专机应用，对于拧紧螺钉需要采购专用的拧紧枪；铆接铆钉用专用的铆钉枪；特殊铆钉需要用专用的压机；助力需要用平衡吊；适时距离需要用伺服电机带动滚珠丝杠；这些特殊用途专机有专门厂家生产，可以直接采购，避免设计周期超时和经验上的不足。

结束语

工业生产中采用自动化生产线所生产的产品应当由足够大的生产数量，产品在设计以及生产工艺的方面，要保持前瞻性和稳定的特质，并且需要在一段期间中保持其特质。采用自动化生产线的技术就可以在大批量的工业产品的生产中减