半岛·综合体育智能制造产线工艺流程培训主题：智能工厂系统设计与控制培训主题：智能工厂系统设计与控制20162016培训人：许怡赦日期：2016年7月11号概述本条产线先进理念展开，以亚控操作系统为核心，加以各类先进数控机床、机器人、视觉系统和移动终端构成整个产线的信息物理系统。此次产线所加工的对象是不锈钢半岛BOB·中国官方网站，最终产品是各类启瓶器、吊坠等小型工艺品。之所以选择这类产品为生产对象，主要是因为它的多样性，包括外形的多样性、图案文字的多样性以及两者组合的多样性半岛BOB·中国官方网站。正是这种多样性的存在，提高了整个系统的设计难度，但是另一方面它满足了柔性化生产、以及个性化的定制半岛BOB·中国官方网站，这就使整个产线的先进生产制造理念。产线的整个生产流程均在系统的监控与指导下完成bob半岛，从上料开始到激光切割、数控精雕、双端面磨削、清洗烘干、再到视觉检测以及最后的喷砂处理，每一步都自动完成。下面我们将对整个产线的信息物理系统，加工工艺流程进行介绍，包括加工方式的选择、工艺路线的选定、工艺参数的调整优化和设备调试过程中所遇到的难点以及相应的解决办法。一半岛BOB、生产系统工业4.0框架二、激光切割加工三、雕刻加工四、毛刺打磨处理五、双端面磨削加工六、CCD视觉检测七、表面喷砂处理八、打包装盒以太网以太网CAN多媒体教学系统生产管理系统系统工数控精雕激光切割清洗风干码垛打包输送机多关机机器人CCD视觉系直角机器人SCARA机器人移动终端设备人机界面以太网Wifi产线人性化APP操作系统APP系统工控生产线以太网实时监控画面产品类型尺寸范围预览产品样式选择工作站参数查询生产信息查实时数据查询APP设置生产线设置监控系统设置设置摄像头选择实时监控设置远程操控订单远程操控订单远程读取设备信息远程读取设备信息远程监视现场画面远程监视现场画面从原材料到成品出从原材料到成品出货实现无人自动化货实现无人自动化柔性化定制产品柔性化定制产品手指轻轻一点手指轻轻一点坐等个性化出炉坐等个性化出炉产线个性化定制系统系统工数控精雕激光切割清洗风干码垛打包产线激光切割加工一、切割加工的种类切割加工按照加工形式大致可以分为两类，即冷切割与热切割。其中冷切割包括剪切、锯切割、水射流切割等半岛BOB·中国官方网站，热切割包括气体火焰切割、等离子弧切割、和激光切割等。切割作业是本产线的第一道加工工序，将会直接影响后续一系列搬运动作以及加工质量。因此选择一种合适的切割方式显得尤为重要。水流切割火焰切割二、我们为何选择激光切割激光切割相对于以上冷切割方式具有加工精度高、加工噪声小、技术理念更为先进等优势。火焰切割和等离子弧切割虽然切割速度快，但是切割过程中噪声、粉尘污染严重半岛·综合体育，工作环境差，这些都不符合学校教学要求。此外所选用的激光切割配套有完善数控系统，更有利于学生掌握先进数字化技术。三、激光切割激光切割是材料加工中一种先进的和应用较为广泛的切割工艺。它是利用高能密度的激光束作为“切割刀具”对材料进行切割加工的方法。采用激光加工可以实现对各种金属、非金属板材、复合材料以及碳化钨、碳化钛等硬质材料的加工，在国防建设、航空航天、工程机械等领域获得广泛应用。激光切割加工激光切割等离子切割激光切割加工3.1激光切割加工原理简介激光切割时利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射材料迅速融化、汽化、烧蚀或者达到熔点bob半岛，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质半岛BOB，从而实现将工件割开。激光加工原理示意图如右所示。激光切割又可以分为激光汽化切割半岛·综合体育半岛BOB·中国官方网站、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂切割四种形式。这里我们选用激光熔化切割，切割过程中通过与激光束同轴的喷嘴中高速喷出非氧化气体——氮气，使得液态金属排出，形成切口。这种切割方式相对几种耗能更低，更加适合不锈钢板的切割。激光切割原理图激光切割加工四、加工过程中所遇到的问题无法切透钢板问题一边缘毛刺严重问题二激光高热量导致夹具变形问题三如何解决激光切割加工问题一：无法切透钢板解决方案:影响激光切割深度最直接的因素就是激光的功率，因此针对这一问题，首先适当加大激光切割机功率半岛BOB，并调节吹气气压半岛BOB，最终顺利将钢板完全切透。问题二：边缘毛刺严重解决方案：针对这一问题半岛BOB，经过大量试切后，我们发现产生毛刺的最主要的原因是氮气气压的大小。如果气压过小，熔融的金属将无法被迅速吹走，残留在工件外轮廓上并形成毛刺半岛BOB·中国官方网站。因此经过对吹气气压进行优化调节之后，所切割产品已基本刺。问题三：激光的高热量导致夹具变形解决方案：由于在激光切割过程中会瞬间产生大量热量，夹具中的废料回收装置由于受热不均匀发生严重变形。针对这一现象，我们将直接被激光照射的废料回收装置的底板由原来的钣金换成了厚度更厚的板材，从而解决受热变形这一问题。激光切割加工切割参数优化前的产品切割参数优化后的产品VS边缘毛刺打磨处理砂纸抛光盘前面我们已经说过，经过对激光切割机参数优化之后我们已经能够获得基本刺的产品，为什么还要在这里加入毛刺打磨这一步？在切割过程中我们不断对激光功率半岛BOB、氮气吹气气压以及激光头与料板的距离参数进行优化调整，以上三个因素都是我们可以精确控制的，但是还有一个因素是不可控的，也就是料板的平面度。因为我们采用的原材料是已经成型的不锈钢板材，它所能保证的只有板材的厚度，这就造成在切割过程中激光头与板材之间的距离不定，从而导致偶有毛刺的产生。针对这一问题，我们专门设计了一台专用小型抛光机，用于去除残留的毛刺半岛BOB，而且取得良好效果。雕刻加工雕刻加工方式目前主要有激光雕刻加工和机械雕刻加工。两者的区别主要由以下几点：激光雕刻精度更高难以金属表面作出雕刻一、概述：雕刻加工经过对比我们发现激光雕刻与机械雕刻各有优势，激光雕刻采用非接触式加工，无需固定工件、雕刻精度更高。但是机械雕刻更适合金属表面有深度的雕刻，而且我们前面已经配备一台激光切割机，为了使产线机种多样性，更加有利于教学，我们选择了机械式数控精雕机。主要问题工件定位不可加工速度雕刻加工三、解决方案问题一：工件定位不可靠在设备调试过程中我们经常遇到的问题就是工件定位不可靠，造成雕刻图案跑偏，甚至工件掉落。这主要是因为机械雕刻加工过程中刀具高速旋转，与工件之间有切削力而且方向不定。此外雕刻过程中不断有切削液喷淋至工件，由于工件与夹具贴合面之间存在缝隙，从而破坏真空，影响了工件的定位。针对这一情况，我们主要对定位夹具做了改进，使用专用的夹具胶皮，使工件与夹具贴合更为紧密，具体措施将在夹具介绍中说明。问题二：加工速度慢雕刻速度过慢主要是因为最初设计的图案半岛·综合体育、文字既有线条又有区域，而区域雕刻速度过慢，不满足节拍要求，因而后期对图案文字进行了重新设计，雕刻速度也大大提高。问题三：刀具易磨损刀具磨损主要与切削参数有关半岛·综合体育，为了避免刀具过快磨损我们对切削参数进行了优化，比如适当提高主轴转速、减小进给速度半岛BOB。 双端面磨削加工产品经过外形切割、图案文字雕刻两道工序之后，已经基本成型，但是表 面难免会有划痕，为了使表面更加美观，我们采用双端面磨削对其上下表面进 行同时磨削。 一半岛BOB·中国官方网站、双端面磨削简介 双端面磨削是一种高效率的平面加工方 式，它在一次行程中能加工出两个具有相当 高的精度及表面光洁度的平行端面。 双端面磨床能够达到很高的加工精度， 对于加工零件上下面平行度、尺寸精确度、 表面粗糙度均要求高的工件，这是首选的加 工方式。它与普通平面磨床最大的不同之处 ：不是靠磁性来固定工件，而是工件的上下 平面一起平行磨削加工。也就是说，不管加 工件是铜还是不产生磁性的材料都可加 工。而且进给均匀、速度快、效率高。与研 磨机床相比，在达到同样精度的基础上加工 效率是研磨机床的10倍。 双端面磨削加工在实施的过程中主要有以下两个难点： 1、送料盘的设计：因为产品的外形、大小均不固定，我们不可能为每个产 品单独设置一个放置孔位，因此需要设计一种复合式的送料盘，允许一个孔位能 够放置多种产品。 2、如何将产品放入预定的孔位：为了能够将产品顺利放入对应孔位，达到 磨削效果，我们将磨床主轴原来的三相异步电机换成伺服电机，实现精确转位。 三相异步电机 伺服电机 清洗烘干工件在经过磨削加工之后表面必将残留有磨削液、铁屑等脏污，为了保证下 一道工序顺利进行半岛BOB·中国官方网站，我们对工件进行清洗烘干处理。 清洗过程中采用清水喷淋处理，将工件表面磨削液洗净，然后采用热风将工 件上下表面同时吹干处理。整个清洗、烘干作业过程无需人工干预，自动完成。 出口 入口 CCD视觉检测系统本处所采用的检测方式为CCD光学视觉检测，它主要包括光源、镜头、控 制系统三部分。视觉检测是指通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号， 传送给专用的图像处理系统半岛BOB·中国官方网站，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化 信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结 果来控制现场的设备动作。 镜头 控制系统 光源 CCD视觉检测系统视觉检测具有以下优势： 1、非接触测量 对于观测者与被观测者都不会产生任何损伤，从而提高系 统的可靠性。 2、具有较宽的光谱响应范围 例如使用人眼看不见的红外测量，扩展了人 眼的视觉范围。 3、长时间稳定工作 人类难以长时间对同一对象进行观察，而机器视觉则 可以长时间地作测量、分析和识别任务。 此处总共有两次检测，首先对产品外形进行检测半岛BOB·中国官方网站，然后再进行产品表面图 案检测，两次检测中间还有一次喷砂处理。视觉系统除了检测作用外，还能标 定产品位置，为SCARA机器人提供准确的抓取位置信息。 外形检测 产品中心 位置标定 喷砂处理 图案、文 字检测 打包装盒 剔除 剔除 合格 合格 喷砂处理喷砂处理是整个工艺流程中最后一道加工工序，它采用压缩空气为动力，以 形成高速喷射束将喷料高速喷射到需要处理的工件表面，使工件的外表面的外表 或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一 定的清洁度和均匀的粗糙度。同时喷砂还能对机加工件毛刺进行清理，表面美化 喷砂能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害半岛BOB·中国官方网站， 提高了工件的档次bob半岛。并且喷砂能在工件表面交界处打出很小的圆角，使工件显得 更加美观半岛·综合体育、更加精密。 一、喷砂工艺简介 二、主要难点 工件定位难：因为在，喷砂过程中喷料高速喷射到物体表面，冲击力相当大半岛·综合体育。为了保证工件定位可靠，我们将最初的夹紧定位优化为真空吸附定位，同 时增强产品与夹具接触面之间的密封性。 如何保证产品同一表面喷砂均匀：由于喷料呈束状喷出，一次喷砂面积有限，喷头在喷砂过程中自身不能摆动。如果工件也静止不动，就会造成同一表 面上喷砂不均匀，使得表面粗糙度不一致半岛BOB。为此我们将固定式夹具改进为旋 转式夹具，保证了同一表面喷砂均匀。 如何保证产品上下表面喷砂均匀：同一产品上下表面喷砂不均匀，这是由于在对一个表面进行喷砂处理时，部分喷料喷射到夹具上反弹，对工件另一面 也进行了喷砂，而这类反弹有事不规则的，这就造成了工件上下表面喷砂不 均匀。为了保证产品上下表面喷砂均匀半岛BOB·中国官方网站，我们将产品原先与夹具的部分密封 接触改进为全部密封接触，成功解决这一问题。 三、解决方法 喷砂处理喷砂处理前 喷砂处理后 夹持式夹具 翻转机构+旋转式夹具 改进 打包装盒产品经过喷砂处理之后就已经完成所有加工流程，接下来就是对检测合格的 产品进行打包装盒。这一过程包括以下几个动作： 气缸推出包装盒