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车桥主/被锥齿机加自动化

重卡车桥的主/被锥齿机加工线,因工件较重(主齿约26kg,被齿约55kg);工件的上下料给操作工带来很大的劳动强度;从而导致整个加工线的产能/效率不高,自动化水平低下。作为机加上下料自动化积累丰富经验的协鸿公司,在结合客户加工工艺及设备现状,从方案规划到实际设计,从设计审图至自动化设备落地安装,给客户提供一揽子交钥匙工程。新设备采用机器人与视觉的应用,并配套的高精度检测机构,在智能化、柔性化、可靠性方面给客户带来深刻的印象及体验。

“把你们协鸿在乘用车行业机加上下料自动化的技术推广至重卡车桥主/被锥齿机加自动化线,既是机遇也是挑战;” 方盛车桥自动化改善部钟广平表示“做到稳定可靠的同时,也要精细精巧”。
痛点难点

项目需要兼容主/被锥3个大系列≤19个小机型,外形存在差异以及局部尺寸有梯度变化。

现场目前人工作业使用平底(平底可以灵活兼顾各种机种)托盘小推车,主锥工件竖立放置(被锥工件平放)然后移至机床门口,由人工进行上下料。

导入自动化后需要设计前后工序交互使用的专用台车;一要考虑兼容各机型;二要保证来料工件在台车上各自精度;三要保证半小时以上的储料量。

在已知生产产能要求为180S/件的情况下;协鸿设计团队仔细研究各机型工件的图纸,对比分析所以机型共同点及差异点;分别设计出主锥专用定位储料台车及被锥专用定位储料台车。

机器人手爪要兼容所有机型,然后还要考虑立/卧式车床、立式加工中心以及铣/切齿机的各种夹具姿态。

被锥零件在进立式车床前需要对工件找角相定位,因为立车的夹具是以盘底面指定定位孔定位夹紧加工的。

解决方案

首先,分析主锥图纸及外形尺寸;主锥齿除齿盘外均有阶梯状轴把,轴径差距在24mm以内;采用立姿放置可以保证工件中心垂直,并且通过中心治具(按最大)定位,然后台车上各治具中心距精确加工,这样就可以保证工件在台车上相对准确一点的位置度;同时可兼容下所有机型轴类件。每个该台车设计12个位可保证正常储料量为36min.

分析被锥图纸及外形尺寸;被锥齿均为空心盘状,且最大件外径范围在310mm-460mm之间;采用倾斜放置,底部两根圆柱相切支撑锥盘,侧面设计卡槽辅助支撑;卡槽位按最大工件厚度尺寸设计;这样就可以保证各尺寸工件在台车支撑柱上始终相切;同时兼容所有盘类机型且人工运输过程中不发生倾翻。每个该台车设计12个位可保证正常储料量为36min.

通过以上设计主/被锥台车长宽尺寸可相对接近,尺寸最小,可最大程度减轻人员推拉台车的劳动强度。

手爪既要夹轴状零件也要夹取盘状件,手爪需要设计成两套专用夹持缸机构的组合体;轴类为两平行抓结构,空心盘件则采用内撑式3爪结构。

因台车重点考虑机型兼容,所以各零件在台车上相对位置度还不够精确,这时需要利用视觉系统的补偿功能。视觉拍照识别引导机器人手爪抓取,抓取后特别是被锥齿盘需要再进行放置后的二次定位再抓取。

被锥齿工件在进立车前需要找角相定位,设计一套专用推靠自调心找正机构解决该问题。

此外,为确保设计的可靠性并缩短后续的现场调试时间,协鸿在设计阶段进行了离线仿真;利用设备级的模拟仿真,以保证设备的节拍、运动轨迹优化以及设备干涉分析的预判,从而实现了最佳机构设计和运动路线。

成果

项目包共分热前主锥自动化、热前被锥自动化以及热后组合线自动化。
该3套机器人自动化设备导入后,一度成为甲方示范性加工自动化区。
设备极大减轻了一线工人的劳动强度,同时提升了产能(生产效率提高17%),为客户产生了较大的经济效益。

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