自動生產(chǎn)線零件加工工藝分析
通常自動生產(chǎn)線零件加工工藝分析是如何進行的？以下是節(jié)選自朱金權(quán)《機器人自動生產(chǎn)線的工藝分析與總體設(shè)計》，可以很好的解答這一問題，對自動生產(chǎn)線設(shè)計有很好的參照價值。
零件加工工藝性分析，是機械加工制造業(yè)至關(guān)重要的技術(shù)準備，它是決定零件加工方法、加工質(zhì)量、加工成本的重要指導(dǎo)性文件，是自動化生產(chǎn)線設(shè)計不可缺少的工藝性文件。
加工零件工藝分析
規(guī)劃設(shè)計自動化生產(chǎn)線之前，設(shè)計人員必須對加工加工零件的材料、加工內(nèi)容、加工精度、加工質(zhì)量等進行詳細的工藝分析，制定詳細的零件加工工藝線路，編寫零件加工過程工藝卡片，明確零件加工時的定位面、夾緊點，制定有效的加工切削參數(shù)，包括切削速度、進給量和切削深度。考慮零件加工時所采用的夾具、刀具、量具及零件加工后的檢測方法，工件在各工序之間流轉(zhuǎn)時需要的清洗、儲存、翻轉(zhuǎn)、搬運等中間工位，零件流轉(zhuǎn)過程中所需的輸送平面、輸送方式，導(dǎo)向定位、信號檢測及機械手抓取工件時的定位、夾緊、松開、檢測等，這些工藝參數(shù)的確定，對設(shè)計自動化生產(chǎn)線具有非常重要的作用。
生產(chǎn)節(jié)拍的計算
節(jié)拍是指連續(xù)完成相同的兩個產(chǎn)品（或兩次服務(wù)，或兩批產(chǎn)品）之間的間隔時間。即指完成一個產(chǎn)品所需的平均時間。
（1）系統(tǒng)理論節(jié)拍計算：
計算公式：
R-----節(jié)拍 （單位：秒/件），是系統(tǒng)所需的理論節(jié)拍；
Q-----計劃期內(nèi)所制造的產(chǎn)品的產(chǎn)量（單位：件），除計劃中規(guī)定的任務(wù)外，還包括不可避免的廢品；
F%-----不合格產(chǎn)品占有率；
T效-----計劃期有效工作時間 （單位：秒）；
i------時間利用系數(shù)，計劃期制度工作時間內(nèi)設(shè)備的實際開動時間；
T效 =計劃期制度工作時間T×時間利用系數(shù)i；
（2）所需設(shè)備計算：
計算公式：
T j-----單臺設(shè)備完成單個零件所需的實際工作時間（單位：秒）；
R-----節(jié)拍 （單位：秒/件）。計算結(jié)果一般為小數(shù)，實際使用設(shè)備臺數(shù)S需將計算結(jié)果元整。
（3）桁架式機器人上下料時間計算：
1.初始條件：
機器人勻速運行距離S0：（單位：米）
機器人啟動加速運行距離S1；（單位：米）
機器人停止減速運行距離S2：（單位：米）
機器人啟動、停止的加速度a：（單位：米/秒2）
機器人勻速運行速度v：（單位：米/秒）
機器人運行的所有距離S=S0+S1+S2
2.計算公式：
3.機械人總運動時間T1=t1+t2+t3 （單位：秒）
4.機械手換爪時間T2：機械手上安裝的兩個夾持工件的夾爪相互轉(zhuǎn)換90°或180°所需的時間，其中一個手爪從機床夾具上取出已加工完成的工件（成品），另一個手爪上將已抓取的工件（毛坯）放置到夾具上。兩個手爪轉(zhuǎn)換的時間一般取：T2 = 2～3秒。
5.機械手取料與裝料時間T3：機械手上一只手爪從機床夾具上取出已加工完成的工件（成品）與將另一手爪上已抓取的工件（毛坯）放置到夾具上所需的時間。一般根據(jù)所加工零件的大小取T3=5～10秒。
6.機器人上下料的總時間T= T1+ T2+ T3
（4）關(guān)節(jié)式機器人上下料時間計算：
在自動化生產(chǎn)線中所用到的關(guān)節(jié)機器人一般采用日本FANUC機器人或德國KUKA機器人，這些機器人樣本中均有相關(guān)軸的動作范圍Ji（°）和最高轉(zhuǎn)動速度Si（°/S），根據(jù)這些參數(shù)就可以方便的計算出機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動過程中所需的時間Ti（單位：秒）。 （i是關(guān)節(jié)機器人相應(yīng)軸號）
機器人形式的確定
根據(jù)零件加工工藝流程分析，結(jié)合零件的加工節(jié)拍、上下料時間、生產(chǎn)線的平面布置區(qū)間、加工設(shè)備、中間工件物流所需的清洗、儲存、翻轉(zhuǎn)、搬運等工位及生產(chǎn)線的制造成本等，考慮采用桁架式機器人還是關(guān)節(jié)式機器人。選擇桁架式機器人上下料的條件如下：
（1）加工設(shè)備具有自動開關(guān)門且工作臺上部具有開闊的上料空間；
（2）加工設(shè)備工作臺沿某一直線布置；
（3）加工設(shè)備工作臺上部無固定主軸、換刀系統(tǒng)等，如數(shù)控車床、數(shù)控磨床、臥式加工中心等；
（4）加工設(shè)備具有自動關(guān)門且設(shè)備工作臺沿直線在某一區(qū)域內(nèi)有規(guī)則布置；
不具備上述條件的加工設(shè)備如：立式加工中心、數(shù)控立車等，在工作臺上方?jīng)]有有效的上料空間，只能采用關(guān)節(jié)式機器人從加工設(shè)備正面前門上下料。
加工零件工藝分析
規(guī)劃設(shè)計自動化生產(chǎn)線之前，設(shè)計人員必須對加工加工零件的材料、加工內(nèi)容、加工精度、加工質(zhì)量等進行詳細的工藝分析，制定詳細的零件加工工藝線路，編寫零件加工過程工藝卡片，明確零件加工時的定位面、夾緊點，制定有效的加工切削參數(shù)，包括切削速度、進給量和切削深度。考慮零件加工時所采用的夾具、刀具、量具及零件加工后的檢測方法，工件在各工序之間流轉(zhuǎn)時需要的清洗、儲存、翻轉(zhuǎn)、搬運等中間工位，零件流轉(zhuǎn)過程中所需的輸送平面、輸送方式，導(dǎo)向定位、信號檢測及機械手抓取工件時的定位、夾緊、松開、檢測等，這些工藝參數(shù)的確定，對設(shè)計自動化生產(chǎn)線具有非常重要的作用。
生產(chǎn)節(jié)拍的計算
節(jié)拍是指連續(xù)完成相同的兩個產(chǎn)品（或兩次服務(wù)，或兩批產(chǎn)品）之間的間隔時間。即指完成一個產(chǎn)品所需的平均時間。
（1）系統(tǒng)理論節(jié)拍計算：
計算公式：
R-----節(jié)拍 （單位：秒/件），是系統(tǒng)所需的理論節(jié)拍；
Q-----計劃期內(nèi)所制造的產(chǎn)品的產(chǎn)量（單位：件），除計劃中規(guī)定的任務(wù)外，還包括不可避免的廢品；
F%-----不合格產(chǎn)品占有率；
T效-----計劃期有效工作時間 （單位：秒）；
i------時間利用系數(shù)，計劃期制度工作時間內(nèi)設(shè)備的實際開動時間；
T效 =計劃期制度工作時間T×時間利用系數(shù)i；
（2）所需設(shè)備計算：
計算公式：
T j-----單臺設(shè)備完成單個零件所需的實際工作時間（單位：秒）；
R-----節(jié)拍 （單位：秒/件）。計算結(jié)果一般為小數(shù)，實際使用設(shè)備臺數(shù)S需將計算結(jié)果元整。
（3）桁架式機器人上下料時間計算：
1.初始條件：
機器人勻速運行距離S0：（單位：米）
機器人啟動加速運行距離S1；（單位：米）
機器人停止減速運行距離S2：（單位：米）
機器人啟動、停止的加速度a：（單位：米/秒2）
機器人勻速運行速度v：（單位：米/秒）
機器人運行的所有距離S=S0+S1+S2
2.計算公式：
3.機械人總運動時間T1=t1+t2+t3 （單位：秒）
4.機械手換爪時間T2：機械手上安裝的兩個夾持工件的夾爪相互轉(zhuǎn)換90°或180°所需的時間，其中一個手爪從機床夾具上取出已加工完成的工件（成品），另一個手爪上將已抓取的工件（毛坯）放置到夾具上。兩個手爪轉(zhuǎn)換的時間一般取：T2 = 2～3秒。
5.機械手取料與裝料時間T3：機械手上一只手爪從機床夾具上取出已加工完成的工件（成品）與將另一手爪上已抓取的工件（毛坯）放置到夾具上所需的時間。一般根據(jù)所加工零件的大小取T3=5～10秒。
6.機器人上下料的總時間T= T1+ T2+ T3
（4）關(guān)節(jié)式機器人上下料時間計算：
在自動化生產(chǎn)線中所用到的關(guān)節(jié)機器人一般采用日本FANUC機器人或德國KUKA機器人，這些機器人樣本中均有相關(guān)軸的動作范圍Ji（°）和最高轉(zhuǎn)動速度Si（°/S），根據(jù)這些參數(shù)就可以方便的計算出機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動過程中所需的時間Ti（單位：秒）。 （i是關(guān)節(jié)機器人相應(yīng)軸號）
機器人形式的確定
根據(jù)零件加工工藝流程分析，結(jié)合零件的加工節(jié)拍、上下料時間、生產(chǎn)線的平面布置區(qū)間、加工設(shè)備、中間工件物流所需的清洗、儲存、翻轉(zhuǎn)、搬運等工位及生產(chǎn)線的制造成本等，考慮采用桁架式機器人還是關(guān)節(jié)式機器人。選擇桁架式機器人上下料的條件如下：
（1）加工設(shè)備具有自動開關(guān)門且工作臺上部具有開闊的上料空間；
（2）加工設(shè)備工作臺沿某一直線布置；
（3）加工設(shè)備工作臺上部無固定主軸、換刀系統(tǒng)等，如數(shù)控車床、數(shù)控磨床、臥式加工中心等；
（4）加工設(shè)備具有自動關(guān)門且設(shè)備工作臺沿直線在某一區(qū)域內(nèi)有規(guī)則布置；
不具備上述條件的加工設(shè)備如：立式加工中心、數(shù)控立車等，在工作臺上方?jīng)]有有效的上料空間，只能采用關(guān)節(jié)式機器人從加工設(shè)備正面前門上下料。
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