CN108058023A - 工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，包括设置在压铸机旁的端盖取料冷却***和机加工***；端盖取料冷却***设置在压铸机的一侧，以取料机器人为中心设置有倒角铣削机和双层冷却架，取料机器人末端与取料夹具连接；机加工***以机加工机器人为中心设置在双层冷却架的一侧，机加工机器人末端与专用夹具连接；排屑传送带按加工工艺流程从头到尾把各设备连成一条工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线；总控制柜设置在护栏外排屑传送带末端的一侧。本发明还公开了柔性生产方法。本发明使用寿命长和维护费用低，节省了换刀时间，同时一机多用，既提高了生产效率，又降低了使用设备的投资成本。

Description

工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线及方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机端盖加工技术领域，特别是涉及工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线及方法的技术。

背景技术

汽车发动机端盖铝合金压铸件的后处理－即平整渣包、切边模、平整水口、去毛刺、去批锋和去铸点，是铸件清理工作中不可缺少的一道工序，而铝合金压铸件后处理、清理工序，目前主要以传统五轴以上的数控机床加工和工业机器人加工两种方式。

传统五轴以上的数控机床工作方式是刀具围绕工件作运动，工件固定在机床的工作台面上。这种情况下，要实现大规模自动化生产，还需要机器人配合上下料等辅助工作，和各工序间换刀所需消耗时间的较为传统的加工工艺模式。另外，现阶段的工业机器人机加工方式基本是在其输出末端装台电主轴，对固定在某台面上的工件进行六轴模式表面加工。这同样也存在配合上下料和换刀耗时等工效低的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种工业机器人加工汽车发动机端盖铝合金压铸件的柔性生产自动线及其方法，使用寿命长和维护费用低，节省换刀时间，同时一机多用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，包括设置在压铸机旁的端盖取料冷却***和机加工***；端盖取料冷却***设置在压铸机的一侧，以取料机器人为中心设置有倒角铣削机和双层冷却架，取料机器人末端与取料夹具连接；机加工***以机加工机器人为中心设置在双层冷却架的一侧，机加工机器人末端与专用夹具连接，排屑传送带按加工工艺流程从头到尾把倒角铣削机、机加工机器人及附属专用夹具、气动主轴铣削机、电主轴铣削机、电主轴油冷机、砂带抛光机、周转架、护栏和总控制柜连成一条工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线；排屑传送带设置在倒角铣削机、气动主轴铣削机、电主轴铣削机和砂带抛光机的下方，且穿过护栏的下方开口处；在护栏外与排屑传送带的末端，放置一个箱体；总控制柜设置在护栏外与排屑传送带末端的一侧，实现对取料冷却***和机加工***的检测和控制。

所述的取料机器人包括取料工业机器人及其末端连接的取料夹具。

所述的倒角铣削机包括铣削头。

所述的双层冷却架包括两层冷却工位和每层冷却工位上的抽风机构。

所述的机加工机器人包括机加工工业机器人及其末端连接的专用夹具。

所述的气动主轴铣削机包括圆锥刃刀具气动主轴。

所述的电主轴铣削机包括平底刀电主轴和电主轴油冷机。

所述的砂带抛光机包括小角位抛光机和除尘机。

所述的排屑传送带设置在倒角铣削机、气动主轴铣削机、电主轴铣削机和砂带抛光机的下方，且穿过护栏的下方开口处；在护栏外与排屑传送带的末端，放置一个箱体。

所述的周转架2个放置在护栏内、且在排屑传送带的末端，1个在护栏外备用，周转架配备脚轮，在周转架旁边装有指示灯。

所述的护栏设置在机加工***工作的***区域，在护栏上面装有三色警示灯及蜂鸣器，在护栏门上装有安全插销。

所述的总控制柜设置在护栏外、且在排屑传送带末端的一侧。

本发明工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产方法，将不同的刀具固定在不同的工位上，用移动端盖工件的方式从一个工位到另一个工位进行加工，根据端盖工艺，使用刀具和切削功率的不同状态下进行加工，配置相应的主轴功率和数量来满足其工艺要求；所述端盖工件夹持在机器人末端夹具上的，工业机器人既执行加工工艺路径的各种动作，又执行端盖工件搬运的动作。

主轴功耗是800W～4.5KW的工作区域的个体，电主轴铣削机在工作时还配一台主轴油冷机来保证电主轴和主轴轴承不产生热变形。

主轴为三支不同种类的主轴共同参与加工。

包括下列步骤：

S1、取料机器人取出端盖工件，并对初定位孔执行倒角工艺，然后在双层冷却架上冷却使端盖工件内组织稳定而不变形；

S2、机加工机器人从双层冷却架上按工艺定位要求将端盖工件取出，在气动主轴铣削机的工位上，对端盖工件的某面进行水道口、外圈分型面、内腔倒角位、内腔分型线等完成铣削工艺；然后机加工机器人及附属专用夹具把端盖工件转90度，在同一工位对端盖工件的窗口位、半圆弧位的披锋等完成铣削工艺；

S3、气动主轴铣削机的工位工作结束后，机加工机器人及附属专用夹具将端盖工件移动到电主轴铣削机工位上，对端盖工件进行平水道口、铣平顶针印披锋完成铣削工艺；

S4、在砂带抛光机工位上，接S3道工序机加工机器人及附属专用夹具将端盖工件转180度，完成清除端盖工件筋条上铸点的打磨工艺；

S5、最后机加工机器人及附属专用夹具将端盖工件按要求整齐地摆放到周转架上；然后回到机加工机器人的工作原点。

本发明的特点和有益效果：本发明的工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，构思新颖，根据端盖工艺，使用刀具和切削功率的不同状态下进行加工，配置相应的主轴功率和数量来满足其工艺要求。这样的配置优势如下：

能耗降低：传统数控机床是配置一个所对应主轴的最大功率的电机，如果在其小功率进行切削时伺服电机的功耗也需达到额定功率的70℅左右，而本实施例的主轴功耗是800W～4.5KW的工作区域的个体。另外，4.5KW电主轴铣削机在工作时还需配一台主轴油冷机来保证电主轴和主轴轴承不产生热变形，这时的功耗为1.7KW。

主轴组件使用寿命长和维护费用低：本实施例是用三支不同种类的主轴共同参与加工，自然相对寿命也就可延长三倍。另外，小功率的气动主轴的维护费用远低于4.5KW的电主轴。

节省了换刀时间：本实施例是将不同的刀具固定在不同的工位上，用移动端盖工件的方式从一个工位到另一个工位进行加工，整个过程不需要换刀。

本实施例将端盖工件夹持在机器人末端夹具上的，这样工业机器人既可执行加工工艺路径的各种动作，又可执行端盖工件搬运的动作，一机多用，既提高了生产效率又降低了使用设备的投资成本。

生产自动线全部采用模块化设计，便于重组，可构成形式多样的布局和自由度组合，实现100℅生产自动线柔性化，可完全满足不同产品的加工需求。

附图说明

图1为实施例的工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线的俯视示意图；

图2为实施例的工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线的主视示意图；

附图标记：1—压铸机、2—取料机器人、3—取料夹具、4—倒角铣削机、5—双层冷却架、6—机加工机器人、7—专用夹具、8—气动主轴铣削机、9—电主轴铣削机、10—电主轴油冷机、11—砂带抛光机、12—周转架、13—排屑传送带、14—箱体、15—护栏、16—总控制柜。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

本发明工作内容有平整渣包、切边模、平整水口、去毛刺、去批锋和去铸点六道工序。

实施例参见如图1、图2所示，这种工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，包括端盖取料冷却***和机加工***；所述的端盖取料冷却***设置在压铸机1的一侧，以取料机器人2为中心设置有倒角铣削机4和双层冷却架5，取料机器人2末端与取料夹具3连接；机加工***以机加工机器人6为中心设置在双层冷却架5的一侧，机加工机器人6末端与专用夹具7连接，排屑传送带13按加工工艺流程从头到尾把倒角铣削机4、机加工机器人6及附属专用夹具7、气动主轴铣削机8、电主轴铣削机9、电主轴油冷机10、砂带抛光机11、周转架12、箱体14、护栏15和总控制柜16连成一条工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线；电主轴油冷机10设置在电主轴铣削机9的一侧；排屑传送带13设置在倒角铣削机4、气动主轴铣削机8、电主轴铣削机9和砂带抛光机11的下方、机加工机器人6的一侧，且穿过护栏15的下方开口处；在护栏15外、排屑传送带13的末端放置一个箱体14；总控制柜16设置在护栏15外、排屑传送带13末端的一侧。

工作原理：工业机器人逆向机加工是以移动端盖工件的方式来实现加工工艺的一种切削方式。根据端盖工件的工序所需加工刀具的数量及工艺性质，且布置相应数量的主轴个数来满足其工艺要求，并在工业机器人末端安装夹具来夹持工件，对于多主轴加工模式来说，不同的切削功率，可选择不同功率的电主轴来对应，以做到低成本和低能耗，且是高效率工业生产的一种实施方案。在这种情况下，工业机器人可自行在生产线上抓取端盖工件，和在不同的主轴工位上对端盖工件进行工艺加工的一次性的完成加工及上下料，这将是工业机器人在大规模生产线的机加工方面潜力的体现。

本发明应用所述的工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线的方法，具体步骤如下：

S1、取料机器人2末端与取料夹具3连接，从压铸机1中取出端盖工件，首先在倒角铣削机4工位上对4个初定位孔执行倒角工艺，然后按工艺要求将端盖工件摆放到双层冷却架5上某一编号位置，停放时间约6分钟，让端盖工件进一步冷却到60℃以下，使端盖工件内组织稳定而不变形；

S2、机加工机器人6末端与专用夹具7连接，从双层冷却架5上按工艺定位要求将端盖工件取出，在气动主轴铣削机8工位上，对端盖工件的某面进行水道口、外圈分型面、内腔倒角位、内腔分型线等完成铣削工艺；然后机加工机器人6及附属专用夹具7把端盖工件转90度，在同一工位对端盖工件的窗口位、半圆弧位的披锋等完成铣削工艺；进入下一工序；

S3、气动主轴铣削机8工位工作结束后，机加工机器人6及附属专用夹具7将端盖工件移动到电主轴铣削机9工位上，对端盖工件进行平水道口、铣平顶针印披锋等完成铣削工艺；进入下一工序；

S4、在砂带抛光机11工位上，接上道工序机加工机器人6及附属专用夹具7将端盖工件转180度，完成清除端盖工件筋条上铸点的打磨工艺；

S5、最后机加工机器人6及附属专用夹具7将端盖工件按要求整齐地摆放到周转架12上；然后回到机加工机器人6的工作原点。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依据本发明的构思，在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (12)

1.一种工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，所述生产自动线包括设置在压铸机旁的端盖取料冷却***和机加工***；

端盖取料冷却***设置在压铸机的一侧，以取料机器人为中心设置有倒角铣削机和双层冷却架，取料机器人末端与取料夹具连接，抓取端盖实现从压铸机中取料、倒角和下料冷却的工艺流程；

机加工***以机加工机器人为中心设置在双层冷却架的一侧，机加工机器人末端与专用夹具连接，抓取端盖实现平整渣包、切边模、平整水口、去毛刺、去批锋、清除端盖表面的筋条和铸点的工序；

排屑传送带按加工工艺流程从头到尾把倒角铣削机、机加工机器人及附属专用夹具、气动主轴铣削机、电主轴铣削机、电主轴油冷机、砂带抛光机、周转架、护栏和总控制柜连成一条工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线；

排屑传送带设置在倒角铣削机、气动主轴铣削机、电主轴铣削机和砂带抛光机的下方，且穿过护栏的下方开口处；

在护栏外与排屑传送带的末端，放置一个箱体；

总控制柜设置在护栏外与排屑传送带末端的一侧，实现对取料冷却***和机加工***的检测和控制。

2.根据权利要求1所述的工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，其特征在于：所述的端盖取料冷却***设置在压铸机的一侧，以取料机器人为中心设置有倒角铣削机和双层冷却架。

3.根据权利要求1或2所述的工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，其特征在于：所述取料机器人末端与取料夹具连接用于抓取端盖以实现从压铸机中取料、在倒角铣削机工位上对初定位孔执行倒角工艺，和在双层冷却架工位上执行下料冷却的工艺流程；实现端盖拿取、两工位铣削、打磨和摆放的工艺路径，既执行各机加工的工艺路径动作，又执行工件搬运动作；抓取端盖实现平整渣包、切边模、平整水口、去毛刺、去批锋、清除端盖表面的筋条和铸点的工序；抓取端盖在气动主轴铣削机工位上实现去毛刺、去批锋的工序；抓取端盖在电主轴铣削机工位上实现平整渣包、切边模、平整水口的工序；抓取端盖在砂带抛光机工位上实现清除端盖表面的筋条和铸点工序；抓取端盖完成各机加工的工艺路径动作后，按要求整齐的摆放到工件周转架上。

4.根据权利要求1所述的工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，其特征在于：在电主轴铣削机工位的一侧配备电主轴油冷机。

5.根据权利要求1所述的工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，其特征在于：所述排屑传送带的末端，放置一个箱体承接铝屑及水口。

6.根据权利要求1所述的工业机器人加工汽车发机端盖的柔性生产自动线，其特征在于：在护栏内排屑传送带的末端放置有周转架，在护栏外还备用有周转架，周转架配备脚轮，在周转架旁边装有指示灯。

7.根据权利要求1所述的工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，其特征在于：所述护栏上面装有三色警示灯及蜂鸣器；在护栏门上装有安全插销，当门被打开时，倒角铣削机、机加工机器人、气动主轴铣削机、电主轴铣削机、电主轴油冷机和砂带抛光机停止工作。

8.根据权利要求1所述的工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产自动线，其特征在于：所述总控制柜设置在护栏外与排屑传送带末端的一侧，用于实现对取料机器人及附属取料夹具、倒角铣削机、双层冷却架、机加工机器人及附属专用夹具、气动主轴铣削机、电主轴铣削机、电主轴油冷机、砂带抛光机、排屑传送带和周转架的检测与控制；在触摸屏上设有生产管理界面和报警界面，记录生产数量和显示生产状况；刀具的起停智能控制，只有需要切削时才启动相应的刀具；在待机时，排屑传送带排完铝屑后自动停止。

9.一种基于权利要求1所述工业机器人加工汽车发动机端盖的柔性生产方法，将不同的刀具固定在不同的工位上，用移动端盖工件的方式从一个工位到另一个工位进行加工，根据端盖工艺，使用刀具和切削功率的不同状态下进行加工，配置相应的主轴功率和数量来满足其工艺要求；所述端盖工件夹持在机器人末端夹具上的，工业机器人既执行加工工艺路径的各种动作，又执行端盖工件搬运的动作。

10.根据权利要求9所述柔性生产方法，其特征在于：主轴功耗是800W～4.5KW的工作区域的个体，电主轴铣削机在工作时还配一台主轴油冷机来保证电主轴和主轴轴承不产生热变形。

11.根据权利要求9所述柔性生产方法，其特征在于：主轴为三支不同种类的主轴共同参与加工。

12.根据权利要求9所述柔性生产方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、取料机器人取出端盖工件，并对初定位孔执行倒角工艺，然后在双层冷却架上冷却使端盖工件内组织稳定而不变形；

S2、机加工机器人从双层冷却架上按工艺定位要求将端盖工件取出，在气动主轴铣削机的工位上，对端盖工件的某面进行水道口、外圈分型面、内腔倒角位、内腔分型线等完成铣削工艺；然后机加工机器人及附属专用夹具把端盖工件转90度，在同一工位对端盖工件的窗口位、半圆弧位的披锋等完成铣削工艺；

S3、气动主轴铣削机的工位工作结束后，机加工机器人及附属专用夹具将端盖工件移动到电主轴铣削机工位上，对端盖工件进行平水道口、铣平顶针印披锋完成铣削工艺；

S4、在砂带抛光机工位上，接S3道工序机加工机器人及附属专用夹具将端盖工件转180度，完成清除端盖工件筋条上铸点的打磨工艺；

S5、最后机加工机器人及附属专用夹具将端盖工件按要求整齐地摆放到周转架上；然后回到机加工机器人的工作原点。