應用工業機器人，加工成本一降再降（本文為一降）

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工業機器人是適應當今工業成本與時間高效性需求，材料加工柔性需求的最佳選擇之一，以自動化程度高、低成本、柔性好等優勢走向市場，這里以一個工業機器人在小汽車制造業中取代人工作業的應用方案為例。

汽車發動機端蓋的自動化加工

1.應用范例

圖1是小汽車某型號發動機端蓋毛坯（鋁合金壓鑄件）由機器人取代人工生產的一個應用范例，工件為合金鋁材壓鑄件，工件大小約500mm×500mm。

圖1 小汽車某型號發動機端蓋毛坯

原生產工藝為人工作業，其作業面積包含工件六個基準面的曲面和平面，具體工作內容有倒渣包、切邊模、倒水口等作業1人；去毛刺、去披鋒、去鑄點等作業2人，合計3人完成工件的整形工藝。壓鑄件生產節拍是：63秒/件，由兩臺壓鑄機同時完成，生產線日產量為2200件。

2.傳統機加工工作方式分析

傳統五軸及以上的數控機床工作方式是刀具圍繞著工件作運動，工件固定在機床的工作臺面上。在這種情況下，如果要實現大規模自動化生產，還需要考慮機器人配合上下料等輔助工作和各工序間換刀消耗時間長等問題。

圖2 五軸數控機床

現階段的工業機器人在其輸出末端裝電主軸和切削刀具，對固定在某臺面上的端蓋工件進行六軸模式表面加工。當端蓋工件鋁合金壓鑄件后處理、清理工序多而復雜時，需要多種切削加工刀具，機器人末端可集成多種切削刀具，由于操作空間影響，一般不超過3種，且需滿足安裝角度；在需要多種加工刀具，但不方便集成時，可用換槍盤進行調換加工刀具。這種方式適用于較大較重、形狀不規格的工件，但這也同樣存在配合上下料和換刀耗時等工效低的問題。

圖3 工業機器人

所以現階段的機器人產線并不很適合，需要在機器人加工工件方式上進行改變。

3.工業機器人逆向切削機加工方式分析

根據汽車發動機端蓋（鋁合金壓鑄件）的加工工序所需刀具的數量及工藝性質，布置相應數量的主軸來滿足其工藝要求，并在機器人末端安裝夾具來夾持端蓋工件鋁合金壓鑄件，以移動端蓋工件鋁合金壓鑄件的方式來實現加工的一種切削方式，以做到低成本和低能耗（對于多主軸加工模式來說，不同的切削功率，可選擇不同功率的電主軸來對應）。

這種情況下機器人可自行在生產線上抓取工件，在不同的主軸工位上進行加工和完成上下料等工作，是高效率工業生產的一種實施方案。

生產線總體設計

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1.整體設計方案布局圖

圖4是生產線整體設計方案布局圖，整條全自動生產線組成包括：1臺工業機器人；1套工件專用夾具；1個倒角機（銑削I）；1個氣動主軸（銑削II）；1個銑削電主軸（銑削III）；1個主軸油冷機；1個砂帶拋光機；1條排屑傳送帶；6個冷卻架；2個周轉架和1個總控制柜。

圖4 生產線整體設計方案布局圖

2. 組件配置及功能

（1） 六軸高精度工業機器人1臺，基本性能為重復定位精度為±0.02mm、負載能力為150kg、有效活動范圍為2000mm左右，其末端與專用夾具聯接。

作業內容為工件拿取、完成各工位銑削及打磨等工藝路徑、工件擺放等工作。

（2） 工件專用夾具1套，其作用是對工件定位和固定，以保證在整個加工過程中工件不產生位置移動和自身有足夠剛性。另外，夾具還要做到工件在夾持中不變形和在加工過程中不與刀具相互干涉。

（3） 電主軸銑削機構1臺，基本性能為主軸最高轉速30000r/min以上，可安裝ϕ8mm平底銑刀，對鋁制工件在主軸高速旋轉情況下能保持較大的切削量和大的進給量，這樣工件可保證表面平整、不會產生卷邊現象、且不會粘刀。

工作內容為平整渣包、切邊模、平整水口等工序。

（4） 氣動主軸銑削機構1臺，基本性能為主軸最高轉速15000r/min，額定功率800W，可安裝圓錐刃等去毛刺刀具。

工作內容為去毛刺、去披鋒等工序。

（5） 砂帶拋光機1臺，工作內容為清除工件表面的筋條和鑄點工序。

圖5 砂帶拋光機

3.工藝步驟

（1） 工業機器人從工件架上按定位要求將工件取出，在氣動主軸工位上對工件的某面進行水道口、外圈分型面、內腔倒角位、內腔分型線等完成銑削工藝；然后機器人把工件轉90°，在同一工位對工件的窗口位、半圓弧位的披鋒等完成銑削工藝；

（2） 在電主軸工位上，對工件進行平整水道口、銑平頂針印和披鋒等完成銑削工藝；

（3） 在砂帶拋光機工位上，接上道工序，機器人將工件轉180°完成清除工件筋條上鑄點的打磨工藝，最后機器人將工件按要求整齊地擺放到工件周轉架上。

新工藝新配置的優勢在于：

（1）主軸功率小，能耗降低；

（2）三只主軸共同參與，組件使用壽命長和維護費用低；

（3）節省了換刀時間，移動工件加工，無需換刀；

（4）可執行加工工藝路徑的各種動作，也可執行工件搬運。

（來源jiajuxia）

未來第一站

按這意思機器人要干數控機床的活了。

專業醬油男

工業機器人的市場前景還是不明朗，對于企業而言一是用不起，二是不會用。所以前兩年炒的沸沸揚揚，現在基本上就冷冷清清了。

Cavalier_Ricky

樓主，，，企業成本。。。您說的只是一點點。。。
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% t% J* q4 B2 K/ R  n& Q您得說出用您的這個，比如加工10種各1000件，最后，老板能多數多少錢，操作工能多掙多少錢。。。


我記得國內一位機器人公司老總說的話：太多人很盲目地想購買機器人。我拒絕出售的事兒比接單子的事兒還多了。。。
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不是機器人不好，而是用錯地方了機器人是天大的累贅。。。

Cavalier_Ricky

機器人，就像ERP，不適合你的，你硬買或被忽悠買了，弄不好就會垮掉公司了。

曉昀

機加工成本下來了，可是投入機器人也是不少的投資。

遠祥

其實方案都是磨合出來的，也不一定那個模式能一用到底，很多都是不斷改善的。