[發明專利]帶工業機器人的曲軸四工位粗車加工數控柔性生產線

在審

• 申請號: 201410779558.4
• 申請日: 2015-08-02
• 公開（公告）號: CN104493198A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 胡永波;彭方奇;曲賀;王春巖;侯文浩;叢詩杰;宋禹辰
• 申請（專利權）人: 遼寧鼎豐數控設備有限公司
• 主分類號: B23B3/36
• 分類號: B23B3/36;B23Q7/03;B23Q7/04;B23Q3/12
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發明涉及智能柔性生產領域，尤其涉及適用于加工曲軸的一種帶工業機器人的曲軸四工位粗車加工數控柔性生產線。

背景技術

曲軸是發動機上的一個重要的機件，其材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成的，它主要有兩個重要部位：主軸頸和連桿頸。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，這是一個典型的曲柄滑塊機構。發動機工作過程中，活塞經過混合壓縮氣的燃爆，推動活塞做直線運動，并通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運動轉變為旋轉運動，其結構見附圖1，包括主軸頸(a1、a2、a3、a4、a5)、連桿頸(b1、b2、b3、b4)和扇板(c1、c2、c3、c4)。

原有的曲軸粗車加工分十一道加工工序，具體工序如下：

1、精車大端(靠近a1的軸端)及主軸；2、精車小端(靠近a5的軸端)及扇板；3、車扇板開檔；4、粗車主軸頸；5、粗車b1，b4連桿頸；6、粗車b2、b3連桿頸；7、精車主軸頸R槽；8、精車b1，b4連桿頸R槽；9、精車b2、b3連桿頸R槽；10、鉆大端孔；11、鉆小端孔攻絲锪角。

目前國內曲軸生產線多數仍由普通機床和專用機床組成，生產效率和自動化程度相對較低。粗加工設備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿頸，工序的質量穩定性差，容易產生較大的內應力，且難以達到合理的加工余量。這種老式生產線主要的特點就是普通設備太多，按加工球墨鑄鐵曲軸來計算，一條生產線有35～40臺設備。粗加工采用普通車床加工主軸頸和連桿頸，然后數控精車主軸頸和連桿頸，再經過多道工序的磨削方轉入精加工工序，導致產品周轉線長、場地占用面積大，其生產效率完全是靠多臺設備分解工序和余量來提高的。

進入21世紀以后，發動機曲軸在制造工藝、刀具等方面都發生了巨大的變化。領導了近半個多世紀的多刀車削工藝和手工磨削工藝，由于加工精度低和柔性差等原因，正在逐步退出歷史舞臺，以后曲軸粗加工的發展趨勢將是廣泛采用數控車床、數控內銑床、數控車拉床等先進設備對主軸頸、連桿軸頸進行數控車削、內銑削、車-拉削加工，以有效減少曲軸加工的變形量。

隨著第三次工業革命帶來的技術飛速進步，智能制造正深度刷新著工業生產格局。在生產中采用工業機器人(機械手)代替人工操作，構成自動化生產單元或組成全自動生產線，是現代化智能制造的重要發展方向。

機器人產業分析指出，每萬名生產工人占有的機器人數量，居全球第一的日本是306臺，韓國287臺，德國253臺，美國130臺，而我國僅為15臺。隨著汽車工業近幾年來的快速發展，曲軸這種大批量生產類型產品要求生產效率更高、生產質量更穩定。在國外，這類零件的機器人生產線已經成熟，除人工完成少量焊接散件外，基本上實現了全自動化生產。而在國內，這種自動化程度極高的生產線還尚未出現，尤其機械加工中的重型零部件，在搬運、裝夾時的難度都很大，占用大量的生產時間，而且裝夾零件的質量不是很高，廢品率也相對較高。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種帶工業機器人的曲軸四工位粗車加工數控柔性生產線，將數控專機與工業機器人系統有機地結合起來，構成先進制造系統進行曲軸的粗加工，取代人工生產線和數控單機生產，提高曲軸粗加工的生產效率和自動化程度，以數控加工和取放料自動化來改善勞動條件，同時，采用偏心夾具實現對曲軸的粗加工。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

帶工業機器人的曲軸四工位粗車加工數控柔性生產線，包括上料道、下料道、上料機械手、下料機械手、機械手軌道、專機一、專機二、專機三和專機四，上料機械手和下料機械手在控制器的控制下控制專機一、專機二、專機三和專機四的自動上料和自動下料；上料機械手和下料機械手均是作為獨立單元安裝在機械手軌道上。

所述的上料道和下料道是帶工裝的積放式輸送料道結構，包括抓取架、鏈條，抓取架固定在鏈條上，工裝或零件放在抓取架上，由電機驅動鏈條帶動工裝或零件依次行走至上料位或下料位，保證機械手在抓取零件時的準確定位。

所述的專機一、專機二、專機三、專機四的結構相同，均包括底座、主軸座、副主軸座、同步帶輪一、轉動桿、防護罩和刀塔，主軸座上安裝主軸，副主軸座內設有副主軸，保護罩設置在專機外部，保護罩外部設有自動門，保護罩頂部設有上料天窗。

所述轉動桿通過聯軸器、同步帶輪二與副主軸構成機械式聯動結構，主軸動力通過同步帶輪一、轉動桿、聯軸器、同步帶輪二傳動到副主軸，帶動副主軸同步運轉。

所述主軸、副主軸上均設有偏心夾具。