（成都电力金具总厂 四川成都 610000）
摘要：随着德国工业4.0以及中国制造2025在全球不断推进，即将到来的第四次工业革命为整个制造工业提供了的助推剂，本文从理论上不断探索研究，并结合生产实际，对劳动密集、环境恶劣，加工周期长的部分产品引进机器人进行自动化生产加工，从而大大提高了生产效率。本文就机器人自动化打磨在工厂的实际应用进行了分析，并针对生产现状进行了充分的论证、调研，进而研讨、引进机器人打磨在电力金具产品中的应用。
关键词：电力金具 间隔棒 机器人 自动打磨
0 引言
21世纪，全球工业的发展逐步迈向自动化和智能化。2012年,我国已成为全球第二大工业机器人消费市场，预计到2022年，我国的机器人保有量将达到770万台，将取代传统的人工劳动方式，应用于机械、电力、汽车、电子等各个工业领域，在提高生产自动化水平、提高劳动生产率、保证产品质量、改善劳动条件等方面发挥更加重要的作用,工业机器人技术和产业的进步将大大加速我国制造业的发展[1]。
截止目前，电力金具制造企业仍以劳动密集型制造为主，自动化程度不高，缺乏先进的工艺装备，电力金具制造行业的工业自动化发展水平远远落后于中国先进制造业的发展水平。面对日益激烈的市场竞争环境，落后的工艺装备和生产方式已经严重影响了金具企业的生产成本控制和产品质量、效率的提升，提高金具制造企业的自动化制造水平已经到了迫在眉睫的地步。
现阶段仍然劳动密集型加工方式仍是电力金具制造的主要方式，产品质量不易控制、加工成本高、工作环境恶劣，影响企业的经济效益和品牌形象。同时，我国幅员辽阔，山地结构复杂，电力金具品种多样，结构复杂，为引进自动化生产带来了天然的屏障，因此在电力金具生产行业中普遍采用小批量，手工或半自动化生产，智能化、自动化、高效率的生产模式在行业类形成了天然壁垒。本文主要以提高生产效率，降低劳动强度，改善劳动环境，引进自动化生产系统为目的。
1 问题的提出
我厂铜铝车间铝加工班主要进行间隔棒、悬垂线夹、防震锤等产品的打磨，产品主要为重力铸造和高压铸造件，打磨工作量大，人员多，效率不高，工作环境恶劣，亟需改善打磨方式，提高打磨效率，保护员工身体健康。
我厂产品种类多，产量不定，本论文以下6种常规产品型号为主要打磨对象。具体型号如下（将提供详细产品图纸）：
2 方案设计
2.1打磨机器人工作站
此配置为自动化程度较高的打磨机器人工作站，极大的集成了自动化功能，大大提高了产品生产效率。此配置预留了以后工作站扩建的接口，并预留了自动上下料的扩建端口。配置中所有的电动元器件均采用国外进口一线品牌。机器人采用安川机器人，美国ATI动力打磨头，气动元器件均采用Festo等一线品牌。该配置具有功能齐全，设备稳定，使用周期长等技术特点，是工厂自动化的高度体现。
2.2打磨机器人工作站布置图
2.3打磨机器人工作站工艺流程简述
2.3.1工艺流程图
2.3.2打磨方案装备配置
自动化打磨生产线主要配置以下设备和设施，每一设备设施均根据实际使用条件进行设计或选型：
1）六轴机器人及控制系统。六轴机器人的选取需要考虑以下几方面：夹持工件重量范围、切削刀具切削速度、切削量大小、产品震动情况等，并兼顾设备购买和使用成本，综合考虑上述因素后，确定选择载荷为15-25kg的机器人本体。
2）产品定位工装夹具。打磨工作站需覆盖六种常用间隔棒框架型号，定位工装夹具以适应所有打磨产品并方便更换为设计原则。
3）打磨刀具系统。打磨刀具的选用根据产品飞边情况和打磨要求进行选择。工业机器人打磨中常用的打磨设备为合金铣刀或浮动打磨头，加工速度快，使用范围广。间隔棒框架为高压铸薄壁铸造件，由于铸造铝合金有0.8%-1.5%的收缩率，因此冷却半成品易产生翘曲变形，尺寸偏差范围大，经过反复试验，采用传统的合金铣刀和浮动打磨头效果较差，易损伤产品本体。故采用改进型立式砂带机打磨产品内圈和外圈的飞边毛刺，用浮动打磨头打磨孔的飞边毛刺。
4）产品转移、输送设备。产品转移输送设备采用堆栈式上料机构，一次可上料20-30件，人工上料完成后由上料机构根据程序设定自动送至机器人抓取位置。下料机构采用简单输送链，由人工下料装框。
5）环保除尘设备。除尘后粉尘浓度达到国家标准要求。
6）安全围栏、警示设施等。设计施工符合《工业机器人安全实施规范》。
2.3.3生产打磨节拍
3 实验验证
将本文所述方案与专业厂家进行探讨、实验，最终获得了打磨试验样件，加工质量符合电力金具制造质量标准。打磨过程及效果对比如图4、5、6所示：
4 成本分析
4.1直接成本分析
1）效率
采用人工进行间隔棒框架打磨的效率为160-180件/班；
采用机器人进行间隔棒框架打磨的效率在360-450件/班；
效率提升:P打磨=P机器人/P人工≈2.2倍。
2）人员需求与人工成本
采用人工打磨：按照每年2400t间隔棒计算，打磨量约360t，平均需要人工为8.4人。
采用机器人打磨：机器人打磨占总打磨比重的70%，平均需要人工为5.0人。
采用机器人可节约人工成本20.4万元/年；增加水电、易耗品等成本5.14万元/年；净节约成本：15万元/年。
4.2间接成本分析
1）减轻打磨粉尘对操作人员的危害。目前的打磨方式粉尘较多，对操作工人有较大的危害。若改用机器人流水线打磨，人工只辅助上下料，可极大的减轻粉尘对操作人员的危害；
2）提高产品质量，获得一致性较好的产品外观；
3）提高企业自动化水平，提升企业品牌形象，形成企业的长期效益。
4 结语
本文基于电力金具产品自动化、智能化加工方法的论证和引进，以国家相应的制造标准、环保要求、人文管理以及结合工厂工程实际需求为依据，依托生产需求和实际项目要求为出发点，经过大量调研和试验认证，在电力金具行业开发并成功引进了智能化、自动化打磨项目。更好的解决了电力金具品种多样，结构复杂，数量较少，自动化程度低的情况，大大提升了工厂劳动生产效率，节约了大量人力物力，项目的成功实施是工厂降低生产成本的重要举措。
参考文献
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[2]董吉谔.电力金具手册[M]，北京：中国电力出版社，2001.
[3]陈永方，陈明. 浅谈自动化生产线的发展. 计算机与信息技术 2011, 1：57-61.
[4]夏鲲等.工业机器人的发展与应用研究.机械与电气2008,8： 63-64.
[5]焦建武.汽车车身焊装机器人工作站设计及应用. 机械工程师2012,1：126-128.
论文作者:王继华
论文发表刊物:《电力设备》2015年第11期供稿
论文发表时间:2016/4/26
标签：机器人论文; 电力论文; 产品论文; 间隔论文; 工业论文; 工作站论文; 效率论文; 《电力设备》2015年第11期供稿论文;