自“中國制造2025”發(fā)布以來，各大企業(yè)紛紛投入到自動化改造的大潮中去，zui傳統(tǒng)的機械裝備制造業(yè)面臨著難以調(diào)和的轉型瓶頸：機床老舊、工人眾多、車間環(huán)境惡劣、人員素質普遍較低等問題。而部分機加工企業(yè)急于求成，盲目轉型，改造了車間物流卻喪失了產(chǎn)品切換的靈活性，購置了數(shù)控機床卻沒有配套的輔助設備，升級了信息系統(tǒng)卻面臨著配合協(xié)調(diào)困難等問題，轉型失敗的企業(yè)不在少數(shù)。因此，機加工企業(yè)只有同時把控以下5個事關成敗的關鍵環(huán)節(jié)，才能轉型成功。

A.機床的自動化上下料

現(xiàn)有的機床自動化改造技術，主要采用工業(yè)機器人改變機床在加工過程中工件的上下料方式。用機械替代人工和專機，完成工件裝卸、工件翻轉、工序之間的轉換，不用人或少用人，達到機械零部件自動化加工的目的，實現(xiàn)24小時大批量、無人化加工。

圖1 典型的機床自動化上下料圖示

例如核試驗所需代號為“2LD08”部件的加工，工藝如下：

輸送帶自動將零件由料倉出庫送到機器人上料工位→機器人從輸送帶上抓取零件送至A1號—A4號（按程序）數(shù)控機床上→數(shù)控機床自動加工零件→機器人將加工完成的零件從數(shù)控機床上取下放至輸送帶上→輸送帶將零件送至下一工序。

以上工序的完成，在傳統(tǒng)工藝中，上下料過程需要工人搬運、取件、吊裝等工序，不但繁瑣，還存在危險。而在自動化上下料中，零件經(jīng)輸送并抓取，整個動作在理想狀態(tài)下僅需16秒；機器人裝卸夾具僅需8秒，并且整個過程不需人工干預。
B.機加工車間的工件物流系統(tǒng)

工件的轉移，往往發(fā)生在粗加工與精加工、出入庫之間。機床的自動化物流線，zui早出現(xiàn)的是組合機床物流線，僅能通過物流系統(tǒng)實現(xiàn)工件在機床間的流轉。而現(xiàn)有科技水平能通過輸送線、AGV小車、分揀裝置、自動化立體倉庫等手段，將整套工藝的物流全部承接：出入庫、鑄（鍛）造、粗加工、熱處理、精加工、清洗、裝配、檢測等。

圖2 機械臂集成傳送帶實現(xiàn)工件轉移及上下料

自動化物流系統(tǒng)的改造，將*改變肩扛手提、天車吊裝、裝車推車的傳統(tǒng)勞動面貌。多機聯(lián)合流水線自動化技術，可實現(xiàn)不同型號機床、工件切換的兼容，并集成機床自動化上下料單元，實現(xiàn)機加工車間全工序自動化流轉，目前該技術國內(nèi)只有北鋼聯(lián)等極少數(shù)廠商能*掌握。

C.工件的自動化清洗

經(jīng)過前道工序的加工，工件表面必然沾染了鐵屑、油污、灰塵等各類雜質，多混合物的清洗往往被工人所忽略。陳舊的手工清洗工藝，不僅清洗質量不高，而且達不到環(huán)保要求，對操作工的健康及周圍環(huán)境造成影響。改進清洗工藝，提高清洗質量與效率成為企業(yè)發(fā)展所關注的焦點之一。

圖3 工件自動化清洗機組示意圖

機加工所產(chǎn)生的雜質無外乎以上幾種，使用特制的清洗液，經(jīng)過數(shù)道清洗工藝可*去除，首先考慮清洗機組的選材，為防止腐蝕一般采用304不銹鋼，配套高壓噴淋系統(tǒng)，進行噴淋，去除雜質。隨后使用壓縮空氣強力吹去表面的水漬，防止烘干過程中在表面留下水印，然后進行熱風烘干，zui終出料。此時，工件已經(jīng)具備視覺檢測系統(tǒng)的輸入條件。

D.工件的自動化檢測

零部件的檢測主要是尺寸檢驗、外觀檢驗，傳統(tǒng)工藝是人工靠眼看，卡尺量，與標準塊對比等手段檢驗尺寸及外觀，存在光線、噪聲、情緒等干擾項，會影響到檢驗員的工作質量。

圖4 配套視覺識別的智能機加工車間

而現(xiàn)在由攝像機、光源、安裝座、軟件等組成的視覺檢測系統(tǒng)，可在線檢測裝配尺寸，配套踢廢裝置，合格品下線，不合格品被踢除并報警。通過機器視覺將被攝取目標轉換成圖像信號后，使用算法判斷，能有效的提高生產(chǎn)線的檢測速度和精度，大大提高產(chǎn)量和質量，降低人工成本，同時防止因為人眼疲勞而產(chǎn)生的誤判。

E.工件的自動化裝配

機械制造業(yè)發(fā)展初期,裝配多用銼、磨、修刮、錘擊和擰緊螺釘?shù)炔僮?使零件配合和聯(lián)接起來，這是一種非精益化裝配，不符合現(xiàn)代化車間的“智造”要求。自動裝配作業(yè)包括自動清洗、平衡、分選、裝入、聯(lián)接和檢測等，有時還包括成品包裝和一些輔助性的加工工序，單純購置機械臂無法實現(xiàn)整套流程。

圖5 機械臂配套輔助設備實現(xiàn)自動化裝配

隨著*加工單元的上線，前段制造速度明顯高于后續(xù)裝配速度，通過使用裝配機械臂、自動化專機、軟件系統(tǒng)等一系列智能設備集成，不僅解放了車間勞動力，尤其是提高了質量與效率。機械聽命于電腦，不會因人工的疲勞度、疏忽、熟練度等因素而對產(chǎn)品有所影響。在北鋼聯(lián)所承接的T/R殼體自動化車間技改前后，工程師曾做過粗算統(tǒng)計，在一些典型產(chǎn)品的生產(chǎn)中，部件裝配所需時間，占據(jù)產(chǎn)品總制造時間的一半；而在北鋼聯(lián)對車間改造后，加工單元已實現(xiàn)無人化管理，清洗、裝配均由機械自動化完成，高素質的工程師在中控室便可隨時監(jiān)控生產(chǎn)情況，產(chǎn)品裝配時長僅占原來的15%，并*解放75名車工、鉗工等各類勞動單元。

結語

機加工車間自動化改造技術在機械制造工業(yè)中占據(jù)著不可替代的地位，以上五大關鍵環(huán)節(jié)，缺失了任何一環(huán)都會導致企業(yè)技改升級的失敗，自動化改造不是做給別人看的“花架子”，花費不菲的資金，既沒有省去人工，又徒增了人員維護設備的成本，還存在人機協(xié)作不暢的風險。對于機加工企業(yè)來說，這是失敗的轉型。必須牢牢掌握以上五大關鍵環(huán)節(jié)，才能實現(xiàn):穩(wěn)定的提高產(chǎn)品質量，改善用工條件，縮短生產(chǎn)周期，降低人員成本，保證投入與產(chǎn)出的均衡性。