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摘要：在现代的工业自动化生产中，多品种的产品的制造存在兼容难、换产时间长、人工干预多等问题，导致生产线难以高效率运行。在了解了影响国内电机厂家生产效率的环节后，本文设计了一套基于端盖钻孔专机通过桁架机器人实现全自动化的端盖钻孔自动加工单元。
关键词： 端盖钻孔专机;桁架机器人;自动化
近年来，随着智能制造的发展需求，越来越多的行业引进自动化加工单元。而针对于国内电机行业，小批量多品种的端盖钻孔工序始终影响着生产效率，且钻孔工序由人工操作完成，增加了人力成本。在了解了存在的问题后，本文设计了一套基于端盖钻孔专机通过桁架机器人实现全自动化的端盖钻孔自动加工单元。
1自动加工单元组成及其工作流程
1.1 自动加工单元整体组成
为满足生产节拍，发挥自动加工单元最大效率，本设计中的自动化生产线由两端盖钻孔专机、一套单机械手三轴桁架、两套旋转式料库、两个翻转架组成。其布局均采用图1所示，一台旋转料库和一台翻转架服务于一台端盖钻孔专机。
1.2 自动加工单元工作流程
本设计中的自动化生产线通过人工搬运将待钻孔端盖搬运至旋转料库上，留一空工位其余装满工件后人工操作启动自动线，料库旋转至翻转架取料处，翻转架向下翻转90°，通过翻转架前端机械手抓取端盖后再向上翻转回原位，桁架机械手运行到翻转架处抓取端盖，机械手取料后运行到端盖钻机处上料，端盖专机加工完成后，再由机械手取料搬运至翻转架处，翻转架前端手爪取料后，料库旋转一个工位，将空托盘运送至翻转机构取料位置，翻转架向下翻转90°放件。
第一，自动加工单元主要模块介绍
端盖钻孔专机：端盖钻孔专机由床身、主轴箱、动力头、夹具、接屑盒、防护及驱动部件组成。由于电机端盖孔的位置均布在大小两个同心分布圆上，由于多孔群钻的切屑力在进给方向上的进给分力较大，为减小作用在夹具固定板上的力过大，导致夹具固定板变形量过大，端盖专机X方向采用左右两主轴箱同时进给以抵消大部分进给分力。主轴箱安装在滑板上在直线导轨上移动，进给电机通过同步带驱动丝杠实现主轴箱的X方向移动。专机的夹具通过气缸驱动，气缸缸体安装在夹具固定板上，气缸杆端安装在夹具移动板上，夹具移动板通过滑块与主轴箱公用一根导轨。端盖专机Y方向安装3台动力头完成端盖侧面孔的加工，动力头安装在滑板上在直线导轨上移动，Y轴进给电机通过驱动丝杠实现动力头的Y方向移动。在床身上对应夹具夹紧位置处设计成漏斗形，在加工中起导屑作用，将切屑集中在床身下方的接屑盒中。
桁架机器人：桁架机器人由横梁、立柱、提升单元、机械手组成。桁架的横梁、立柱均采用钢结构材质，由立柱安装在地面，再通过横梁连接板将横连固定，通过空心螺丝调整横梁的水平度。横梁上安装直线导轨和斜齿条，提升单元通过其滑板上的滑块安装在横梁导轨上，在通过与滑板相连的电机驱动齿轮实现提升单元在横梁方向（Y方向）上的移动。提升单元滑板上装有滑块支撑架安装滑块，通过滑块连接把有导轨和齿条的竖梁，在再通过滑板上的电机驱动齿轮实现竖轴在竖直方向（Z方向）上的移动。由于不同端盖的厚度不同，端盖在上料时需向钻孔专机夹具固定板靠死定位，所以桁架机械手还有应该有一个第三軸设计在桁架的机械手上，实现其端盖专机进给方向（X方向）的移动，机械手架通过导轨滑块安装在竖梁下端连接板上。机械手两个爪块通过导轨安装在机械手架上，爪块上安装齿条，两爪块的齿条与机械手架中心的齿轮啮合，实现两爪块的同步，再由气缸驱动一侧爪块，实现机械手的松快、夹紧。
旋转料库：旋转料库是由料库支架、安装面板、托盘、耐磨条、链条、驱动组成。料库支架安装在地面，安装面板把合在料库支架上，安装面板上安装有耐磨条、驱动、从动机构，驱动和从动机构通过链轮链条连接，链条上分布有加长销轴，将托盘通过定位孔定位在涂料条的固定位置均布，再安放在耐磨条上。通过驱动的旋转带动链条上的托盘实现旋料库的运行。
翻转架：翻转架是由焊接（型材）支架、推拉气缸、旋转轴、旋转臂、气爪组成。翻转台支架底部固定在地面，将推拉气缸缸体采用中间轴形式安装在焊接支架上，旋转臂与焊接支架通过旋转轴连接起来，旋转臂上留有连接孔，将推拉气缸的杆端与旋转臂连接孔连接，又在水平与竖直位置设置有缓冲器及死挡停，通过推拉气缸实现旋转臂的90°翻转，在旋转臂前端连接有气爪，实现翻转架的取料动作。
2结语
本设计通过端盖钻孔专用机床搭配桁架机器人的组合，能够解决传统自动化加工生产线无法解决的小批量、多品种产品的制造难题。能够帮助国内电机行业在生产过程中减少人工参与、提高生产效率、节省成本，帮助其获得良好的经济效益。
参考文献
[1]闻邦椿主编 . 机械设计手册 [M]. 北京：机械工业出版社，2010.
[2]尹自荣，熊晓红，骆际焕，等 . 数控上下料机械手的研究及应用 [J]. 锻压机械，1994（6）.
[3]现代实用机床设计手册编委会编 . 现代实用机床设计手册 [M]. 北京：机械工业出版社，2006.
[4]机械零件工艺性手册[M]. 北京：机械工业出版社，1995.
关键词： 端盖钻孔专机;桁架机器人;自动化
近年来，随着智能制造的发展需求，越来越多的行业引进自动化加工单元。而针对于国内电机行业，小批量多品种的端盖钻孔工序始终影响着生产效率，且钻孔工序由人工操作完成，增加了人力成本。在了解了存在的问题后，本文设计了一套基于端盖钻孔专机通过桁架机器人实现全自动化的端盖钻孔自动加工单元。
1自动加工单元组成及其工作流程
1.1 自动加工单元整体组成
为满足生产节拍，发挥自动加工单元最大效率，本设计中的自动化生产线由两端盖钻孔专机、一套单机械手三轴桁架、两套旋转式料库、两个翻转架组成。其布局均采用图1所示，一台旋转料库和一台翻转架服务于一台端盖钻孔专机。
1.2 自动加工单元工作流程
本设计中的自动化生产线通过人工搬运将待钻孔端盖搬运至旋转料库上，留一空工位其余装满工件后人工操作启动自动线，料库旋转至翻转架取料处，翻转架向下翻转90°，通过翻转架前端机械手抓取端盖后再向上翻转回原位，桁架机械手运行到翻转架处抓取端盖，机械手取料后运行到端盖钻机处上料，端盖专机加工完成后，再由机械手取料搬运至翻转架处，翻转架前端手爪取料后，料库旋转一个工位，将空托盘运送至翻转机构取料位置，翻转架向下翻转90°放件。
第一，自动加工单元主要模块介绍
端盖钻孔专机：端盖钻孔专机由床身、主轴箱、动力头、夹具、接屑盒、防护及驱动部件组成。由于电机端盖孔的位置均布在大小两个同心分布圆上，由于多孔群钻的切屑力在进给方向上的进给分力较大，为减小作用在夹具固定板上的力过大，导致夹具固定板变形量过大，端盖专机X方向采用左右两主轴箱同时进给以抵消大部分进给分力。主轴箱安装在滑板上在直线导轨上移动，进给电机通过同步带驱动丝杠实现主轴箱的X方向移动。专机的夹具通过气缸驱动，气缸缸体安装在夹具固定板上，气缸杆端安装在夹具移动板上，夹具移动板通过滑块与主轴箱公用一根导轨。端盖专机Y方向安装3台动力头完成端盖侧面孔的加工，动力头安装在滑板上在直线导轨上移动，Y轴进给电机通过驱动丝杠实现动力头的Y方向移动。在床身上对应夹具夹紧位置处设计成漏斗形，在加工中起导屑作用，将切屑集中在床身下方的接屑盒中。
桁架机器人：桁架机器人由横梁、立柱、提升单元、机械手组成。桁架的横梁、立柱均采用钢结构材质，由立柱安装在地面，再通过横梁连接板将横连固定，通过空心螺丝调整横梁的水平度。横梁上安装直线导轨和斜齿条，提升单元通过其滑板上的滑块安装在横梁导轨上，在通过与滑板相连的电机驱动齿轮实现提升单元在横梁方向（Y方向）上的移动。提升单元滑板上装有滑块支撑架安装滑块，通过滑块连接把有导轨和齿条的竖梁，在再通过滑板上的电机驱动齿轮实现竖轴在竖直方向（Z方向）上的移动。由于不同端盖的厚度不同，端盖在上料时需向钻孔专机夹具固定板靠死定位，所以桁架机械手还有应该有一个第三軸设计在桁架的机械手上，实现其端盖专机进给方向（X方向）的移动，机械手架通过导轨滑块安装在竖梁下端连接板上。机械手两个爪块通过导轨安装在机械手架上，爪块上安装齿条，两爪块的齿条与机械手架中心的齿轮啮合，实现两爪块的同步，再由气缸驱动一侧爪块，实现机械手的松快、夹紧。
旋转料库：旋转料库是由料库支架、安装面板、托盘、耐磨条、链条、驱动组成。料库支架安装在地面，安装面板把合在料库支架上，安装面板上安装有耐磨条、驱动、从动机构，驱动和从动机构通过链轮链条连接，链条上分布有加长销轴，将托盘通过定位孔定位在涂料条的固定位置均布，再安放在耐磨条上。通过驱动的旋转带动链条上的托盘实现旋料库的运行。
翻转架：翻转架是由焊接（型材）支架、推拉气缸、旋转轴、旋转臂、气爪组成。翻转台支架底部固定在地面，将推拉气缸缸体采用中间轴形式安装在焊接支架上，旋转臂与焊接支架通过旋转轴连接起来，旋转臂上留有连接孔，将推拉气缸的杆端与旋转臂连接孔连接，又在水平与竖直位置设置有缓冲器及死挡停，通过推拉气缸实现旋转臂的90°翻转，在旋转臂前端连接有气爪，实现翻转架的取料动作。
2结语
本设计通过端盖钻孔专用机床搭配桁架机器人的组合，能够解决传统自动化加工生产线无法解决的小批量、多品种产品的制造难题。能够帮助国内电机行业在生产过程中减少人工参与、提高生产效率、节省成本，帮助其获得良好的经济效益。
参考文献
[1]闻邦椿主编 . 机械设计手册 [M]. 北京：机械工业出版社，2010.
[2]尹自荣，熊晓红，骆际焕，等 . 数控上下料机械手的研究及应用 [J]. 锻压机械，1994（6）.
[3]现代实用机床设计手册编委会编 . 现代实用机床设计手册 [M]. 北京：机械工业出版社，2006.
[4]机械零件工艺性手册[M]. 北京：机械工业出版社，1995.