随着国民收入与GDP同步持续增长,以及城镇化上升快速发展;居民对日用家电产品的需求日益增加;再加上市场竞争激烈,企业不断开发新工艺、新技术、新产品来更新换代,促使家电产品向大批量、专业化、连续化、自动化生产趋势发展;然而,目前家电企业零、部件制造存在诸多问题:种类较多,但差异性小,生产计划需周密;单次订单批量大、交货期短,制造装配产线对零部件物料供应的及时性、配套性要求严格,实时性强;零、部件生产精度高、一次合格率要求高,兼容互换,保证装配品质一致性;五金零部件生产连续化、批量大节奏快,人均生产率高,对工人劳动力依赖性强;
本案以小家电的五金零部件加工装配平面、钻孔、攻丝、检测生产工艺为例,改造前人工流水作业与升级改造后采用机器人柔性加工生产进行对比分析介绍;
人工生产与集成机器人系统生产对比分析
A
生产效率上的差距
B
生产成本以及质量的差距
人工生产的过程中,定期要抽检产品尺寸公差,并操作CNC设备调整刀具的切削补偿量、切削液浓度等检测,经常会出现因为人为的原因,导致了产品的不合格,以致生产成本的提高,包括原材料的浪费等。同时,有太多的因素可以影响工人的工作效率,质量判断标准;而应用智能检测设备,可以自动检测零件尺寸公差,并自动调整刀具补偿量,检测判定标准一致,保证产品加工质量;
C
人工成本上存在的劣势
人工生产作业中,每个工人只能负责1台CNC设备生产作业,而且技术以及经验是决定了产品的质量的重要因素;而集成1台机器人可以应对3台CNC加工设备同时进行一种或多种产品生产,并且可24小时连续作业;整套设备从人工生产需要配置4名工人/班,到自动化改造后仅需要1名工人进行产品集中收集;
其次,企业为了留住这些技术工人,不得不需要在人工成本上投入得更多。如果发生流失这些技术工人,则又不得不重新培养新的人员。相反,集成机器人自动化生产的运动过程就是重复循环工作,所以生产的产品质量有保证,产品数据可收集追溯、产品的稳定性强,且一次性投入,长期回报,节约了大量的人工成本。
因此,综合家电产品企业生产的特性,设计一种机器人与CNC设备集成的智能加工生产线是很有必要的。
机器人集成应用解决方案
生产线整体布局
本设备为机器人与CNC设备集成的智能加工生产线,整产线由GSK-RB15机器人系统、CNC数控加工系统、检测识别系统、清洁系统、倍速链输送系统,以及GSK制造执行系统等设备组成;并根据用户生产需求不同,可同时进行一种或多种产品柔性化混合生产;实现不同工艺、型号批次的产品,可以快速柔性转换生产,提高生产效率、保证产品品质。
图1整体布局图
GSK-RB15机器人+机械手夹具
托盘倍速链输送系统
D
清洁系统
托盘从CNC设备加工后会残留大量的切削液和屑,必需把切削液留在机床回收循环使用,而切削屑进行集中清楚处理,保证输送线零件清洁干净后回收;
E
检测测量系统
F
CNC数控加工系统及机床夹具
集成现代亚威400T数控加工设备,具有加工灵活、通用性强、精度高、生产效率高性能等特点;特别适合3C家电行业消费电子类的壳体,五金零部件中的小型零件加工生产。
G
GSK制造执行系统
GSK智能制造执行系统具备网络化监视、控制、数据采集等功能。可利用GSK-LING总线实现数控机床、机器人系统、托盘输送系统、检测测量系统及生产辅助设备的高速连接,实现智能化监控管理;
图2GSK制造执行管理系统图
机器人与CNC数控设备集成智能加工工序
机器人集成应用实施效果
图3机器人集成应用效果图
结论
通过实际应用案例论证,家电行业零部件生产制造,使用机器人集成CNC数控加工设备替代人工生产是必然趋势;随着科技的发展,机器人的技术也逐渐成熟,其稳定性、可靠性、工作效率以及加工精度都有了很大的进步。同时,集成应用范围也越来越广泛,技术的普及使其价格和成本开始逐步的下降,越来越多的生产商开始使用机器人生产。也将促使家电产品向大批量、专业化、连续化、智能化生产趋势发展。