关于自动化生产线设计要点

关于自动化生产线设计要点

叶茂盛

佛山市高明安华陶瓷洁具有限公司528500

摘要：近些年随着我国公民生活水平的不断提高，人们的消费水平也在不断提高，这也增长了人们对家电等工业制成品的需求。而同样经济危机也同样在影响着人们的消费行为，促使现代工业改变传统的粗放型生产模式，而取代的则是自动化高效率的精益生产方式。因此，本文分析了自动化生产线设计要点。

关键词：自动化；生产线；设计

引言：自动化生产线是现今在工业生产领域中应用较多的生产设备。自动化生产线现今多采用的是全自动、半自动的形式加以实现，其中半自动化生产线主要是通过将生产线中的一部分不经济的人工操作转变为机器替代，从而更好的提高企业的经济效益和产品成产效率。做好自动化生产线的设计需要在熟悉工业产品生产工艺的基础上做好对于自动化生产线的设计。

1、自动化生产线设计流程和原则

在对自动化生产线设计的要点进行分析时，需要熟悉自动化生产线设计流程，熟悉生产产品的特点。在对自动化生产线进行设计前，充分了解自动化生产过程的全方面，对自动化生产过程有一个全面透彻的了解，那么在对自动化生产线进行分析的时候就可以对整体进行优化设计，最大化的提高生产效率，提高产品质量，提高经济效益。同时还要对自动化生产线设计的原则有一个把握，在对生产工序进行优化设计时要充分考虑产品的功能不受影响，产品可以正常化使用，尽量简化设计的过程，节省设计成本，对于生产线上的设备的使用，设备中的零件尽量统一标准，比如传感器，使用统一标准有利于在生产设备出故障的时候对受损的零件及时替换，减少因设备故障对企业造成的损失，便于生产线及时投入生产当中，利于生产任务的完成，所以要充分考虑各种因素，对自动化生产线进行设计。

2、自动化生产线的特点

自动生产线的最大特点是它的综合性和系统性，综合性主要涉及机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。本系统完成一个工件的拆卸、分拣工作，模拟一个生产流水线的生产过程。

3、自动化生产线节拍分析

明确产品的生产节拍，并对生产线各工位进行节拍分析。产品的生产节拍决定产品的产量，生产线的效率是指生产线单位时间内生产出成品或半成品的时间，它是一个生产线验收合格的重要指标。需要对各个工位进行节拍分析，整合小节拍工位，消除瓶颈工位，减少不必要的操作。生产节拍是由工艺操作时间和辅助作业时间二者组成，首先要计算生产线的平衡率，公式为：

线体平衡率=（所有工序节拍之和×100%）/（瓶颈工序节拍×人员）

=（65+24+58+51.5+58.3+52.3+39.6+62+64.6+66.1）/10/66.1

=81.9%

其次确定生产线节拍，因为自动化装配生产线中节拍最长的工位限制其他工位的运行，因此一个生产线的生产节拍就是运行时间最长的工位节拍。设计过程中需要考虑最长节拍工位能否缩短运行时间，减少节拍瓶颈，尽量使各个工位的运行节拍保持均衡。

4、确定自动化生产线的设计方案

4.1自动化生产线的传动系统及结构设计

自动化生产线在对于传统系统及结构的设计需要根据产品的结构形式来进行确定。现今在自动化生产线中使用较多的输送方式主要有：链传输、皮带传输以及转盘输送和振动盘供料等的多种方式，而后需要对产品自动生成中的产品分隔和环向等进行考虑，如需要在工位上对零件进行检测或是定位时需要对产品的分隔且脱离传送进行精确的定位。从而确保在没有其他外力参与的情况下对产品进行装配、加工和检测。在自动化生产线中对于产品的转换向主要由X/Y/Z三个自由度所组成，在进行换向时可以通过使用换向汽缸、分度盘或是凸轮分度器及特定的机械工装来实现自动化生产线生产过程中的旋转功能，在自动化生产线中的分隔过程中由于各工位的节拍存在着差异将会存在着一定的等待现象，如这一等待时间稍长则需要在自动化生产线中设计暂存料的料垛。

4.2做好自动化生产线中的气动原理图的绘制

在对自动化生产线产品工艺进行分析的基础上需要对各工位的举升、夹紧、直线运动、转动等功能的实现进行确定，在对其进行设计的过程中需要依靠工作站的运行方式来对自动化生产线中的气动系统的原理图进行确定与绘制。对于依靠气动来实现举升等受重力因素影响或是在紧急情况下禁止动作的环节需要在气动控制环节的设计中增加气动控制单向阀，并在阀片的选择设计中选用三位五通中空阀的设计，从而在断气或是紧急情况下气动单元因重力动作而产生的危险。

4.3做好现场工艺布局图的绘制

在自动化生产线现场工艺布局图的绘制过程中需要根据产品的生产工艺来对自动化生产线中的各工位进行确定，在工位的确定过程中需要依照现场的实际情况来对各工位的位置进行合理的布局并绘制成图，从而实现将各工位有序的串联或并联成一个有机的整体。在自动化生产线的设计过程中还需要充分考虑到客户现场中的气源气路、电源、线控走线的方式以及中间转接环节等，做到细致分类。在走线方式上主要分为空中和地面两种走线方式，对于自动化生产线走线中所需要使用的气管、电源线、控制线、线槽等进行充分的考虑并在确定所需要的长度时乘以一定的系数，以确保实际走线管过程中的损耗。

4.4自动化生产线的设计原则

在自动化生产线的设计过程中需要在满足使用功能的前提下尽可能的对工艺步骤进行优化、设计过程最简化、设计成本最小化。在自动化生产线的设计过程中对于自动化生产线所使用的各个零件如传感器、PLC等的部件应当尽量选择统一的标准，从而在降低自动化生产线成本的同时能够方便的对其进行管理、互换。

4.5做好自动化生产线中的机器人形式的确定

在自动化生产线中的机器人形式的确定中需要在综合分析产品零件的加工节拍、自动化生产线所在平面形式的区别以及产品上、下料的时间、产品加工过程中处理中间件物流所需要使用的时间自己设备加工工位等的基础上来对生产机器人的形式进行确定看是采用关节式还是其他的形式。

4.6做好基于现场总线的自动化生产线组网

控制系统是自动化生产线的核心中枢，现场总线是现今工业自动化生产中进行现场通讯的主要通讯手段，同时使用现场总线来将自动化生产线中各个独立的控制单元模块进行链接以实现对于自动化生产线的控制。自动化生产线的控制管理主要由上位机和主、从站构建起整个控制系统，从站主要将本站功能完成信号和本站功能准备好信号传输至主站，主站通过与上位机进行信息交换来按照工艺流程对整个自动化生产线进行启停控制。在主、从站控制设备的选择上主要采用PLC来作为现场工作站的主控制器，并通过现场总线将各控制器构建起一个控制网络以实现对于自动化生产线的控制。

结束语

总而言之，采用自动化生产线的技术就可以在大批量的工业产品的生产中减少工作人员的工作压力，降低工厂占用面积，稳定提高产品质量并且减少生产的必要成本。采用自动化生产可以有效的缩短生产周期，并且能够保证生产的均衡性，这样就比较有效的带来可观的经济效益。

参考文献：

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[2]支明远.唐步辉.汪成国.纵梁冲压自动化生产线设计及应用[J].模具工业，2015.

[3]徐志军.自动化生产线的设计要点分析[J].建筑工程技术与设计，2017.