隨著我國制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，機械化、自動化生產(chǎn)趨勢越來越明顯，機械手在生產(chǎn)過程中的使用也越來越頻繁。由于機械手具有穩(wěn)定性高、安全系數(shù)高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)省成本等特點，因此機械手在工廠得到越來越廣泛的應(yīng)用。鈑金件加工過程中機械手所承擔(dān)的角色絕大部分為零件的傳遞者，而傳遞零件過程中的抖動程度直接影響產(chǎn)品定位的準(zhǔn)確性，從而影響生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量（圖1），因此研究機械手在傳送過程中鈑金件的抖動問題具有重大的意義。圖1 零件因抖動出現(xiàn)定位偏差

工程概況


機械手在傳送鈑金零件的過程中存在零件抖動的問題，零件抖動程度不同，鈑金件產(chǎn)生的位移距離也會不相同。當(dāng)位移大于設(shè)備定位范圍時，就會導(dǎo)致零件報廢，嚴(yán)重時會造成設(shè)備、機械手損壞甚至人員受傷的重大安全事故。下文結(jié)合空調(diào)面板機械手傳送線作為分析對象進(jìn)行闡述。


在機械手線傳送過程中，面板抖動的程度主要受機械手、零件本身特性以及零件加工工藝影響。其中零件本身的特性主要包括零件的材料厚度、零件表面的結(jié)構(gòu)等。


要素分析

機械手

實際生產(chǎn)中常用的機械手有連桿式機械手、獨立式機械手、三次元式機械手等。直接與零件接觸的取料部分叫做機械手爪。機械手爪按取料方式的不同可以分為吸附式和夾取式。本次選取的面板機械手線配置為獨立式機械手，使用吸附式機械手爪。


吸附式機械手爪工作時通過吸盤支架連接到機械手上，并隨機械手的運動到達(dá)指定位置，然后由真空吸盤通過增減其內(nèi)的氣壓實現(xiàn)放取零件（圖2）。


吸附式機械手爪主要組成部分包括吸盤安裝架、吸盤支架、吸盤金具和真空吸盤（圖3）。圖2 獨立式機械手

通過對上述吸附式機械手爪的結(jié)構(gòu)和工作原理的了解，可以看出吸附式機械手爪在氣壓不變的情況下，對產(chǎn)品的吸附穩(wěn)定性取決于真空吸盤的數(shù)量及位置。即在機械手爪中間增加吸盤金具及真空吸盤，就可以用控制抖動范圍的方式從而將抖動程度大大降低。面板在生產(chǎn)過程中采用四組吸盤金具及真空吸盤時，經(jīng)常出現(xiàn)面板零件抖動的問題（圖4），而當(dāng)采用六組吸盤金具及真空吸盤時，就解決了面板零件抖動的問題（圖5）。

圖3 機械手爪組成部分

圖4 四組吸盤金具及真空吸盤

圖5 六組吸盤金具及真空吸盤

零件的材料厚度


同樣大小的面板料片，當(dāng)零件材料厚度逐步增加時，零件的力學(xué)性能也會逐步增強，從而面板的抖動程度也會逐步降低，直至出現(xiàn)輕微的抖動而不影響正常生產(chǎn)。但是通過增加料厚的方式降低抖動，將會造成原材料成本提高以及設(shè)備較大調(diào)整的成本浪費等問題，甚至當(dāng)材料達(dá)到4mm以上時加工工藝會從冷軋加工切換到熱軋加工，因此此種辦法在實際生產(chǎn)中幾乎不會使用。


零件結(jié)構(gòu)更改


零件可通過增加物理補強結(jié)構(gòu)的方式來加強零件的強度和剛度，從而減小零件在傳送過程中的抖動程度，最后達(dá)到正常生產(chǎn)的需求。在面板的生產(chǎn)過程中，比較常用的物理結(jié)構(gòu)增強的方式有增加折彎加強筋、凸包加強筋結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝排布優(yōu)化。


⑴折彎加強筋。


折彎加強筋是指在零件長邊邊緣增加短折彎這種物理補強結(jié)構(gòu)的方式。折彎加強筋的作用是通過物理補強來增加零件的抗拉強度與抗扭強度，從而增加零件傳送過程中的穩(wěn)定程度，最后以達(dá)到減小零件傳送過程中抖動程度的目的（圖6）。

圖6 折彎加強筋

⑵凸包加強筋。

凸包加強筋（凸臺加強筋）是指在零件凸包（凸臺）上添加的物理補強結(jié)構(gòu)。凸包加強筋（凸臺加強筋）也是通過物理補強來增加零件的抗拉強度與抗扭強度，從而增加零件傳送過程中的穩(wěn)定程度，最后以達(dá)到減小零件傳送過程中抖動程度的目的。圖7 產(chǎn)品上增加凸包加強筋

圖8 料片四周增加凸包加強筋

零件表面增加凸包加強筋的方式一般有兩種。可以在產(chǎn)品設(shè)計階段，直接在產(chǎn)品上增加凸包加強筋（圖7），也可以在料片四周增加凸包加強筋（圖8）。在后面工序中，將增加的凸包加強筋按照廢料切除處理即可。


⑶生產(chǎn)工藝排布。

生產(chǎn)工藝排布的不同，零件的力學(xué)性能也不同，對零件在傳送過程中的抖動程度也有較大影響。如果沖孔工序過度集中，會造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致零件扭曲，從而使零件表面平整度降低，導(dǎo)致機械手爪上的真空吸盤吸力不均衡，零件在傳送過程中發(fā)生抖動。

圖9 面板沖孔

圖10 改進(jìn)后沖孔工序

如果將其分為兩個工序（圖10），生產(chǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力會明顯減小，零件強度也會較大提升。