赵振亚 蔺文刚

（甘肃交通职业技术学院，甘肃 兰州 730037）

物流作业贯穿与生产过程的各个环节，高效的物流作业对生产过程具有至关重要的影响，随着生产过程的自动化和信息化程度的提高，我国制造企业生产物流正逐步向现代化生产物流方向前进。但我国生产物流虽然仍然存在很多问题, 比如：物流基础设施落后、库存管理水平不高、生产物流管理分散化等等。这些问题都会影响到企业的效益和物流的效率。

当前，中国汽车零部件制造行业发展正处于一个新的发展阶段上，如“特斯拉上海超级工厂”之类的高集成化智能生产工厂收到了越来越多企业的关注。在全球化的背景下,汽车零部件生产制造企业的人力成本剧增，传统简单机械与人工配合的生产方式已经无法满足市场对高品质、大数量的产品需求。生产物流单元的智能化改造升级和智能制造单元的大量应用，可以在保证生产的高质量下，大大减少人力成本和不必要的开支，同时对生产单位的生产管理水平和产业数字化水平有显著提升效果。

实际的轮毂加工生产中，所涉及的模块较多，往往生产场地的布局搭建并不合理，只是在先行搭建后根据生产过程中出现的问题及需求再进行调试，这就导致了智能制造系统的各模块间并不能更好发挥出自身作用且物料传递之间不能进行高效的配合，从而使由人工转至机械生产提升的工作效率并不理想。通过仿真软件对轮毂机械加工系统进行模拟搭建，选取合适的方案。之后根据生产需求进行生产物流仿真，以此优化生产步骤，为系统编程提供最佳方案。

1 软件选取

RobotArt 是一款机器人离线编程软件，操作较为简单，与RobotStudio 不同的是它支持全球大部分知名品牌机器人的编程操作以及运动轨迹生成，其中包块智能制造单元中的ABB 工业机器人。RobotArt 还支持切割焊接、去除毛刺、数控加工等多种工艺包，能够更好的满足轮毂生产虚拟仿真的需要。

RobotArt 有着较为庞大的模型库，其中就有智能制造单元的各模块模型，不用用户自己进行模型设计。另外软件能够自动识别搜索模型的点、线、面，可通过三维球对模型进行拖拽，自动捕捉模型的动作落点，能够更为方便进行模型的搭建组装。

2 生产流程

轮毂的生产流程是将轮毂毛胚从仓库取出后须经制造加工、打磨抛光、智能检测、分拣入位等工序得到最终成品，生产流程如图1 所示。

图1 生产流程图

仓库取料：机器人按照编号将轮毂毛胚从仓储区取出，准备进行一系列的操作加工。

智能检测：a.检测轮毂零件是否合格，合格将进行机械加工，不合格归仓处理。b.加工后的轮毂送入智能视觉检测区域对轮毂编号进行识别与检测，根据检测结果判定是否合格。

数控加工：机器人将轮毂毛胚送入CNC 加工单元中，CNC 加工单元用铣刀在毛胚表面加工汽车标识。

打磨抛光：加工后的毛胚将被送入打磨区域，机器人切换打磨工具对毛胚表面进行进一步精加工，去除毛刺，进行抛光，并将加工后的碎屑清理。

分拣入位：经检测的轮毂，合格产品将进入分拣区域。不合格产品再次送回仓储区。

通过虚拟三维球对模块模型进行拖拽操作。根据实际生产流程和场地范围进行对各模块进行布置拼装，搭建时需考虑模块间的功能能配合及执行机构的动作范围，以此确定最终拼装方案，拼装效果如图2 所示。

图2 仿真模块拼装最终效果图

3 流程设置

根据轮毂的生产要求在RobotArt 软件中进行生产及物流流程虚拟仿真，为实际的系统编程提供正确方案。

3.1 执行机构动作

3.1.1 执行模块平移滑台移动虚拟仿真

RobotArt 软件中的工业机器人可通过执行单元的平移滑台进行移动，调整机器人姿态,添加过渡点。在机器人处添加点，如图3 所示设置对发送信号动作事；在平移滑台处添加点，设置对应的等待信号仿真事件。

图3 机器人发送信号仿真事件设置

根据需要移动平移滑台位置，在平移滑台处添加点，设置对发送信号仿真事件；在机器人处添加点，设置对应的等待信号仿真事件，机器人完成移动。

3.1.2 快换工具的拾取/放回虚拟仿真

在轮毂生产流程的虚拟仿真中的相应步骤对工业机器人与工具单元进行编程操作。使机器人安装合适工具以此进行相应的抓取、打磨等操作。

工具安装：调整机器人姿态，在机器人处添加点，设置对工具模块中所需工具的“安装（生成轨迹）”动作事件，使工具安装到机器人的第六轴法兰端。

工具卸载：调整机器人姿态，在机器人处添加点，设置对工具模块中所需工具的“卸载（生成轨迹）”动作事件，卸载机器人所安装工具。

3.1.3 轮毂零件的抓取与放开

调整机器人姿态,将工具与轮毂零件表面贴合，在机器人处添加点,设置抓取工具对零件的抓取动作事件,机器人完成对轮毂零件的抓取动作。

调整机器人姿态，将轮毂零件放入相应位置,在机器人处添加点，设置抓取工具对零件的放开动作事件,机器人完成对轮毂零件的放开动作。

3.2 仓储取料工艺模拟

如果托盘中存在轮毂零件，需要零件随托盘一同动作时，则应在根据需要添加托盘推出/收回动作事件前添加托盘对轮毂零件的抓取/放开动作事件。

调整机器人姿态，在机器人处添加点，设置使仓储模块可以将指定的托盘推出动作的自定义事件。在托盘对轮毂零件执行“放开”事件后，机器人才可对轮毂零件执行“拾取”动作。设置抓取工具对零件的抓取动作事件，对轮毂零件的放回应设置抓取工具对零件的放回动作事件。设置使仓储模块可以将指定的托盘收回动作的自定义事件。完成仓储模块中轮毂零件的拾取/放回虚拟仿真。

3.3 打磨加工工艺模拟

3.3.1 加工工艺模拟

在轮毂生产流程的虚拟仿真中的相应步骤对加工模块进行编程操控。使机器人配合加工模块完成轮毂的上料下料动作。

调整机器人姿态，在机器人处添加点，设置加工模块前门的打开动作的自定义事件。将轮毂零件放入加工模块夹具处，在机器人处设置抓取工具对零件的放开动作事件。设置加工模块的夹具加紧动作的自定义事件。设置加工模块的前门的关闭动作的自定义事件。在机器人处添加点，设置等待三秒的自定义事件，模拟数控机床加工。设置加工模块的夹具松开动作的自定义事件；设置加工模块的前门的打开动作的自定义事件。设置抓取工具对零件的抓取动作事件。设置加工模块的前门的关闭动作的自定义事件。完成加工模块中轮毂零件的加工操作虚拟仿真。

3.3.2 打磨工艺模拟

在轮毂生产流程的虚拟仿真中的相应步骤对打磨模块进行编程操控，使机器人配合打磨模块完成对轮毂零件的打磨、反转和清理残渣的动作。设置抓取工具对零件的放开动作事件。调整机器人姿态，打磨工具移至轮毂零件表面，机器人处添加点，根据打磨要求添加打磨运动轨迹。设置打磨模块的转位夹具逆时针旋转动作的自定义事件；将轮毂反转到翻转工位。

在机器人处添加点，设置转位夹具对轮毂零件的放开动作事件。抓取工具移至轮毂零件表面，设置抓取工具对零件的抓取动作事件。将轮毂零件移至吹气处，在机器人处添加点，根据吹气要求添加运动轨迹。完成打磨模块中轮毂零件的加工操作虚拟仿真。

3.4 检测与分拣入位工艺模拟

3.4.1 检测工艺模拟

在轮毂生产流程的虚拟仿真中的相应步骤对打磨模块进行编程操控，使机器人配合检测模块完成对轮毂零件的检测。

调整机器人姿态，将轮毂零件移至检测模块的智能视觉相机正上方合适位置，在机器人处添加点，设置等待一秒的自定义事件（模拟检测模块进行视觉检测）。完成视觉检测虚拟仿真。

3.4.2 分拣工艺模拟

在轮毂生产流程的虚拟仿真中的相应步骤对分拣模块进行编程操控，使机器人配合分拣模块完成对轮毂零件的分拣操作。

调整机器人姿态，将轮毂零件放至分拣模块放料位置，在机器人处添加点，设置抓取工具对零件的放开动作事件。在机器人处添加点，添加发送事件；在轮毂处添加相应等待事件。

调整机器人姿态，使其返回安全位置。

沿传送带移动轮毂并在关键点插入点进行轨迹生成。

4 仿真运行

4.1 工件抓取

仿真开始后，机器人沿滑轨移动，由滑轨中部向右移动至工具模块前，准备进行抓取工具的安装。机器人将法兰轴贴合吸盘工具表面进行安装并将其取出,如图4（a）（b）所示。

如图4（c）所示，仓储单元六号位将轮毂零件与托盘一起弹出，如图4（d）机器人将抓取工具吸盘贴合弹出6 号仓储位的轮毂零件表面，抓取轮毂零件。

图4 机器人抓取工件

4.2 加工打磨

如图5（a）所示，加工单元将前安全门打开，机器人将轮毂零件放入加工模块夹具处，前安全门关闭并在三秒后打开，机器人取出轮毂零件。如图5（b）所示，机器人将轮毂零件放入打磨单元中打磨工位处，随后机器人换取打磨工具，将打磨工具沿轮毂表面外侧运行一周模拟打磨动作。

图5 加工打磨

4.3 检测分拣

如图6（a）所示，机器人抓取轮毂零件移动至检测模块摄像头上方，完成检测模拟。机器人将轮毂零件放至传送带起始处，轮毂零件沿传送带运动，到达1 号分拣位处，1 号位横挡板下降挡住轮毂零件，上推板将轮毂零件推入分拣位，下推板将轮毂零件推入分拣位最终位置，完成分拣入库动作模拟,如图6（b）所示。

图6 检测分拣

5 结论

本文同通过对汽车轮毂零件生产物流过程的分析出发，首先对轮毂机械加工自动化生产模式中存在的问题进行分析，然后针对这些问题进行项目设计介绍，将通过三维仿真软件及人机界面制作软件进行是生产流程的仿真，取料、加工、打磨抛光、智能检测、分拣和入库等流程。实现对信息化生产物流过程的管控，对设备的场外操作及设备状态的场外监控功能要求。