柔性自动化加工技术在模具零件加工中的研究与应用

摘 要：自动化加工技术已在汽车、家电等产品制造领域等得到广泛应用，尤其在大批量制造上创造了非常大的经济效益。在发达国家自动化加工技术已得到不断应用与推广，也垄断了该领域的前沿技术。自动化加工生产线是制造行业先进生产力的代表，它具备高质量、高效率等特点。通过研究和应用柔性自动化加工技术能够实现个性化零件加工制造的自动化，而模具零件基本属于个性化定制产品，形状复杂，精度要求高，实现加工自动化非常困难。因此，模具零件自动化加工已成为自动化领域的重大研究课题。基于此，本文对柔性自动化加工技术在模具零件加工中的应用进行了详细地分析与探究。

关键词：柔性自动化加工技术；模具零件加工；应用

1 引言

近年来，市场竞争日趋激烈、市场需求的多变和不可预测性迫使企业寻求“快速”“集成”和“智能”的制造系统以替代传统的制造系统，以期达到快速适应市场需求变化的目的，提高企业核心竞争力，柔性制造技术正逐步得到国内外广泛的认可并有着良好的发展趋势。所谓“柔性”，即灵活性，是制造设备或系统应付各种可能变化或新情况的“应变”能力，涉及设备柔性、工艺柔性、产品柔性、维护柔性、生产能力柔性、扩展柔性、运行柔性等，能够在较短的开发周期内生产出较高质量要求的不同产品，柔性制造技术的这种高效、灵活的特点使其成为制造业的主要发展趋势和面向21世纪的先进生产模式。

2 柔性自动化加工技术的优势

（1）可以做到占地面积少、使用设备少、投资省的情况下实现混流生产，提高企业的经济效益；（2）柔性生产线设计利用率高，可以适应市场需求，加工多品种产品，基本无停工损失；（3）柔性制造技术生产线融合了先进的数控设备技术、集成加工技术、复合加工技术、监控检测技术、刀具技术等，满足了质量要求高、可靠性要求高、自动化要求高、加工效率要求高的需求；（4）适应市场需求，新产品的开发时间缩短，能够根据市场需求进行快速的转产；（5）高效的物流及生产效率。减少了工厂内零部件的库存数，大大的降低了生产成本；（6）自动化的应用，减少了工人的数量，减轻了工人的劳动强度。

3 柔性制造系统的发展概况

柔性制造技术，一方面用系统满足新产品要求的程度来衡量，也就是系统适应外部变化的调控能力；另一方面用存在干扰因素的情况下系统生产率与没有干扰因素的情况下系统生产率之比来衡量，是系统感应内部变化的能力。“柔性”是相对于“刚性”而言的，“刚性”生产线生产率高，设备利用率高，单件产品成本低，但加工品种单一，不能实现多品种中小批量的生产。随着市场需求的变化，适应市场动态变化的多品种中小批量生产逐渐替代了单一品种批量生产，一条生产线的生存能力和竞争能力取决于它能否在很短的开发周期内生产出高质量、低成本的不同品种产品的能力。1986年，我国第一个FMS投入运行，用于加工伺服电机零件。之后，郑州纺织机械厂、天津减速机总厂等引进或研制了一些FMS。但策划不充分、技术不成熟及相关研究及技术的滞后，导致这些系统大多没能发挥柔性化作用。20世纪末至今，随着国内企业实力的增强以及外国公司的大规模进入和生产设备的改善，柔性制造在我国工业特别是汽车工业发展较快。一汽集团通过在工序上增加机械手和自动化设备，在一定程度上实现了多品种的混线生产；一汽大众轿车变速器和离合器壳体生产线配备了具有CNC三坐标模块的组合机床，实现了柔性化生产，年产能力36万件；上海通用汽车公司在各大总成以及整车制造环节实现了柔性化生产，加快了产品的开发速度。

4 柔性自动化加工技术在模具零件加工中的应用

4.1 机器人系统

机器人系统被比作自动化加工线的“系统之手”，由机械手臂、伺服电机、传动装置等硬件和控制系统组成。它的功能包括快速将工件运输、安放到指定位置，更换主轴刀具等。主要类型有旋转机器人、旋转直线机器人、六自由度机器人等，机器人的类型影响自动化生产线的布局和加工工艺，如旋转机器人的设备布局按照以机器人为中心的环形布局，主要用于模具零件自动化电火花加工生产线；旋转直线机器人和六自由度机器人的设备布局以直线布局为主，主要用于石墨电极、模具零件的自动化切削加工生產线。

4.2 自动化软件管理系统

自动化软件管理系统被比作自动化加工线的“系统大脑”，是管理自动化加工生产线信息流和物流的自动化软件系统。系统对加工工件实时跟踪，通过智能芯片识别系统进行数据交换、信息共享。通过软件接口与其他信息化系统互连互通。同时，自动化软件管理系统负责发送自动化设备运行指令，控制自动化加工线的整个运行过程，如程序传输、机器人上下件、设备加工等。如果要实现模具零件的柔性自动化加工，不能只靠自动化装备制造商所提供的软件系统，更重要的是根据加工零件的特点，制定科学的自动化加工流程，对CAD、CAM、PLM、MES、自动化软件等系统进行二次开发，实现软件系统的无缝对接。

5 结束语

总之，将柔性自动化加工技术应用于模具零件加工中，在一定程度上有效提升模具加工的整体效率以及模具加工工艺水平，降低模具加工的废品率，将模具装配时间有效缩短，将零件加工精度有效提高。同时也使得机床操作工人大幅减少，减小人工成本。模具柔性自动化加工技术的研究与应用，在借鉴国外先进技术的前提下，结合加工零件特点，不断创新工艺和软硬件系统，提升模具企业的标准化、智能化、信息化、自动化水平，对于我国模具行业转型升级具有重要的指导意义。

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