Виробництво автомобільних деталей: тематичне дослідження ефективного складання з використанням тривісного серворобота

Виробництво автомобільних деталей: тематичне дослідження ефективного складання з використанням тривісного серворобота

Спочатку вступ: Больові точки та рішення при складанні автомобільних деталей

Як основа автомобільної промисловості, виробництво автомобільних деталей ставить суворі вимоги до точності, ефективності та стабільності процесу складання. Допуски складання блоку двигуна повинні контролюватися в межах ±0,02 мм, а цикли складання коробки передач повинні відповідати виробничим вимогам, що перевищують 30 одиниць за хвилину. Ручне складання не лише стикається з проблемами ефективності, спричиненими коливаннями рівня кваліфікації та одноманітною роботою, але й намагається задовольнити унікальні вимоги антистатичного та безмасляного складання електронних компонентів в еру нових енергетичних транспортних засобів.

Завдяки своїм основним перевагам «високоточне позиціонування + висока швидкість відгуку + гнучка адаптивність», тривісні сервороботи стали ключовим обладнанням для вирішення цих проблемних питань. У цій статті буде проаналізовано, як вони досягають проривів як в ефективності, так і в якості, на основі трьох типових випадків складання автомобільних деталей.

Придатність сервороботів другої та третьої осей для складання автомобільних деталей

Перш ніж заглиблюватися в тематичні дослідження, важливо чітко визначити ключові області, де їхні технічні характеристики відповідають вимогам галузі:

Точне узгодження: використання японського серводвигуна Panasonic та кулькового гвинтового приводу, робот досягає повторюваності ±0,01 мм, що відповідає вимогам до пресування та складання прецизійних компонентів, таких як підшипники та шестерні.

Перевага швидкості: Максимальна швидкість без навантаження досягає 1,2 м/с, з часом розгону ≤0,3 с, що відповідає безперервному циклу складання після штампування та лиття під тиском.

Гнучке налаштування: програми складання можна швидко перемикати за допомогою Підвіска для навчання, що підтримує інтеграцію 3-5 різних моделей компонентів (наприклад, напрямних клапанів для двигунів різного об'єму) на одній виробничій лінії.

Екологічна сумісність: Ступінь захисту IP65 витримує масляне середовище моторного цеху, а додатковий антистатичний зап'ястний вузол відповідає вимогам до складання автомобільних електронних компонентів.

По-третє, поглиблений аналіз трьох типових прикладів складання

Випадок 1: Автоматизоване складання кришок підшипників блоку циліндрів двигуна (німецький постачальник Tier 1)
1. Передумови проекту
Оригінальна модель складання клієнта «дві особи + простий пневматичний інструмент» мала три ключові проблемні моменти: ① Нестабільний момент затягування болтів кришки підшипника (діапазон коливань ±5 Н·м), що призводило до рівня шуму двигуна 1,2%; ② Ручне переміщення блоку циліндрів (кожен вагою 35 кг) було схильним до ударів та зіткнень, що призводило до рівня браку 0,8%; ③ Виробнича потужність за одну зміну становила лише 800 одиниць, що не дозволяло виконати вимогу виробника оригінального обладнання щодо поставок 1200 одиниць/зміну.
2. Тривісний серворобот Рішення
Конфігурація обладнання: хід по осі X 1800 мм, по осі Y 800 мм, по осі Z 600 мм, оснащений електричною викруткою з регульованим крутним моментом та вакуумним присоском;
Оптимізація процесу складання:
The Робот Наспозиціонування за допомогою візуального зображення для захоплення корпусу циліндра та транспортування його до складальної станції (точність позиціонування ±0,02 мм);
Електрична викрутка з приводом від осі Z затягує болти у три етапи відповідно до попередньо встановленої програми (попереднє затягування 5 Н·м → повторне затягування 18 Н·м → остаточне затягування 25 Н·м), забезпечуючи зворотний зв'язок щодо даних крутного моменту в режимі реального часу;
Після складання площинність кришки підшипника перевіряється автоматично, а дефектні вироби автоматично бракуються.

3. Результати впровадження
Коливання моменту затягування болтів зменшилося до ±0,5 Н·м, а рівень шуму двигуна зменшився до 0,15%;
Пошкодження від зіткнень Zhi було усунено, а рівень браку зменшився до 0,03%;
Виробнича потужність за одну зміну зросла до 1350 одиниць, а витрати на оплату праці скоротилися на 60%.

Випадок 2: Збірка кульових шарнірів поворотних кулаків для шасі транспортних засобів New Energy (допоміжне підприємство виробника транспортних засобів New Energy)
1. Передумови проекту
Як компонент безпеки, кульовий шарнір поворотного кулака вимагає інтегрованого процесу: «запресування кульового штифта + складання пилозахисної кришки + випробування крутного моменту». Існуючий ручний процес мав такі проблеми: ① Неточне керування зусиллям пресування (схильне до пошкоджень через надлишковий тиск або розхитування через знижений тиск); ② Вузол пилозахисної кришки був схильний до зморшок, що призводило до поганої водонепроникності; та ③ Дані випробувань не можна було відстежити, що не відповідало вимогам сертифікації IATF16949. 2. Тривісний сервопривід Робот Срішення
Конфігурація ядра: оснащена датчиком тиску (точність ±1 Н) та модулем складання з контролем сили, а також спеціалізованим розширювальним кріпленням для пилозахисної кришки.
Ключові технологічні прориви:
Моніторинг кривої залежності тиску від переміщення в режимі реального часу під час процесу пресування, негайне вимкнення машини, якщо крива відхиляється від стандартного діапазону (наприклад, раптове падіння).
Вісь Z використовує гнучкий режим керування зусиллям, застосовуючи постійний тиск 50 Н до пилозахисної кришки, забезпечуючи бездоганну посадку.
Дані складання (сила пресування, крутний момент і час) автоматично завантажуються до системи MES, генеруючи унікальний код відстеження.
3. Результати впровадження
Коефіцієнт браку прес-фітингів знизився з 2,3% до 0,08%, а коефіцієнт успішного проходження випробування на герметичність пилозахисної кришки досяг 100%.
Досягнуто повної відстежуваності даних процесу, успішно пройшовши аудит IATF16949 виробника оригінального обладнання.
Кількість людей на одному робочому місці зменшилася з трьох до одного, що збільшило ефективність на душу населення на 220%.

Випадок 3: Точне встановлення корпусів автомобільних датчиків (компанія з виробництва автомобільної електроніки)
1. Передумови проекту
Корпус датчика складається з пластикової основи та металевого екрану. Для складання потрібен був зазор 0,05 мм та відсутність подряпин на контакті (вимога щодо обробки поверхні: Ra ≤ 0,8 мкм). Ручне складання, через забруднення рук олією та нерівномірний тиск, призвело до високого рівня браку в 3,5% і не змогло задовольнити щоденну виробничу потужність у 20 000 одиниць.

2. Рішення з тривісним сервороботом

Індивідуальний дизайн: Використовується легкий кронштейн з вуглецевого волокна (зменшення ваги на 40%), оснащений силіконовим вакуумним чашечкою та системою візуального наведення на кінці.

Логіка складання:

Система зору визначає отвори для позиціонування корпусу та спрямовує робота для точного захоплення (час позиціонування ≤ 0,2 с).

Використовується стратегія «спочатку наведення, потім прилягання», коли вісь Z рухається вниз з низькою швидкістю 0,1 м/с, щоб забезпечити надійне кріплення щита до основи.

Після складання для перевірки зазорів та поверхневих подряпин використовується лазерний профілометр. 3. Результати впровадження
Коефіцієнт проходження спарювання досяг 99,92%, а коефіцієнт дефектів поверхні у вигляді подряпин знизився до 0,05%.
Час циклу складання збільшено до 0,8 с/комплект, із середньою добовою виробничою потужністю 21 600 комплектів.
Завдяки скороченню процесу знежирення та очищення, вартість одного комплекту зменшилася на 0,8 юаня.

По-четверте, визначення основної цінності тривісних сервороботів

Як показано у вищезазначених випадках, їхня цінність у складанні автомобільних деталей виходить за рамки простої заміни ручної праці. Швидше, вони досягають трикутної оптимізації «ефективності, якості та вартості»:

Підвищення ефективності: завдяки «високошвидкісному руху + інтеграції процесів» продуктивність окремих станцій зростає в середньому на 80–150 %, що відповідає вимогам автовиробників щодо своєчасної доставки.

Забезпечення якості: Замінивши «залежність від досвіду» на «контроль, що керується даними», рівень дефектів у ключових процесах загалом знижується до рівня нижче 0,1%, що відповідає стандартам якості рівня PPM в автомобільній промисловості.

Оптимізація витрат: Окрім безпосереднього зниження витрат на оплату праці, прихована економія коштів також досягається за рахунок зменшення кількості браку та скорочення часу введення в експлуатацію (скорочення часу переналаштування з 4 годин до 15 хвилин). Термін окупності інвестицій зазвичай становить 12-18 місяців.

По-п'яте, рекомендації щодо вибору та впровадження

Вибирайте компоненти на основі характеристик компонентів:
Прецизійні механічні компоненти (такі як підшипники): віддавайте перевагу конфігураціям зі зворотним зв'язком по крутному моменту/тиску.
Великі, важкі компоненти (такі як циліндри): Потрібні серводвигуни з високим навантаженням (рекомендовано ≥500 Вт).
Електронні компоненти: Потрібні антистатичні модулі та кінцеві ефектори чистого класу.
Зосередьтеся на інтеграції виробничої лінії: рекомендується інтеграція з MES та системами візуального контролю для досягнення замкнутого циклу «складання-перевірка-відстеження».
Забезпечте гнучкість: оберіть модель із розширюваними осями (з підтримкою оновлення до чотирьох/п'яти осей) для розміщення в майбутніх версіях продукту.

По-шосте, висновок

На тлі переходу автомобільної промисловості до електрифікації, інтелекту та полегшення, тривісні сервороботи еволюціонували від додаткового обладнання до необхідних функцій. Незалежно від того, чи збирають вони двигуни для традиційних транспортних засобів, що працюють на паливі, чи інтегрують електронні компоненти для транспортних засобів на нових джерелах енергії, вони змінюють межі ефективності виробництва компонентів з точністю та ефективністю.