星期一, 5月 16

    智能模具电极自动化加工与精密检测系统, 牛掰掰!

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    ■王力弘/ 德义先创精密机械科技

    前言

    有“工业之母”称号的模具是工业生产的基础工具与 装备,根据据统计75%的粗加工工业的产品零件以及 50%的精加工零件都必须依靠模具成型。看看您的周 遭,我们生活中随处可见的各类商品大都是从五花八门 的模具及成型生产演变而来,非常不可思议。
    ​近年来,随着汽车工业、电子信息、家电、建材及机械 等行业的高速发展,中国模具产业也跟著进入了发展快 速道路。根据中商产业研究院发布的《2017-2022年中 国模具市场前景调查及投资机会研究报告》预测,2018 年中国模具行业销售总额将超过2,000亿元。不过值得 留意的是,以精密、复杂、长壽命及大型为主的高档模 具目前仍有很大一部分是依赖进口,这为模具制造商们 留下了一些思考空间。
    高档模具究竟离“中国制造”有多远?通常这些高档模 具结构复杂,为了保证其壽命,其制造精度要求极其苛
    刻,加工工艺在经过铣削加工后都必须进行电火花加 工,才能达标。在模俱生产过程中,一个影响模具精 度的关键元素-电极(也被称为铜公)。电极一般在 加工中心加工完毕后会被移入火花机进行放电,除了 模具本身的加工误差之外,电极也会出现尺寸误差和 中心偏移的问题,因此在放电加工之前,检测电极的 精度和中心偏移量也变得十分重要。

    图 1: 电极生产管理需求与痛点

    智能模具自动化加工生产线

    模具企业几乎每天都被紧张的交期频繁的设计更改, 高精度的加工要求和工人的高流行性所困扰,许多企 业的高层都在思考同样的问题,如何做到加工制造车 间全自动化。
    将模具的电极加工、量测补正及放电加工三种工艺整 合到一起,并结合后道检测、清洗工艺,形成一个具 有全套工艺的模具电级加工系统。此系统采用新型的
    生产模式,通过生产管理系统进行实时监控与管理, 操作者只要完成任务的设定,系统即可实现24小时 的无人化自动生产。
    生产管理系统通过电极夹具上安装的RFID芯片完成 产品的生产监控,旋转料架安装有RFID读写器,电 极毛坯由操作人员随机放入电极料架,系统将自动识 別电极编号及状态。获得零件信息后由生产管理系统 发出的指令,生产线中各设备完成相应的工艺过程。
    工序之间的物料转运通过机器人来实现,机器人配有 零点快换握爪可以完成对模电极的夹持,满足最大重 量为10KG的模俱生产,如连接件模具、手机配件模 具、端子模具等。所配置的紧凑型导轨采用拖链中置 的方式,有效行程可以定点旋转及透过精密滑台,最 长距离可以达20米。不过紧凑的布局的机器人单元 可为大部分中小型客户提供高性价比的模具机加工及 放电解决方案。

    电极全尺寸的测量专家

    电极由于数量众多、形状各异及检测程序耗时耗力等 问题无疑为高效生产置了障碍,而如何正确打开电极 的自动化检测方式?答案就是:需要一个直接在生产 现场的随线自动化测量。
    您可以想像一下的场景–机械手听从MES所发 出的指令从摆放整齐的电极料库中进行拾取,旋即放 置到检测定位工装上,再通过一台车间型坐标测量机 进行电极自动测量。过程中每一环的信息都会被记 录,测量结果反馈给火花机或加工中心实现自动路径 修正等等与测量系统形成一个闭环循环体系。该电极 自动化检测单元完全能够跟上前端加工中心等设备的 加工节拍,如此,以往传统低效与繁琐的电极加工及 检测就被彻底颠覆了。
    其自动化检测的创新关键点包括:首先,将用户的测 量室搬到生产现场无缝集成到产线,避免耗时费力的 运输与等待;同时运用机械手自动化及更换握爪功能, 满足生产线多产品快速切换生产节拍,用于抓取不同 种类的电极,提高零件加工和检测效率;并实时监控 反馈加工质量,使制造过程和质量更加可靠。

     

    图 2: 整个模具生产的环节会经过三道不同的工序:加工中心加工模具和电极 > 三坐标测量机检测工件及电极的预调 > 电火花机放电加工模具

    1个检测单元,实现8个自动化

    在全面拥抱工业4.0的新时代中,我们更享受於智能 化与自动化带来的便捷,并通过灵活运用大数据实现 精準生产。像这样一个模具及电极的自动化加工、检 测单元,究竟自动化程度有多厉害?下列的每一项都 非常井然有序,百分百的防止不良品备制造出来而流 向下一工位,大大影响模具质量:
    1.RFID自动识別:智能识別电极、工件身份信息及料 架位置信息
    2.自动生成测量程序:根据3D模型在手动或自动选 择测量点,系统自动生成测量程序
    3.自动化上下料:系统集成机械手自动上下料至加工 中心、火花机、坐标测量机
    4.自动化零件测量:加工完成后,上料至三坐标测量 机,自动调用对应测量程序并完成测量
    5.自动刀具预调:三坐标测量机自动输出电极偏心, 火花机根据电极偏心量自动优化路径
    6.测量设备无缝集成到产线:坐标测量机直接嵌入於 生产流水线,实现在线自动化测量
    7.自动分拣:根据检测结果自动进行合格、不合格产 品分拣
    8.自动安全检查:机械手在上下料和装夹过程中都会 进行自动安全检查 老一辈模具人往往是靠历史在做模具,过分相信惯性 与经验判断,在不重视流程、标准及数据化的科学管 理方法情况下,有一种脚步跟不上竞争力与发展的沉 重感。

    模具厂在重视工艺技术的同时,更加重视智能制造 (Smart​Manufacturing)与数据经济(DT​economy)的 发展。知识经济时代了,您或企业还在用老思想在制 造模具吗?
    联络人:王力弘总经理 邮箱:sales@hlwtech.com 网址:www.hlwtech.com■

      图 3: 越来越多的模具企业开始投资于自动化领域,自动化模式生产率高、实现持久不变的产品质量和过程的可靠性

    图 4: 模具制造测量解决方案

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