某公司高效电机智能制造及生产技术改造设计.pdf

总第2 2 9 期2023年第7 期技术创新某公司高效电机智能制造及生产技术改造设计黄胜，张冠勇，陈土军（湖南化工职业技术学院，湖南株洲412 0 0 0)摘要：推进智能制造可在实现电机生产高质量化、高效率化的基础上，兼顾多规格、小批量的柔性化生产模式，帮助企业适应市场环境，满足生产需求。因此由传统制造模式向智能制造转变是电机制造发展的必然趋势。结合某公司实际情况，提出高效电机智能制造及生产技术改造设计，达到提质增效，为电机行业智能化改造、优化生产提供一定的参考价值。关键词：高效电机；智能制造；生产技术改造中图分类号：TM3050引言国际金融危机爆发后，世界制造业分工格局面临新的调整，中国制造业面临严峻挑战。我国制造业的规模已跃居世界第一,但制造业却大而不强-2。电机是制造业的核心产业之一，电机制造包含机加工、电工、冲压、装配、油漆等工艺,是典型的离散型制造。电机行业市场化程度高，存在生产工艺落后、制造效率低、自动化程度低等问题,其大而不强的特征也成为制造业的典型3。某公司作为中小型电机龙头企业，致力于促进电机行业创新发展和提质增效升级，同时公司存在效率低、自动化程度低、现有条件无法满足生产预期规模等问题,故对工厂进行智能制造及生产技术改造。1电机智能制造智能制造是一个大系统工程，要从产品、生产、模式、基础四个维度系统推进。其中,智能产品是主体，智能生产是主线，以用户为中心的产业模式变革是主题,以信息物理系统(cyber physical system,CPS)和工业互联网为基础4。某公司针对目前电机生产情况，拟分两期实施智能制造。1.1一期建立企业工艺体系和试验体系，以此为核心集成各大平台与系统。实现工艺数据和物料信息在研发平台与制造平台之间的无缝集成。实现试验方案与试验数据的全面数字化管控。统一三维设计软件，实现三维工艺；根据实际需要选择CAE仿真分析软件；建立PLM系统集中管理研发数据和信息。通过ERP系统（国产系统)和车间产供销一体化系统，实现对企业客户、供应链、财务和库存等信息集中管理。实现车间级生产计划自动排产、计划下达与完工管理。机床、夹具、机器人、物流、测量单元及所有的外收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 2基金项目：湖南省教育厅科学研究项目（2 2 C0903)第一作者简介：黄胜（19 8 6 一），男，湖南长沙人，硕士研究生，毕业于中南大学，高级工程师,研究方向为智能制造设计。现代工业经济和信息化Modern Industrial Economy and Informationization文献标识码：A部信号都通过独立的I0模块输出至总线控制系统，总线控制系统通过实时采集的信号，完成对所有的设备下达正确合理的指令，实现生产线的自动运行及监控，总线控制系统具备智能诊断功能和视频输出接口，系统设有自动和手动两种模式，方便设备调试，当其中某单台设备故障时，其他设备可以正常生产,系统配置有手动操作平台，每个单元的启动与急停等功能都可以在此平台上操作完成，有效地提高了设备的可操作性和安全性，使其复杂的生产管理过程变得简易化和可视化。实现产品全程质量信息跟踪，形成质量数据的完整记录，而且可以追溯产品生产流程中的物料供应商、操作者、加工设备、生产日期、检验数据等信息。各系统提供弹性配置和扩展性，以满足企业未来不断发展的需求。1.2二期智能制造终极目标是打造智能化制造工厂，实现电机全生命周期的智能化和数字化制造。其有四个维度，分别为业务流程管理层、数字化虚拟产品生命周期管理层（PLM）、物理资源管理层（ERP/MES）、数字化工厂层,如图1所示。电机生命周期订单设计工艺数字化虚拟产品生命周期管理（PLM）数字化设计数字化工艺以BOM为核心的数据模型图1智能制造维度图Total 229No.7,2023D0I:10.16525/ki.14-1362/n.2023.07.029文章编号：2 0 9 5-0 7 48(2 0 2 3)0 7-0 0 8 3-0 3数字化工作台数眠分析展示4.教摄统计资源管理（ERP)JMBOM工艺文件数字化展示数字化生产管控数字化质量管控数字化物流管控数振准MES数字化车间监控数据中心OH现数据采集条码摄像头DNC设备其他现代工业经济和信息化第13卷结合智能制造标准，研究虚拟仿真、工业互联网、多总线无缝集成、信息安全等关键技术，研发生产管理软件、工业通信网关、可编程逻辑控制单元、在线检测装备等核心软硬件，集成应用数控机床、机器人、虚拟现实、3D打印、传感与控制装置、智能物流、立体仓库等关键技术装备，实现融合研发设计（PLM）、制造执行（MES)、智能物流仓储（WES）、过程控制系统（PCS、D NC）、企业资源计划(ERP）在线检测、能效管理、远程维护为一体的智能制造新模式，最终建成拥有自主知识产权的集冲压、嵌线、机加工、绝缘系统、装配、油漆等多个关键工艺流程的电机制造数字化车间，并投人实际运营。2生产技术改造设计要点2.1压铸设计1)压铸工段新增两套全自动转子压铸生产单元，包含卧式冷室压铸机、自动给汤机械臂、工件自动装卸机器人，并配套一模多腔模具，主要针对中心高9 0以下的电机转子铸铝,提高压铸效率并减轻劳动强度。2)转子铁芯框放入到指定位置，由机器人抓取铁芯放人压铸模内，卧式压铸机合模后，给汤机倒铝液到压射室，卧式压铸机铸铝，开模后机器人进人抓取铝转子放到冷却水池中，同时喷雾机进入模具喷脱模剂，喷雾机退出后机器人重复以上动作。3)压铸工段新增保温炉和生物质化铝炉，采用生物质燃料节省成本。4)新增铸铝转子性能测试仪,有利于转子铸铝后质量检测，提高产品生产质量。5)在压铸机旁设置水池，解决铸铝转子脱壳问题。压铸工段布置如图2 所示。水池脱壳压铸机器人上铝水铸铝转子存放生物燃烧炉保温炉图2 压铸工段布置图2.2电工绕嵌设计针对电机产品中H80产量最大，设计一条电工绕嵌自动线如图3所示,其中自动插纸机1台，自动绕线机2 台，自动嵌线机1台，预整形机1台、中间整形机1台、双绑机1台、架机械手3套、皮带线3套、定位送料机器人2 套、试验机1台。工艺流程为：上料一插纸机绕线一嵌线端部预整行放隔相纸一中间整形机一接引线绑扎一最终整形试验。H80线体按照1min一台节拍,按照两班制，一年38 2 0 h，一天产量7 6 3台。嵌线机插纸机预整形6口物料车皮带线上料机器人桁架机械手绕线机绕线机图3H80电工绕嵌自动线自动插纸机功能之一是将定子绝缘纸按照设计要求自动插人定子槽中,功能之二是配套激光打印方式将产品信息二维码(或条形码)打印在定子铁芯端面上，这样每个定子有绕组铁芯将拥有独立的身份信息，这些信息可采用二维码(或条形码)扫码方式将生产过程中的进度、状态、检测数据通过MES系统与生产管理运营平台进行数据交互,采用可编程控制器作为设备的控制核心，定位采用伺服电机，配合定位送料机器人做到定位、插纸、转位、下传全自动化。全自动绕线机种采用多头联动设计，采用可编程控制器作为设备的控制核心，配合机械手、气动控制元件和执行附件来完成自动排线、自动缠脚、自动剪线、自动装卸骨架等功能，能够提高效率和生产量,并降低了对人工的依赖，促进生产品质稳定。全自动嵌线机包括机械传动系统、变频调速系统、PLC综合控制系统、触摸屏和模具，模具包括若干导齿和若干导条，导齿为凹槽形,导条固定在导齿的凹槽内。自动嵌线机自动化程度高，生产品质稳定，同时也大大降低了定子部件的生产成本。预整形是将定子线圈嵌人铁芯后端部的初步整形，可以实现定子端部的整齐和线圈位置的一致性，然后需要人工干预进行隔相纸的插人和固定，进入中间整形机再次整形,将隔相纸和线圈端部压制成一个整体、便于双（单)头绑线机进行精确的端部绑扎，最后进入精整形机将端部尺寸压至设计要求。针对产能需求批量较大的嵌整一体自动嵌线单元，对绕线、嵌线的环节增加物料定位抓取和送料机转子片叠装器人，实现工件的全自动化流转。2.3机加工设计2.3.1车转轴、转子加工单元电机转轴转子加工采用自动化加工单元，该单元不适应多品种小批量。本加工单元包括机器人自动上下料系统，电机转轴自动化加工单元、转轴压人转子等加工单元。该单元包括2 台机器人、1台伺服立式压机、1台数控外圆磨、1台数控铣床、3台数控车床、双绑机最终整形机试验皮带线皮带线中间整形桁架机械手桁架机械手接引线区2023年第7 期黄胜，等：某公司高效电机智能制造及生产技术改造设计851台自动送料平钻机及物料输送机构。该自动化加工单元具体示意如图4所示。物料输送机构数控数控外同服机器人车床2.3.2端盖自动化加工单元本自动化加工单元配置智能数控车床3台、六轴关节机器人1台、托盘升降式回转料仓1套、工件翻面模块3套、抽检模块3套、总控单元1套。机器人控制轴数为6 轴，最大水平工作半径为1250mm，最大夹持重量为50 kg，特别适合轻型零件的自动上下料应用。工件抓手模块由2 套气爪组成，布置在机器人的第六轴上，可同步完成上料与下料动作，上下料效率高，气爪为三指气爪,适合于盘类工件的抓取。毛坏料仓有16 个托盘，由链条带动循环。每个托盘可叠放高度为350 mm。托盘的定位精度2mm，单盘载荷能力为6 0 kg。提升机由电机、滚珠形丝杠驱动，在传感器的配合下保证机械手抓取毛坏位置恒定。在更换产品时，操作员只需把对应的限位柱调节到对应的位置即可，托盘的调节机构为行星齿轮,操作简单、方便、灵活性强等优点。Intelligent Manufacturing and Production Technology Transformation Design of a Companys(Hunan Institute of Chemical Technology,Zhuzhou Hunan 412000,China)Abstract:Promoting intelligent manufacturing can realize the high quality and high efficiency of motor production on the basis of takinginto account the flexible production mode of multiple specifications and small batches,helping enterprises to adapt to the marketenvironment and meet production needs.Therefore,the change from traditional manufacturing mode to intelligent manufacturing is theinevitable trend of motor manufacturing development.This paper combines the actual situation of a company and proposes the design ofintelligent manufacturing and production technology transformation of high-efficiency motors to achieve quality and efficiency improvement,providing some reference value for the intelligent transformation and production optimization of the motor industry.Key words:high-efficiency motor;intelligent manufacturing;production technology transformation(上接第 6 2 页)4结语临朐县作为潍坊市农业和畜牧业的重点县，立足本县特色优势，抢抓当前发展机遇，找准补齐短板，以Analysis of the Current Development of the Prefabricated Vegetable Industry in Linqu County(Linqu County Industrial Technology Service Centre,Weifang Shandong 262600,China)Abstract:By analysing the basis of the development of the prefabricated vegetable industry in Linqu County,we analyse the shortcomingsof the industry and put forward countermeasures and suggestions for the next step of development.The development of the prefabricatedvegetable industry is a necessary path for the current agricultural and animal husbandry industries,and is an important direction for thedownstream extension of the industrial chain of the agricultural and animal husbandry industries.This year,the prefabricated vegetableindustry was written into the Central Document No.1 for the first time,becoming a new track for Chinas economic and socialdevelopment.Key words:prepared vegetables;industrial development;industrial analysis3结语本设计按照整体规划、分步实施的原则，充分考物料输送机构数控数控圆磨床压机图4转轴、转子自动化加工单元Huang Sheng,Zhang Guangyong,Chen Tujun数控铣床车床自动送料车床平钻机机器人High-Efficiency MotorNiu Sen虑企业现有生产条件与环境，尽量减少或避免工艺调整对当前生产所造成的影响,稳步推进智能制造和生产技术改造。经过一期改造后,生产效率和自动化程度得到提升、“机器代人”得以实现、满足市场的个性化需求、产品和技术更新加速、公司的生产成本得到大幅降低，取得了较好的生产和经济效果,为二期实现智能制造打下坚实的基础。该项目成功入选了工信部智能制造综合标准化与新模式应用项目。本设计方案为电机行业智能化改造、优化生产提供一定的参考价值。参考文献【1】周济.智能制造是“中国制造2 0 2 5 主攻方向J.企业观察家，2019(11):54-55.2赵传武.智能制造研究热点及趋势分析J.内燃机与配件，2 0 2 0(7):232-234.3阎阅，尤德，马四松.电机智能制造信息化平台J.电机与控制应用,2 0 17(12):119-12 5.4蒋桂平，赖显渺，凌维生.中国制造2 0 2 5与工业4.0 的必然性分析J.装备制造技术，2 0 2 1(10)：18 5-18 7.(编辑：白龙)预制菜产业高质量发展助推全县工业经济持续健康快速增长，具有重要意义。(编辑：赵婧）