学文网【摘 要】本文以通过自动化设计的实践过程对自动化设计做以简述，叙述了自动化设计的大致设计过程，设计过程中需要准备、注意的事项。
【关键词】自动化；装配线；设计
0.前言
近些年随着我国公民生活水平的不断提高，人们的消费水平也在不断提高，这也增长了人们对汽车、家电等工业制成品的需求。而同样经济危机也同样在影响着人们的消费行为，促使现代工业改变传统的粗放型生产模式，而取代的则是自动化高效率的精益生产方式。现代的自动化生产方式不但提高了生产效率，也节约了人力成本，改善了劳动条件。现代精益生产、工业机器人以及电子控制技术的高端结合也促使了自动化控制技术更好的工业生产中展开。本文则通过实例简要介绍自动化生产线的设计过程，并对设计过程中可能产生的问题进行举例，分析，解决。
自动化生产线多以全自动、半自动的形式体现，半自动化生产线会将一部分机器难以胜任或从成本上考虑并不经济的的操作由人工代替。以下对自动化生产线设计做以简要描述。
1.熟悉产品的生产工艺
熟知产品生产工艺才能更好的依据产品的特点、特殊性来设计生产线，同时生产工艺也是一个产品装配过程的完整体现，通常生产工艺会对产品生产过程中的每一步进行详细要求，说明，并规定相应的合格标准。因此熟知产品的生产工艺是设计前必做的准备。生产工艺多以工艺指导书的形式体现。
2.自动化生产线节拍分析
明确产品的生产节拍，并对生产线各工位进行节拍分析。产品的生产节拍决定产品的产量，生产线的效率是指生产线单位时间内生产出成品或半成品的时间，它是一个生产线验收合格的重要指标。需要对各个工位进行节拍分析，整合小节拍工位，消除瓶颈工位，减少不必要的操作。生产节拍是由工艺操作时间和辅助作业时间二者组成，首先要计算生产线的平衡率，公式为：
线体平衡率=（所有工序节拍之和×100%）/（瓶颈工序节拍×人员）
=（65+24+58+51.5+58.3+52.3+39.6+62+64.6+66.1）/10/66.1
=81.9%
其次确定生产线节拍，因为自动化装配生产线中节拍最长的工位限制其他工位的运行，因此一个生产线的生产节拍就是运行时间最长的工位节拍。设计过程中需要考虑最长节拍工位能否缩短运行时间，减少节拍瓶颈，尽量使各个工位的运行节拍保持均衡。
3.确定产品的设计方案
通过多个方案对比，寻找最优方案，要求方案简单易用，易于实现，尽可能少的人工操作，并在满足所有功能工况的前提下考虑成本、效率。确定方案后进行生产线的三维模型设计，绘制二维工程***。
（1）根据产品的结构形式来确定生产线的传送方式及零部件的上下料方式。常用的主要有倍速链输送，皮带输送，转盘输送，滚轮输送，振动盘供料，机械手供料等；其次需要确定产品的分隔与换向，通常在工位上需要安装或检测零件时，对产品进行分隔且脱离传送并进行精确定位，以实现在没有其他外力干扰的情况下对产品进行装配、加工、检测。而产品的换向分为X、Y、Z三个自由度方向的变换，可通过转向气缸、分度盘、凸轮分度器及特定机械工装来实现旋转功能。分隔过程中由于各工位节拍不一致，会有等待现象，如果等待过长需要设计暂时存料的料垛。
（2）对于涉及到多个型号产品的自动化装备线需要考虑增加快换工装，对于日后更新新产品来说不仅可以节省生产成本，还可以快速反应产品的需求，以减少库存，降低累积成本。快换工装通过定位销及销套来实现精准定位。
（3）绘制气动原理***，确定各工位的举升、夹紧、直线运动、转动等方案后，需要依工作站的运行方式绘制气动原理***，对于举升等受重力因素影响或在紧急停电停气的情况下禁止工装运动的场合需要在气动元件进出气口增加气控单向阀，同样阀片需要选择三位五通中空阀，这样可以避免在停电停气的情况下气动元件误操作造成危险。
（4）绘制现场工艺布局***，依照产品的生产工艺，确定产品装配的各工位后，需要依照现场情况合理布局各工位位置，绘制现场工艺布局，将各个工位有序的串联或并联到一起。同时需要依据客户需要布局现场气源气路、电控线槽等的走线方式，大致分为地面布线和桥架上布线，需要计算气管、电线、线槽等的有效长度，在采购时通常需预留10%，以避免在实际生产过程中不能有效利用出现短缺。
（5）设计原则，在满足功能的前提下，需要考虑人工操作舒适化，工艺步骤最少化，设计过程最简化，设计成本最小化。通常设计过程中需要采购的定位销、销套、把手、传感器、plc等外购标准件尽量统一，便于统一管理、互换，且美观。
（6）特殊专机应用，对于拧紧螺钉需要采购专用的拧紧***；铆接铆钉用专用的铆钉***；特殊铆钉需要用专用的压机；助力需要用平衡吊；适时距离需要用伺服电机带动滚珠丝杠；这些特殊用途专机有专门厂家生产，可以直接采购，避免设计周期超时和经验上的不足。
4.绘制三维***和二维工程***
现代自动化工业对与三维软件的需求是与日俱增，当然并不强调对于软件的广泛性，因为对于软件的需求有一款能满足设计要求就可以，不必追求学习过多的三维软件，最重要的还是在设计过程中对于自动化设计的经验。自动化行业常用的设计软件有Solidworks、Proe等。二维工程***出***可以直接用三维软件出***，也可依各人习惯采用CAD或者CAXA等二维工程***软件。
5.结束语
以上是个人对于自动化生产线设计过程中的一点拙见，当然设计过程是复杂繁琐，且周期较短，需要不断的接触不同的项目来总结经验。 [科]
【参考文献】
[1]李绍炎.自动机与自动线.清华大学出版社出版社，2007/2/1.
[2]丁加***，盛靖琪.自动机与自动线[J].机械工业出版社，2011/06/01.
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