Производство на автомобилни части: Казус за ефективно сглобяване с помощта на триосен серво робот

Производство на автомобилни части: Казус за ефективно сглобяване с помощта на триосен серво робот

Първо, Въведение: Проблемни точки и решения при сглобяването на автомобилни части

Като крайъгълен камък на автомобилната индустрия, производството на автомобилни части поставя строги изисквания за прецизност, ефективност и стабилност в процеса на сглобяване. Толерансите при сглобяване на блока на двигателя трябва да се контролират в рамките на ±0,02 мм, а циклите на сглобяване на трансмисионните зъбни колела трябва да отговарят на производствените изисквания, надвишаващи 30 единици в минута. Ръчният монтаж не само се сблъсква с проблеми с ефективността, причинени от променливи нива на умения и повтарящ се труд, но и се бори да отговори на уникалните изисквания за антистатичен и безмаслен монтаж на електронни компоненти в новата ера на енергийните превозни средства.

С основните си предимства „високопрецизно позициониране + високоскоростна реакция + гъвкава адаптивност“, триосните серво роботи са се превърнали в ключово оборудване за справяне с тези проблемни точки. Тази статия ще анализира как те постигат пробиви както в ефективността, така и в качеството чрез три типични случая на сглобяване на автомобилни части.

Подходящост на серво роботи с втора и трета ос за сглобяване на автомобилни части

Преди да се задълбочим в казусите, е важно ясно да се определят ключовите области, в които техническите им характеристики съответстват на изискванията на индустрията:

Прецизно съвпадение: Използвайки японски серво мотор Panasonic и задвижване със сачмен винт, роботът постига повторяемост от ±0,01 мм, отговаряйки на изискванията за пресоване и сглобяване на прецизни компоненти като лагери и зъбни колела.

Предимство на скоростта: Максималната скорост без товар достига 1,2 м/с, с време на ускорение ≤ 0,3 с, което съответства на непрекъснатия цикъл на сглобяване след щамповане и шприцване.

Гъвкаво регулиране: Програмите за сглобяване могат бързо да се превключват с помощта на Висулка за обучение, поддържайки интегрирането на 3-5 различни модела компоненти (напр. водачи на клапани за двигатели с различен обем) на една и съща производствена линия.

Съвместимост с околната среда: Степента на защита IP65 е устойчива на маслена среда в автосервиз, а опционалният антистатичен китков комплект отговаря на изискванията за сглобяване на автомобилни електронни компоненти.

Трето, задълбочен анализ на три типични казуса от монтаж

Случай 1: Автоматизирано сглобяване на капачки на лагери на цилиндрови блокове на двигатели (немски доставчик от ниво 1)
1. История на проекта
Оригиналният модел на клиента за сглобяване „двучленен + прост пневматичен инструмент“ представи три ключови проблемни точки: ① Непостоянен въртящ момент на затягане на болтовете на капачките на лагерите (диапазон на колебание ±5 N·m), което доведе до ниво на шум на двигателя от 1,2%; ② Ръчното боравене с цилиндровия блок (всеки с тегло 35 kg) беше склонно към удари и сблъсъци, което доведе до процент на брак от 0,8%; ③ Производственият капацитет на една смяна беше само 800 бройки, което не успя да отговори на изискването на производителя на оригинално оборудване (OEM) за доставка от 1200 бройки/смяна.
2. Триосен серво робот Решение
Хардуерна конфигурация: Ход по оста X 1800 мм, по ос Y 800 мм, по ос Z 600 мм, оборудван с електрическа отвертка с контролиран въртящ момент и вакуумен вендузен ефектор;
Оптимизация на процеса на сглобяване:
The Роботът нипозициониране с визуално зрение за хващане на тялото на цилиндъра и транспортирането му до монтажната станция (точност на позициониране ±0,02 мм);
Електрическата отвертка, задвижвана по оста Z, затяга болтовете на три етапа, съгласно предварително зададена програма (предварително затягане 5 N·m → повторно затягане 18 N·m → окончателно затягане 25 N·m), осигурявайки обратна връзка с данни за въртящия момент в реално време;
След монтажа, плоскостта на капачката на лагера се проверява автоматично и дефектните продукти се отхвърлят автоматично.

3. Резултати от внедряването
Колебанията на въртящия момент при затягане на болтовете бяха намалени до ±0,5 N·m, а нивото на шум от двигателя беше намалено до 0,15%;
Повредите от сблъсък на Zhi бяха елиминирани, а процентът на бракуване беше намален до 0,03%;
Производственият капацитет на една смяна се увеличи до 1350 бройки, а разходите за труд бяха намалени с 60%.

Случай 2: Сглобяване на сферични шарнири на кормилни щанги за шаси на превозни средства с нова енергия (спомагателен завод на производителя на превозни средства с нова енергия)
1. История на проекта
Като компонент за безопасност, сферичният шарнир на кормилния шенкел изисква интегриран процес: „пресово монтиране на сферичния болт + сглобка на прахозащитния капак + изпитване на въртящия момент“. Съществуващият ръчен процес имаше следните проблеми: ① Неточен контрол на силата на натиск (склонен към повреди поради свръхналягане или разхлабване поради подналягане); ② Сглобката на прахозащитния капак беше склонна към набръчкване, което водеше до лошо водоустойчиво уплътнение; и ③ Данните от изпитванията не бяха проследими, което не отговаряше на изискванията за сертифициране по IATF16949. 2. Триосен серво Робот Срешение
Конфигурация на ядрото: Оборудван със сензор за налягане (точност ±1N) и модул за сглобяване с контролирана сила, оборудван с персонализирано приспособление за разширяване на прахозащитния капак.
Ключови технологични пробиви:
Мониторинг в реално време на кривата налягане-изместване по време на процеса на пресоване, незабавно изключване на машината, ако кривата се отклони от стандартния диапазон (напр. внезапен спад).
Z-оста използва гъвкав режим на контрол на силата, прилагайки постоянно налягане от 50N върху прахозащитния капак, осигурявайки безпроблемно прилягане.
Данните за сглобяването (сила на пресоване, въртящ момент и време) се качват автоматично в MES системата, генерирайки уникален код за проследяване.
3. Резултати от внедряването
Процентът на дефекти при пресоване е намален от 2,3% на 0,08%, а процентът на успешно преминаване на теста за уплътняване на прахозащитния капак е достигнал 100%.
Постигната е пълна проследимост на данните от процеса, като е преминал успешно одита IATF16949 на производителя на оригинално оборудване.
Броят на хората на работно място е намален от трима на едно, което увеличава ефективността на глава от населението с 220%.

Случай 3: Прецизен монтаж на корпуси за автомобилни сензори (компания за автомобилна електроника)
1. История на проекта
Корпусът на сензора се състои от пластмасова основа и метален екран. Сглобяването изискваше хлабина от 0,05 мм и липса на контактни драскотини (изискване за повърхностна обработка: Ra ≤ 0,8 μm). Ръчният монтаж, поради ръчно омасляване и неравномерно натоварване, доведе до процент на дефекти до 3,5% и не успя да отговори на изискването за дневен производствен капацитет от 20 000 бройки.

2. Решение с триосен серво робот

Персонализиран дизайн: Използва се леко рамо от въглеродни влакна (40% намаление на теглото), оборудвано със силиконова вакуумна чашка и система за визуално насочване в края.

Логика на сглобяването:

Системата за зрение идентифицира отворите за позициониране на корпуса и насочва робота за прецизно захващане (време за позициониране ≤ 0,2 секунди).

Използва се стратегия „първо насочване, след това монтиране“, като оста Z се движи надолу с ниска скорост от 0,1 м/с, за да се гарантира, че екранът е здраво закрепен в основата.

След сглобяването се използва лазерен профилометър за проверка на фугите и повърхностните драскотини. 3. Резултати от внедряването
Процентът на преминаване на чифтосване достигна 99,92%, а процентът на дефекти от повърхностни надрасквания беше намален до 0,05%.
Времето за цикъл на сглобяване се увеличи до 0,8 секунди/комплект, със среден дневен производствен капацитет от 21 600 комплекта.
Чрез намаляване на процеса на обезмасляване и почистване, цената на комплект е намалена с 0,8 юана.

Четвърто, определяне на основната стойност на триосните серво роботи

Както е показано от горните случаи, тяхната стойност при сглобяването на автомобилни части надхвърля простото заместване на ръчния труд. По-скоро те постигат триъгълна оптимизация на „ефективност, качество и цена“:

Подобряване на ефективността: Чрез „високоскоростно движение + интеграция на процесите“, производителността на една станция се увеличава средно с 80%-150%, отговаряйки на изискванията за доставка „точно навреме“ на автомобилните производители.

Осигуряване на качеството: Чрез замяна на „разчитането на опит“ с „контрол, основан на данни“, процентът на дефекти в ключови процеси обикновено се намалява до под 0,1%, което отговаря на стандартите за качество на ниво PPM в автомобилната индустрия.

Оптимизация на разходите: В допълнение към директното намаляване на разходите за труд, скрити икономии на разходи се постигат и чрез намаляване на брака и съкращаване на времето за въвеждане в експлоатация (намаляване на времето за пренастройка от 4 часа на 15 минути). Периодът на възвръщаемост на инвестицията обикновено е 12-18 месеца.

Пето, Препоръки за избор и изпълнение

Изберете компоненти въз основа на техните характеристики:
Прецизни механични компоненти (като лагери): Предпочитайте конфигурации с обратна връзка за въртящ момент/налягане.
Големи, тежкотоварни компоненти (като цилиндри): Изискват серво мотори с високо натоварване (препоръчително ≥500 W).
Електронни компоненти: Изискват антистатични модули и крайни ефектори с чисто качество.
Фокус върху интеграцията на производствената линия: Препоръчва се интеграция с MES и системи за визуална проверка, за да се постигне затворен цикъл „сглобяване-инспекция-проследимост“.
Осигурете гъвкавост: Изберете модел с разширяеми оси (поддържащ надстройки до четири/пет оси), за да се съобразите с бъдещи итерации на продукта.

Шесто, Заключение

На фона на прехода на автомобилната индустрия към електрификация, интелигентност и олекотяване, триосни серво роботи са се развили от допълнително оборудване до основни функции. Независимо дали сглобяват двигатели за традиционни превозни средства, задвижвани с гориво, или интегрират електронни компоненти за превозни средства с нова енергия, те променят границите на ефективност на производството на компоненти с прецизност и ефикасност.