摘要：摩托车铝合金轮毂生产主要有铸造成型、毛坯粗加工、热处理、精加工和涂装等工序，其中以铸造成型、毛坯粗加工二道工序工人劳动强度最大，工作环境最恶劣。采用摩托车铝合金轮毂自动化粗加工生产线的加工模式，可以提升效率50％以上，大大减少操作工数量，改善工作环境，降低企业的运营成本，可有效提升轮毂企业的市场竞争力。

    2013年，全球摩托车轮毂产量达到6 600万件，其中万丰摩轮有限公司生产的铝合金摩轮产销为2000多万件。作为全球摩托车轮毂行业的老大，与其他轮毂企业一样，也面临着自动化程度低，人工成本不断提高，市场竞争不断加剧的困境。
    铝合金摩托车轮毂毛坯粗加工主要有：割冒口和浇口，预钻中心孔，钻气门芯孔。由于重力铸造工艺特性决定了冒口和浇口的形状较大，质量占轮毂毛坯质量的1/3以上，在轮毂转运、人工搬运中极不方便。目前，国内企业使用的是通用割冒口机，通用中心孔钻床完成割冒口和浇口，预钻中心孔，钻气门芯孔的工作。分散的工序，需要员工的数量多，割冒口过程中产生的巨大噪声，搬运过程和钻中心孔时劳动强度大，对员工的健康造成了严重的影响，同时也提高了公司的运营成本。
    因此，在轮毂粗加工过程中，开发可以割冒口和浇口，预钻中心孔，钻气门芯孔的自动化生产线，可以有效解决以上问题。通用型割冒口机和通用孔钻床如图1所示。

    1 万丰科技在铝合金轮毂自动化领域的研究
    目前，万丰科技研制的机器人自动化浇注系统、铸造自动化取件机械手、摩托车铝合金轮毂机加工自动化生产单元已顺利投产，摩托车铝合金轮毂自动化粗加工生产线已成功研制。从铸造成型到轮毂粗加工，再到轮毂精加工，及不同工序之间轮毂自动化转运分类，万丰科技在自动化铸造系统、智能控制系统、自动化机加工上下件系统方面积累了丰富的经验，可为摩托车铝合金轮毂生产整套自动化生产线提供完整的解决方案。万丰科技自动化设备现场应用如图2所示。

    万丰科技开发的全自动摩轮钻切一体机，可完成自动上件，割冒口和浇口，钻中心孔，钻气门芯孔，自动下件等工作，为集成智能控制系统，设备主要性能参数如表1所示。

    采用摩托车铝合金轮毂自动化粗加工生产线，具备如下优点：1）可满足大部分轮毂的自动化生产，适合大批量生产；2）减少用工，改善作业环境；3）综合提升效率50％以上。

    2 摩托车铝合金轮毂自动化粗加工生产线工作原理
    摩托车铝合金轮毂自动化粗加工生产线如图3所示，由上件流水线、上件定位装置、割冒口和浇口机构、钻中心孔机构、钻气门芯孔机构、同步搬运机构、下件流水线、智能控制系统、液压系统、排屑系统等机构组成，可根据不同型号规格的轮毂，快速调整工装，可满足不同轮毂、多种规格轮毂的加工。
    轮毂毛坯放在进料流水线上，按照设定的程序，产品进入轮毂定位区域，当光电开关检测到信号后，同步气爪进行中心定位，翻转机构翻转90°，通过三工位同步气爪将轮毂毛坯搬运到割冒口浇口机构中；同时，将割冒口浇口机构中加工完成的轮毂搬运到钻中心孔机构中；再将钻中心孔机构中加工完成的轮毂搬运到钻气门芯孔定位机构中；轮毂定位后，钻气门芯孔机构再将轮毂从定位机构抓取，完成钻气门芯孔；毛坯粗加工完成后，通过下件翻转抓手再转到下料流水线。

    3 摩托车铝合金轮毂自动化粗加工生产线技术要点

摩托车铝合金轮毂自动化粗加工生产线设计难点在于，实现轮毂的自动上下件，不同工序之间的自动转换，气门芯孔的自动定位及设备各个工序集成后设备的稳定性。摩托车铝合金轮毂自动化粗加工生产线三维图如图4所示。

    3.1自动上下件机构
    自动上件机构由上件流水线、毛坯定位机构组成，毛坯从流水线进入设备预定位置，光电开关感应到轮毂到位后，毛坯定位机构中的同步气爪会夹住轮毂，快速精确定位后，翻转进入预加工状态。同步气爪通过精密齿轮齿条带动，重复定位精度可达到0.02 mm,确保轮毂在后续的转运及加工中准确无误。
    3.2三工位轮毂转运机构
    该机构可实现x轴、y轴、z轴移动，3个工位的搬运同步夹具可以独立控制x轴、z轴和夹持工作，3个工位同步实现Y轴移动。该机构工作的动力均由气缸提供动力，辅以直线导轨实现精确导向，在实际作业过程中极为快速稳定，3个工位同步进行轮毂上下件，时间仅需10 s。
    3.3气门芯孔自动定位机构
    该机构主要由粗定位夹持机构、伺服系统、视觉系统和仿形面定位机构组成。轮毂完成上道工序转运到粗定位夹持机构时，同步夹具夹持轮毂内圈，由于轮毂内圈为定模面，轮毂的一致性相对于其他定位面更好，因此，这样的定位方式能更准确的定位圆心。经粗步定位圆心后，伺服系统开始旋转，视觉系统开始同步工作，寻找钻气门芯孔的位置，视觉系统找正钻气门芯孔位置后，伺服系统根据视觉系统计算出的位置实现定位，再由仿形面定位机构实现轮毂的精确定位，这样的工作方式，可以实现自动钻气门芯孔，并且气门芯孔位置偏差可保证在±0.1 mm内，满足实际生产需求。

    4 结束语
    综上所述，采用摩托车铝合金轮毂自动化粗加工生产线的加工模式，可以提升工作效率50％以上，大大降低了操作工使用数量，改善了工作环境，降低了企业的运营成本，可有效提升轮毂生产企业的市场竞争力。