一种喷丝头加工自动化生产系统和方法与流程

本发明涉及喷丝头加工技术领域，特别是涉及一种喷丝头加工自动化生产系统和方法。

背景技术：

中空纤维膜广泛用于环保、污水处理、海水淡化、化工、生物制药等行业，其中，喷丝头是中空纤维膜制备的核心部件。喷丝头的优劣极大影响到中空纤维膜的关键性能和参数。喷丝头零件制造除了要求很高的尺寸和形状精度外，对喷丝孔和喷丝头两外圆柱面的同轴度也有极高要求。以往喷丝头的制造大多按工序采用多台机床分别加工的模式，不但效率低，一致性差，而且由于不同操作人员的参与，产品质量很难稳定受控。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种喷丝头加工自动化生产系统和方法，以实现喷丝头高效率和高质量的自动化生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种喷丝头加工自动化生产系统，包括车削加工工作站、物料输送设备、高速钻削加工工作站、多功能超声清洗设备和高精度图像测量设备；所述车削加工工作站用于对毛坯进行外形车削加工；所述高速钻削加工工作站用于对完成外形车削加工的喷丝头工件进行钻孔，并且使得形成的喷丝孔与喷丝头保证同轴；所述多功能超声清洗设备用于对完成钻孔的喷丝头工件进行清洗和烘干工作；所述高精度图像测量设备用于对完成清洗工作的喷丝头工件对喷丝头关键参数进行测量；所述物料输送设备在所述车削加工工作站、高速钻削加工工作站、多功能超声清洗设备和高精度图像测量设备之间传输工件。

所述车削加工工作站包括数控机床，所述数控机床一侧安装有用于放置毛坯的中继托板，所述数控机床上安装有上下料机器人，所述上下料机器人用于将毛坯放置到车床的快速卡盘上；所述快速卡盘与车床主轴的同轴。

所述高速钻削加工工作站包括高速加工中心和主动寻位夹具系统，所述主动寻位夹具系统安装固定在高速加工中心的工作台面上，用于对夹具误差进行主动寻位计算，获取补偿数据后输入高速加工中心进行补偿。

所述多功能超声清洗设备包括清洗腔、过滤腔、烘干腔和中继卡盘，所述过滤腔位于烘干腔和清洗腔的中间；所述中继卡盘包括待清洗工位卡盘和已清洗工位卡盘，分别用于放置待清洗喷丝头工件和已清洗喷丝头工件；所述清洗腔设置有出液口和清洗卡盘，所述清洗卡盘用于放置工件，所述出液口与清洗介质相连；所述过滤腔内设置有过滤口，所述过滤口用于过滤清洗介质在清洗工件过程中产生的油污和切屑；所述烘干腔设置有出风口和烘干卡盘，所述烘干卡盘用于放置工件，所述出风口用于吹出热风。

所述高精度图像测量设备包括控制系统、两轴滑台、工业相机和载物台，所述控制系统上设置有载物台，所述载物台的一侧设有两轴滑台，所述两轴滑台上设置有工业相机；所述工业相机用于获取载物台上的喷丝头工件的图像，并通过控制系统对喷丝头的关键系数进行测量。

所述物料输送设备包括机器人、机器人手抓、机器人行走驱动装置和龙门轨道，所述机器人行走驱动装置一端安装于龙门轨道上，另一端安装机器人，所述机器人上设置有机器人手抓，所述龙门轨道设置在所述车削加工工作站、高速钻削加工工作站、多功能超声清洗设备和高精度图像测量设备之间，使得机器人能够在各工作站之间传输工件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种喷丝头加工自动化生产方法，采用上述的喷丝头加工自动化生产系统，包括以下步骤：

(1)外形车削加工：上下料机器人将位于中继托板上的毛坯装夹到车床的快速卡盘上，数控车床运行数控程序车削毛坯，完成喷丝头外形加工，上下料机器人将装夹在快速卡盘上的喷丝头工件放置在中继托板上；

(2)高速钻孔加工：物料输送设备将位于车削加工工作站中继托板上的已完成外形车削的喷丝头工件搬运到高速钻削加工工作站等待；物料输送设备收到上料请求，由机器人夹持喷丝头工件将其安装在高速钻削加工工作站的主动寻位夹具系统中；主动寻位夹具系统对夹具误差进行主动寻位计算，获取补偿数据后输入高速加工中心的数控系统进行补偿；高速加工中心运行程序，完成高精度钻孔；

(3)清洗加工：物料输送设备将位于主动寻位夹具系统中已完成钻孔加工的喷丝头工件搬运装夹到多功能超声清洗设备清洗腔；多功能超声清洗设备收到清洗请求，开始对喷丝头进行指定时间的清洗，清洗完成后，由机器人将已完成清洗的零件放置装夹于烘干腔开始对喷丝头进行指定时间烘干；烘干完成后，由机器人将已完成清洗烘干的零件放置装夹于已清洗工位卡盘上；

(4)测量加工：物料输送设备将位于多功能超声清洗设备中已清洗工位卡盘上的喷丝头工件搬运装夹到高精度图像测量设备的载物台上；高精度图像测量设备控制系统控制两轴滑台带动工业相机进行自动对焦，获取高清晰度图像，经过图像处理对喷丝头关键参数进行测量并将测量结果进行记录；测量完成后物料输送设备将位于高精度图像测量设备的载物台上的喷丝头工件搬运放置到成品托板。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明提供的生产线和生产工艺，可实现喷丝头自动化生产，提高喷丝头制造效率和精度，有利于提升我国制模的技术水平极高的市场应用价值。

附图说明

图1是本发明提供的水处理喷丝头自动化生产线结构布局示意图；

图2是本发明所述的车削加工工作站结构示意图；

图3是本发明所述的高速钻削加工工作站结构示意图；

图4是本发明所述的多功能清洗设备结构示意图；

图5是本发明所述的高精度图像测量设备结构示意图；

图6是本发明处理后的喷丝头结构示意图；

图7是本发明所述的物料输送设备结构示意图；

图8是本发明所述的夹具系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示：本发明提供的一种喷丝头自动化加工生产线，包括：车削加工工作站1、物料输送设备2、高速钻削加工工作站3、多功能超声清洗设备4、高精度图像测量设备5、储料托板6、夹具系统7以及生产线管控系统9。

其中，所述车削加工工作站1用于对毛坯进行外形车削加工；所述高速钻削加工工作站3用于对完成外形车削加工的喷丝头工件进行钻孔，并且使得形成的喷丝孔与喷丝头保证同轴；所述多功能超声清洗设备4用于对完成钻孔的喷丝头工件进行清洗和烘干工作；所述高精度图像测量设备5用于对完成清洗工作的喷丝头工件对喷丝头关键参数进行测量；所述物料输送设备2在所述车削加工工作站1、高速钻削加工工作站3、多功能超声清洗设备4和高精度图像测量设备5之间传输工件。所述储料托板6包括毛坯托板61和成品托板62，分别用于放置毛坯和成品；如图8所示，所述夹具系统7包括随行托盘71和卡盘72，随行托盘由物料输送设备带动随着喷丝头加工的工序在各个工作站中移动，卡盘用于放置喷丝头工件。

如图2所示，所述车削加工工作站包括数控机床11，所述数控机床11一侧安装有用于放置毛坯的中继托板13，所述数控机床11上安装有上下料机器人12，所述上下料机器人12用于将毛坯放置到车床11的快速卡盘14上；，快速卡盘14经过与主轴的旋转同轴度调整满足要求后安装在数控车床11的主轴上，即所述快速卡盘与车床主轴的同轴设置。

如图3所示，所述高速钻削加工工作站3包括高速加工中心31和主动寻位夹具系统32，所述主动寻位夹具系统32安装固定在高速加工中心31的工作台面上，用于对夹具误差进行主动寻位计算，获取补偿数据后输入高速加工中心进行补偿。

如图4所示，所述多功能超声清洗设备4包括清洗腔41、过滤腔42、烘干腔43和中继卡盘44，所述过滤腔42位于烘干腔43和清洗腔41的中间；所述中继卡盘44包括待清洗工位卡盘441和已清洗工位卡盘442，分别用于放置待清洗喷丝头工件和已清洗喷丝头工件；所述清洗腔41设置有出液口412和清洗卡盘411，所述清洗卡盘411用于放置工件，所述出液口412与清洗介质相连；所述过滤腔42内设置有过滤口421，所述过滤口用于过滤清洗介质在清洗工件过程中产生的油污和切屑；所述烘干腔43设置有出风口432和烘干卡盘431，所述烘干卡盘431用于放置工件，所述出风口432用于吹出热风。

如图5所示，所述高精度图像测量设备5包括控制系统51、两轴滑台52、工业相机53和载物台54，所述控制系统51上设置有载物台54，所述载物台54的一侧设有两轴滑台52，所述两轴滑台52上设置有工业相机53；所述工业相机53用于获取载物台54上的喷丝头工件的图像，并通过控制系统对喷丝头的关键系数进行测量。

如图7所示，所述物料输送设备包括机器人21、机器人手抓22、机器人行走驱动装置23和龙门轨道24，所述机器人行走驱动装置23一端安装于龙门轨道24上，另一端安装机器人21，所述机器人21上设置有机器人手抓22，所述龙门轨道24设置在所述车削加工工作站、高速钻削加工工作站、多功能超声清洗设备和高精度图像测量设备之间，使得机器人能够在各工作站之间传输工件。

一种采用上述生产线实现喷丝头自动化加工的生产工艺如下：

生产线需经过四个工位完成喷丝头8的自动化生产，四个工位按生产流程顺序：第一工位为外形车削工位、第二工位为高速钻孔工位、第三工位为清洗工位，第四工位为测量工位。在生产线管控系统9控制下，物料输送设备2将夹持有喷丝头毛坯的随行托盘71输送放置于车削加工工作站1的中继托板13上，依次经过四个工位后放置于成品托板62上。

所述第一工位为外形车削工位的工艺流程为：

(1)上下料机器人12将位于中继托板上13的毛坯搬运装夹到快速卡盘14上；

(2)数控车床11运行数控程序车削毛坯，完成喷丝头8外形面A和外形面B的加工；

(3)上下料机器人12将装夹在快速卡盘14上的喷丝头工件放置在中继托板上13上；

所述第二工位为高速钻孔工位的工艺流程为：

(1)物料输送设备2将位于车削加工工作站1的中继托板13上的已完成外形车削的喷丝头工件搬运到高速钻削加工工作站3等待；

(2)物料输送设备2收到上料请求，由机器人21夹持喷丝头工件将其安装在高速钻削加工工作站3的主动寻位夹具系统32中；

(3)主动寻位夹具系统32对夹具误差进行主动寻位计算，获取补偿数据后输入高速加工中心的数控系统311进行补偿；

(4)高速加工中心31运行程序，完成高精度钻孔，完成喷丝头8的喷丝孔C的加工；

所述第三工位为清洗工位的工艺流程为：

(1)物料输送设备2将位于主动寻位夹具系统32中已完成钻孔加工的喷丝头工件8搬运装夹到多功能超声清洗设备4清洗腔41；

(2)多功能超声清洗设备4收到清洗请求，开始对喷丝头8进行指定时间的清洗，清洗完成后，由机器人21将已完成清洗的喷丝头工件8放置装夹于烘干腔43开始对喷丝头8进行指定时间烘干；

(3)烘干完成后，由机器人21将已完成清洗烘干的喷丝头工件8放置装夹于已清洗工位卡盘442上；

所述第四工位为测量工位的工艺流程为：

(1)物料输送设备2将位于多功能超声清洗设备4中已清洗工位卡盘442上的喷丝头工件8搬运装夹到高精度图像测量设备5的载物台54上；

(2)高精度图像测量设备5的控制系统51控制两轴滑台52带动工业相机53进行自动对焦，获取高清晰度图像，经过图像处理对喷丝头8关键参数进行测量并将测量结果进行记录；

(3)测量完成后物料输送设备2将位于高精度图像测量设备5的载物台54上的喷丝头工件8搬运放置到成品托板62上，最后完成的成品如图6所示。