心，加以各类先进数控机床、机器人、视觉系统和移动终端构成整个产线的信息
物理系统。
此次产线所加工的对象是不锈钢，最终产品是各类启瓶器、吊坠等小型工艺
品。之所以选择这类产品为生产对象，主要是因为它的多样性，包括外形的多样
性、图案文字的多样性以及两者组合的多样性。正是这种多样性的存在，提高了
整个系统的设计难度，但是另一方面它满足了柔性化生产、以及个性化的定制，
这就使整个产线更加贴合工业4.0于中国制造2025的先进生产制造理念。
产线的整个生产流程均在系统的监控与指导下完成，从上料开始到激光切割
、数控精雕、双端面磨削、清洗烘干、再到视觉检测以及最后的喷砂处理，每一
步都自动完成。
下面我们将对整个产线的信息物理系统，加工工艺流程进行介绍，包括加工
方式的选择、工艺路线的选定、工艺参数的调整优化和设备调试过程中所遇到的
切割参数优化后的产品
VS
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智能制造产线工艺流程
边缘毛刺打磨处理
前面我们已经说过，经过对激光切割机参数 优化之后我们已经能够获得基本无毛刺的产品， 为什么还要在这里加入毛刺打磨这一步？
在切割过程中我们不断对激光功率、氮气吹 气气压以及激光头与料板的距离参数进行优化调 整，以上三个因素都是我们可以精确控制的，但 是还有一个因素是不可控的，也就是料板的平面 度。因为我们采用的原材料是已经成型的不锈钢 板材，它所能保证的只有板材的厚度，这就造成 在切割过程中激光头与板材之间的距离不定，从 而导致偶有毛刺的产生。
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2020/11/16
智能制造产线工艺流程
课前秀一
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课前秀二
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课前秀三
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课前秀四
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课前秀五
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概述
本条产线围绕工业4.0与中国制造2025先进理念展开，以亚控操作系统为核
如何解决 ？
问题三
激光高热量导致夹 具变形
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激光切割加工
问题一：无法切透钢板 解决方案:影响激光切割深度最直接的因素就是激光的功率，因此针对这 一问题，首先适当加大激光切割机功率，并调节吹气气压，最终顺利将 钢板完全切透。
问题二：边缘毛刺严重 解决方案：针对这一问题，经过大量试切后，我们发现产生毛刺的最主 要的原因是氮气气压的大小。如果气压过小，熔融的金属将无法被迅速 吹走，残留在工件外轮廓上并形成毛刺。因此经过对吹气气压进行优化 调节之后，所切割产品已基本无毛刺。
二、雕刻过程中的主要问题点
工件 定位 不可
靠
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加工 速度 慢
主要 问题 点
刀具 易磨 损
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雕刻加工
三、解决方案
问题一：工件定位不可靠 在设备调试过程中我们经常遇到的问题就是工件定位不可靠，造成雕刻图案 跑偏，甚至工件掉落。这主要是因为机械雕刻加工过程中刀具高速旋转，与工件 之间有切削力而且方向不定。此外雕刻过程中不断有切削液喷淋至工件，由于工 件与夹具贴合面之间存在缝隙，从而破坏真空，影响了工件的定位。 针对这一情况，我们主要对定位夹具做了改进，使用专用的夹具胶皮，使工 件与夹具贴合更为紧密，具体措施将在夹具介绍中说明。
三、激光切割
激光切割是材料加工中一种先进的和应用较为广泛的切割工艺。它是利用 高能密度的激光束作为“切割刀具”对材料进行切割加工的方法。采用激光加 工可以实现对各种金属、非金属板材、复合材料以及碳化钨、碳化钛等硬质材 料的加工，在国防建设、航空航天、工程机械等领域获得广泛应用。
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表面喷砂
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视觉检测
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打包入库
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提纲
一、生产系统工业4.0框架
二、激光切割加工
三、雕刻加工
四、毛刺打磨处理
五、双端面磨削加工
六、CCD视觉检测
七、表面喷砂处理
八、打包装盒
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产线人性化APP操作系统
APP
系统工控 机
以太网 I/O
生产线
APP设置 生产线设置 监控系统设置
设置
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摄像头选择
①①②②③③④④⑤⑤
实时画面
实时监控画面
实时监控设置
生产信息查 询
工作站参数 查询
产品类型
尺寸范围 形 状
图案文字 数 量
预览
实时数据智查能询制造产线工艺流程产品样式选择
产线远程管理与自动生产系 统
一、切割加工的种类
切割加工按照加工形式大致可以分为两类，即冷切割与热切割。其中冷切割 包括剪切、锯切割、水射流切割等，热切割包括气体火焰切割、等离子弧切割、 和激光切割等。
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水流切割
火焰切割
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激光切割加工
激光切割
二、我们为何选择激光切割
等离子切割
激光切割相对于以上冷切割方式具有加工精度高、加工噪声小、技术理念 更为先进等优势。火焰切割和等离子弧切割虽然切割速度快，但是切割过程中 噪声、粉尘污染严重，工作环境差，这些都不符合学校教学要求。此外所选用 的激光切割配套有完善数控系统，更有利于学生掌握先进数字化技术。
难点以及相应的解决办法。
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智能制造生产线
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机器人上料
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激光切割
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个性化雕刻
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双端面磨削
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清洗烘干
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入口
出口
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CCD视觉检测系统
本处所采用的检测方式为CCD光学视觉检测，它主要包括光源、镜头、控 制系统三部分。视觉检测是指通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号， 传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化 信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结 果来控制现场的设备动作。
针对这一问题，我们专门设计了一台专用小 型抛光机，用于去除残留的毛刺，而且取得良好 效果。
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砂纸抛光盘
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雕刻加工
一、概述：
雕刻加工方式目前主要有激光雕刻加工和机械雕刻加工。两者的区别主要由 以下几点：
激光雕刻
机械雕刻
难以
更
ห้องสมุดไป่ตู้更易
刀
非接 触加
产
在金 属表
加 适
于在
接
金属
触
工物
生
面做
合
表面
加
件，
废
到有
雕
作出
工
精度 更高
气
深度 的雕
刻 照
有深
物
度的
件
具 寿 命 相 对 更
无 废 气 产 生
刻
片
雕刻
长
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雕刻加工
经过对比我们发现激光雕刻与机械雕刻各有优势，激光雕刻采用非接触式加 工，无需固定工件、雕刻精度更高。但是机械雕刻更适合金属表面有深度的雕刻 ，而且我们前面已经配备一台激光切割机，为了使产线机种多样性，更加有利于 教学，我们选择了机械式数控精雕机。
激光切割加工
3.1 激光切割加工原理简介
激光切割时利用经聚焦的高功率密 度激光束照射工件，使被照射材料迅速 融化、汽化、烧蚀或者达到熔点，同时 借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物 质，从而实现将工件割开。激光加工原 理示意图如右所示。
激光切割又可以分为激光汽化切割 、激光熔化切割、激光氧气切割和激光 划片与控制断裂切割四种形式。
问题三：激光的高热量导致夹具变形
解决方案：由于在激光切割过程中会瞬间产生大量热量，夹具中的废料
回收装置由于受热不均匀发生严重变形。针对这一现象，我们将直接被
激光照射的废料回收装置的底板由原来的钣金换成了厚度更厚的板材，
从而解决受热变形这一问题。
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激光切割加工
切割参数优化前的产品
这里我们选用激光熔化切割，切割 过程中通过与激光束同轴的喷嘴中高速 喷出非氧化气体——氮气，使得液态金 属排出，形成切口。这种切割方式相对 其它几种耗能更低，更加适合不锈钢板 的切割。
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激光切割原理图
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激光切割加工
四、加工过程中所遇到的问题
问题一 无法切透钢板
问题二 边缘毛刺严重
镜头
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光源
控制系统
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CCD视觉检测系统
视觉检测具有以下优势： 1、非接触测量 对于观测者与被观测者都不会产生任何损伤，从而提高系 统的可靠性。 2、具有较宽的光谱响应范围 例如使用人眼看不见的红外测量，扩展了人 眼的视觉范围。 3、长时间稳定工作 人类难以长时间对同一对象进行观察，而机器视觉则 可以长时间地作测量、分析和识别任务。 此处总共有两次检测，首先对产品外形进行检测，然后再进行产品表面图 案检测，两次检测中间还有一次喷砂处理。视觉系统除了检测作用外，还能标 定产品位置，为SCARA机器人提供准确的抓取位置信息。