模具制造实现“工业4.0”飞跃

挑战

机器人辅助模具加工

在先进的奥迪设备和成型技术中心，奥迪员工们正努力实现全线工艺数字化，如今已有一套机器人加工中心应用于模具制造，能完全替代4台摇臂钻床。

早在2015年，当奥迪再次荣获年度最佳模具制造商(Toolmaker of the Year)奖项时，评委团就对奥迪持续在数字化工艺链研发和部分实现的杰出表现大加赞赏。以往奥迪使用摇臂钻床加工模具气孔，但弊端在于整个工艺无法实现自动化，费时费力，也不符合工业4.0理念。而现在，奥迪在模具制造领域向工业4.0迈出了一大步。

最近，一台史陶比尔高精度工业机器人用于模具钻气孔，不久还将用于钻孔精镗、螺纹切削。这一项目由来自德国塞利根施塔特(Seligenstadt)的公司robot-machining GmbH实施。通过与奥迪中心的紧密协作，该公司提出一套连同工艺技术、夹紧结构以及机加工技术的设备理念。

解决方案

技术工艺密集型机器人系统

这套机器人加工中心融合了大量专业技术。整套设备长8m，宽7m，主要用于钢模或灰铸铁模机加工。加工的模具尺寸可达4500x2500x1000mm，重量可达20,000kg。所有加工任务均由一台配备7kW机加工电主轴的史陶比尔精密机器人TX200控制完成。这一体型较大的六轴机器人额定负载100kg，臂长2194mm。通过安装在导轨的方式，机器人能达到所有加工位置。

在机器人加工深孔前，必须对模具进行精确校准。为此，TX200使用刀库内的3D测头测量冲模具体位置。按照计算好的钻孔位置离线调整后，操作人员再进行实际钻孔前所有工艺步骤的最终仿真模拟。

每半个模具要有70-80个气孔，每钻一个气孔都需要经过“镜像”、试钻(钻30mm深导孔)以及深钻钻孔(孔直径4-8mm)，其中最大的特点是深钻过程中，钻头的线性进给由机器人控制。奥迪新业务单元自动化技术部门项目经理Juliane Kollecker说道：“也就是说机器人可以钻出120mm深的气孔，这需要非常好的运动控制能力和刚性，只有配备自有专利驱动技术的史陶比尔机器人可以满足。”

客户应用

持续的数字化工艺链

在模具设计阶段，气孔位置在CAD系统预先定义好，无须额外操作，即可传送至机器人加工中心离线编程系统。数字网络是缩短生产时间的关键因素。过去奥迪必须现场确定气孔位置，再手动钻孔。数字化工艺不仅彻底免除这些繁重的人力劳动，还使奥迪的生产时间缩短60%。

这一创新设备的整体评估结果也同样令人满意。通过钻气孔应用，机器人加工中心完全达到奥迪的预期。凭借机器人技术和实操经验，奥迪相信在不久的将来能实现更多机加工工艺的集成。