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缸体柔性生产线规划 |
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作者：上海华普发动机有限公司 金延安 来源：AI《汽车制造业》 |
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我国汽车市场日益走向成熟，随着中国经济的高速发展，人们乘车已不满足仅是代步，还有很多个性化要求。于此同时，面对广阔的汽车市场，发动机换型速度加快，生产厂家必须考虑生产线不仅要满足当前生产，而且也要考虑将来生产线改造的可能。
发动机做为汽车的核心部件，具有很多类型，如：根据排量不同，有1.3L、1.5L、1.6L、1.8L等；根据气缸数目不同，有12缸、10缸、8缸、6缸、4缸等；根据气缸排列的方式不同，分为W型、V型、直列等。
在发动机生产中，缸体的生产是一个关键环节。目前，高速发展的汽车工业要求汽车企业在“降本增效”的同时必须使自己的产品向多品种方向发展，也就是说，如何在最短的时间内生产出更多类型的产品，将是决定企业在激烈的市场竞争中成败与否的关键。那么，在发动机缸体的生产中，怎样做到多品种缸体共线生产？选那一种生产线类型？对于发动机缸体加工工艺及设备，国内外目前使用较多的是组合机床自动生产线、加工中心与组合机床混线的柔性生产线。
自动线PK柔性线
组合机床自动生产线可以进行多轴加工，因而生产效率较高。但要满足目前多品种零件共线加工的要求，采用这种自动生产线就显得捉襟见肘。由于组合机床采用多轴箱设计，同时受到孔距的制约，虽然每台机床加工的内容很少，生产节拍比较短，但整条自动生产线上包含的机床多，生产线排列布置的很长，先期投资很大，后期技术改造也不易实现。因此，这种生产线的应用在现阶段受到了制约。
采用专机型加工中心机床和组合机床组成的混线柔性生产线可以充分发挥组合机床和加工中心的优势，实现了组合机床的高效率与加工中心柔性化的统一，主要特点如下：
□ 突出加工中心机床工序集中的优势，对同一平面上的所有孔都可以在刀库容量允许的范围内完成加工，不受工件孔距限制，每道工序可以选择最佳的切削参数，由于孔的坐标由计算机控制，孔的位置加工精度高于刚性自动线；
□ 增加数控回转台后，同一夹具可实现工件多方向加工，减少了夹具品种和夹具费用；
□ 应对产品改进的周期短，如增加加工工序可通过编程来实现，同样取消某个工序也可从加工程序中取消，十分方便；
□ 这种混线柔性生产线，突出了组合机床在加工气缸孔、主油道长孔、主轴承孔等特殊工序时的高效率的优势。
通过以上对两种生产线类型的比较，可以得出结论——柔性线具有刚性组合机床自动线无法比拟的优势：
□ 设计周期短、投资少；
□ 生产线短、占地面积小；
□ 某台设备出现故障时，不会造成整条线停产；
□ 工序集中，生产节拍长，但可通过并列布置加工中心机床来克服生产节拍长的不足，达到整条生产线生产节拍的平衡。
规划案例
如采用柔性线实现多品种产品的共线加工，在最初产品设计时，必须将不同产品的加工基准和设计基准做到统一，并在组成生产线的每台机床夹具上增加可调环节来协调缸体结构上的差异。
图1 缸体柔性生产线直线布局
图1、图2所示的生产线采用直线布局和并列布局相结合的方式，并在分线合线处采用机动滚道，工件上、下料采用手动方式，输送工件的滚道布置在机床自动门的一侧，这种布局与国外高速敏捷式柔性生产线采用机械手和步伐式输送带输送工件的方式相比，效率要低一些，但投资小，比较符合我国的国情，同时由于不同机床生产节拍存在差异，所以一个操作人员一般可以操作3台机床。
图2 缸体柔性生产线并列布局（中间为机动滚道）
在设备的选择上，针对实际生产情况，我们进行了较合理的配置。例如在选择发动机缸孔和主轴承孔珩磨机时，当时国内珩磨机专业厂生产的珩磨机中，3台珩磨机的报价只相当于德国格林公司1台珩磨机报价的1/3，但经过对上海大众的实地考察和交流后，我们最终还是决定购买德国格林公司的产品——完成缸孔珩磨的双轴双工位立式珩磨机（图3）一台、完成主轴承孔珩磨的卧式推拉珩磨机一台，从而使产品的尺寸精度、同轴度、垂直度、网纹都得到了充分的保证。经过多次试验验证，目前我们所使用的缸孔珩磨条已成功国产化，从而大大节省了刀具费用。
图3 德国格林公司的双工位立式珩磨机
对于生产线中的刀具，在实际生产中，我们发现有些加工刀具的设计存在缺陷。例如在使用加工中心铣削机油滤清器安装面时，由于选择的φ63盘铣刀（图4）刀齿较少，造成刀齿的切削负荷过大，经常出现闷车打坏刀齿的现象。刀具工段作了改进之后，采用了无锡瓦尔特φ100盘铣刀（图5），刀齿增加，刀齿的负荷减小，同时刀片的刃口由4个变成了8个，铣削速度也趋向合理，保证了滤清器安装面的平面度，提高了产品密封性。
在生产中，为了减少加工不同零件时的换刀周期，生产线上有时大量采用复合刀具，但这种加工方式在复合工序太多时就适得其反。例如，在缸体上加工钻M8螺孔底孔时（图6），工序复合φ6.7孔、倒孔口角1×45°、刮φ24平面，采用整体刃磨刀具，由于刀具存在直径变化大、钻头先接触的是不平毛坯面，钻头易倾斜，刮平面时，切削刃过长，切削抗力大，经常出现刀具崩刃和在45°倒角处拆断。经过实践分析，我们最终仍改为先铣平面，然后用复合刀钻孔和倒角，解决了问题。
图6 M8螺孔底孔示意图
结语
上海华普缸体柔性生产线投产3年来，实践证明其建成快、效率高，目前整条生产线年产能已达到10万台，并且加工精度稳定，符合产品要求。 (end)
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(4/27/2007) |
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