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汽车动力总成敏捷生产线系统 |
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作者：MAG工业自动化北京代表处 |
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机床设备供应商的任务是不断地寻求采用新的技术，接近、跟上或者是超过汽车工业的用户在市场和投资结构快速变化而带来的挑战。在零件的加工系统中，不管是主机生产厂还是配套件供应的制造厂，都需要一种既高效又具有能适应市场不断变化的灵活性的加工系统，缩短生产的准备时间，走在市场变化的前面。
这些因素驱使MAG要开发一套新的系统，利用成熟的、经过验证的加工单元来尽量避免新系统带来的风险。
而汽车制造业的合并要求外部采购件的价格逐步降低，设备的投资额越来越少，要求交货期越来越短，这对机床供应商提出了很大的挑战。
设备采用
汽车动力总成零件的加工尽管是一种低劳动成本的加工，但这并不是说零件的加工和输送也是采用低成本的设备。
在中国和墨西哥，带有自动上下料机械手的设备受到青睐，当然，在大部分情况下，机床间零件输送更多的还是采用人工方式。但对于机床在精度上和可靠性上的要求不会有任何的让步。如中国某汽油机生产厂，发动机缸体的加工采用56台 XS系列的卧式加工中心，缸盖采用48台加工中心（见图1）。这些机床采用自动装夹机构，机床间的零件输送靠动力滚道来完成的。该加工系统可生产两种不同型号的产品，每种型号的年产量为15万件，总产量为年产30万件。
图1 发动机缸盖生产线
工艺发展
汽车工业的生产要求达到很好的灵活性，从以往的经验来看，并列工艺——由一个或多个加工单元组成的多工位程控机床的方案是最好的（如图2）。当然，其他的加工工艺，比如顺序加工工艺（即传统的自动线）、组合式（hybrid system）方案等，在发动机缸体和其他动力总成件上的应用也很普遍。
图2 并列工艺
专机自动线在汽车业中还是很受欢迎的。当产品在设计上不易改变，或只是变动设计时，以及当采用重切削或是加工精度要求很高时，必须采用专机的方案。加工内容被按工序分配给不同的独立工位按顺序来完成，由一条刚性的输送带连接起来。每道工序与加工中心比较，加工的内容较少（通常是只有一个）。这种加工系统是可改变的，但相对并列加工系统，它的灵活性不足。它是适合同一类似的产品，如果产品差异较大，专机自动线就不适合。
并列工艺的优点在于它的敏捷性，容易扩展，而且，当一台设备出现故障时，整条生产线不会因此而停下来。然而，没有严格的质量检验过程，这种从多个通道汇合的柔性优点，就会变成多种渠道带来的“错误”和给追溯造成困难。发动机缸盖的特点是在设计上的变化要多于缸体的变化。
并列工艺，以加工中心组成加工单元，有它自己的特点。专机自动线在粗、精加工中加工那些具有“不变”的特性时采用，而一组加工中心（并列工艺）用于加工那些在设计上可变动或是四缸和六缸共线生产时的变化、变速器安装面的变化、发动机附件带来的变化等场合。并列工艺由于采用独立的设备和重复的功能，可以优化有效使用率（Overall Operational Efficiency）达到80%～85%，从而使机床的有效利用率高达90%。
技术选择
1.直线电动机与滚珠丝杠
采用直线电动机，可以使我们能够用单一的刀具，通过刀具的轴向进给，采用差补的方式加工大直径的孔。它的明显优点就是不必使用特殊刀具就能完成加工任务，从而降低刀具的费用。
直线电动机在精度和速度上要高于传统的滚珠丝杠驱动，其移动速度可达120m/min，轴的加速度也高。Ex-Cell-O的直线电动机机床屑到屑的时间可达2.6s。
然而，在一些应用中，滚珠丝杠驱动具有优势，特别是对一些简单的加工，如钻安装孔、攻螺纹、钻缸盖油孔等，价格便宜，而且能够达到质量要求。
2.湿式与微量润滑MQL（干式）加工
我们发现，人们对微量润滑MQL（Minimum Quantity Lubrication）相对于湿式加工越来越感兴趣。采用微量润滑MQL可以节省对切屑和切削液处理的费用，减少切削液对环境造成的污染。微量润滑MQL最大的优势就是能够准确地控制在切削过程中润滑液的供给量与空气混合而形成的气雾剂（aerosol），铣削需要少量的润滑，攻螺纹和切螺纹需要的更多。由CNC控制的精确供给系统与机床的主轴罩集成一体，通过输送管提供给切削刀刃适量的气雾剂。
3.单主轴与双主轴
单主轴与双主轴的在车削中的应用，近年存在争议。欧洲比北美对双主轴的使用更认可，因为可同时加工两个零件。当两个主轴在一台机床上，两个夹具、两套刀具交换器在一个机床上，机床效率高，占地面积少，当然还有安装费用低，配套费用降低，公用设施、切削液消耗也降低（见图3）。
图3 SPECH 550 Duo双主轴加工中心
但另一方面，当机床发生故障时，效率就同时损失掉了两倍，这样就增加了对维修人员的要求，使其能在尽量短的时间内修复机床。
双主轴在维修和保养上的复杂是主要的影响因素，实际上，维修单主轴需要的人更多，因为要多维修几台机床，有更多的潜在停机问题。
4.挑战CGI（Compacted Graphite Iron）
在柴油机中，采用CGI材料呈增长趋势，机床的制造商也要接受这种硬材料的加工工艺带来的挑战。在许多情况下，我们在与这种薄壁截面（为减少毛坯余量和重量）打交道时，需要大转矩主轴和大进给力。采用MEGA机床的每个轴都采用双滚珠丝杠，具有充足的进给推力和硬度。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(5/25/2007) |
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