基于现代汽车发动机制造业发展的生产自动化模式

作者：上海大众动力总成有限公司 朱正德

欢迎访问e展厅 展厅 1 发动机展厅 汽油发动机, 柴油机, 船用柴油机, 天然气发动机, 气缸及部件, ... 汽车制造业的发展趋势对企业生产规划具有导向作用，以汽车发动机为例，这种演变的趋势在企业进行生产规划时主要体现在：采取多品种混线生产的方式，为了将生产线的柔性化程度不断提高，更多地选用先进的制造技术和工艺装备；为了适应企业对产品制造质量监控的新需求，开始建立网络化过程监控系统；与生产模式的演变相适应的在线检测体系的完善和实施等方面。 适应现代制造发展需求的柔性加工方式渐成主流 如今，高柔性、高效能的加工手段已渐渐占据主流地位，如对于箱体类等零部件，广泛采用了加工中心；而对于轴类零部件，则越来越多地应用了先进的CBN砂轮跟踪磨削技术。另外，生产流程的工艺规划经历了从以组合机床、专机为主体的、适应品种单一的批量生产方式的刚性线，逐渐过渡到在生产线中以加工中心为代表的柔性单元也占有一定比例的半柔性生产线，最后发展到近年出现的主要由型号基本相同的多轴加工中心组成的全柔性自动生产线。 适应汽车制造发展趋势的生产规划思路 为适应现代汽车制造发展新趋势，在汽车生产制造过程中，采取多品种混线生产方式已成为现今多数企业运行的主流。在那些发动机厂里，在生产其中的箱体类零件时，以多轴加工中心组成的全柔性生产线更多地替代了半柔性生产线和昔日被广泛应用的刚性生产线；而在平面布置上，由传统生产线的“串行”变成了“并行”。 以曲轴制造技术的发展趋势为例：生产线的工艺布局采用鱼骨形，一改之前L形或U形布置；在粗加工阶段，加工深孔采用了高速深孔钻方式，并利用了MQL微量润滑技术，取消了期间的中间清洗工序；主轴颈和连杆颈的精加工采取了高速高效随动/跟踪磨削技术，一次装夹就可完成对主轴颈和连杆颈的加工。 采用砂轮能随动/跟踪CNC的磨床是曲轴精加工技术上一次很大的提升。一方面通过对CNC控制程序的调整，可以灵活地应用于不同类型工件的加工，即具有很好的柔性，而由于执行一次装夹即能完成全部主轴颈、连杆颈的磨削，大大降低了由此引起的制造误差，提高了精度。另外，因采用了CBN砂轮及冷却液，极大地增加了砂轮的耐用度，提升了生产率，并结合先进的随机测量和数据处理系统进一步改进了工件的尺寸和形状精度。如借助由精测室的Adcole1200仪器对工件轴颈的圆度测得的数据，在输出磨床的控制系统之后，通过修正、补偿，得以有效地改善轴颈的制造质量。最有代表性的例子就是轴颈的圆度由原来的磨削工艺只能控制在4-4.5μm，提高到可以控制在2μm以内。 在线检测的智能化与检具的简约化、柔性化 在线检测作用的演变，体现了现代质量理念。规划时所选用的在线检具的在线监测呈现出智能化趋势，监测工位已成为生产现场的实时监控系统。同时，在线检具简约化和柔性化趋势还表现为：一些主流发动机厂的一部分职能已被同样置于生产线旁的坐标测量机和位于车间现场的生产测量室所取代。 随着坐标测量机用于生产现场的技术日臻成熟，越来越多的测量机被置于生产现场作为工序间在线检测的重要手段，甚至串接于生产线中成为一个工位，但较简单的半开放型流行程度更高。相比以检具为主体的检测工位，坐标测量机更适应于多品种混线生产，能同时为多道工序服务。坐标测量机进入车间现场后，还能与“生产测量室”相配合，为企业提供更可靠、高效、经济的检测手段。 生产测量室作为质量监控体系的重要组成部分，这一观念近年来已被越来越多的企业所接受。作为一种发展趋势，其作用还在强化。生产测量室配备了通用性强且精度高于在线检测器具（设备）的测量仪器，多数归属于制造部门领导，但也有企业把它纳入质保部，将其设立于车间现场，主要的任务是承担企业自制件的抽检。 生产现场制造质量信息采集水平的提高 企业在不断调整生产工艺、采用先进制造技术的同时，还面临着持续提升生产过程信息化水平的需求，这其中包含着对被加工的零部件的编码、自动识别及数据采集技术的应用。自上世纪90年代中期后，条形码自动识别技术逐步在汽车行业获得了推广应用。本世纪零零年代中期后，数据容量更大、可读率更高，且能在金属表面实现直接打码的二维码技术在汽车制造业，尤其是在动力总成工厂的应用取得了很大进展。而近年来，电子数据芯片这项新技术也在国内少数主流汽车发动机厂中获得了实际应用。 电子数据芯片是附着在零件上标识目标对象的一种数据载体，具有体积小、重量轻、防水防油、耐高温高压等特性，通常以螺纹紧固方式安装在被加工的工件上。引入电子数据芯片技术的目的是为了提升生产过程中相关信息的存储、记录和传输水平，以建立更完善的现场零部件管理体系，达到进一步满足零件追溯的需要。基于FRID射频技术的电子数据芯片系统，由电子数据芯片、读写装置及控制管理软件组成，其本质上是一种非接触式的自动识别装置，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，适用于各种现场环境。 一个来自生产线上零件的信息包括基本信息和制造信息。基本信息包括零件号、生产厂代号、毛坯批次、上线时间等。而制造信息为反映工件的即时加工状态和通过各道工序时加工信息。后者其实是电子数据芯片所记录、存储的最为重要的那部分内容，包括：机床设备信息，如设备编号、主轴（夹具）编号等。加工信息即零件在该道工序的状态（合格与否、是不是返工、加工的日期时间；若属于被抽检零件，检测结果合格与否等），如果通过的正好是在线测量工序，如连入缸体、缸盖生产线的密封测试（试漏检测）工序，此时就将其测得结果写入电子数据芯片之中。

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