“提高品質(zhì)，降低成本”為汽車企業(yè)在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中提供了基本保證。對(duì)于汽車動(dòng)力總成制造企業(yè)來(lái)講，合理規(guī)劃生產(chǎn)是非常重要的，因?yàn)椋侠淼倪x擇可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)系統(tǒng)的使用價(jià)值，提高生產(chǎn)效率，讓生產(chǎn)流程更加合理化，為企業(yè)節(jié)約大量的開(kāi)支。
對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)制造所采用的生產(chǎn)裝備來(lái)講，其投資費(fèi)用和壽命的計(jì)算并非是件簡(jiǎn)單的事情：首先，企業(yè)要考慮在前期投入大量的資金購(gòu)置生產(chǎn)設(shè)備；其次，在后期的使用過(guò)程中還要考慮加工過(guò)程中的使用成本和維護(hù)費(fèi)用。為了適應(yīng)未來(lái)的生產(chǎn)需求，規(guī)劃發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線時(shí)還要考慮，所選擇的生產(chǎn)設(shè)備能否滿足未來(lái)生產(chǎn)需求的變化。如何合理進(jìn)行投資建設(shè)生產(chǎn)線，成為當(dāng)前每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠慎重研究的課題。
課題的提出
長(zhǎng)城汽車股份有限公司獨(dú)立研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)，需要建設(shè)新的生產(chǎn)線來(lái)滿足新產(chǎn)品的加工和裝配任務(wù)。
生產(chǎn)的機(jī)型為G01～G06三缸、四缸兩個(gè)汽油機(jī)系列，排量0.8L～1.5L。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：全鋁材質(zhì)，采用了DOHC、塑料進(jìn)氣管、電子節(jié)氣門(mén)、直噴及增壓等技術(shù)，排放標(biāo)準(zhǔn)為歐IV、歐V。規(guī)劃的生產(chǎn)線將承擔(dān)0.8L、1.0L、1.1L、1.3L和1.5L共5款發(fā)動(dòng)機(jī)的加工、裝配和熱試等任務(wù)，生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)能10萬(wàn)臺(tái)。
生產(chǎn)系統(tǒng)的選擇
考慮到未來(lái)機(jī)型的拓展，我們決定選用柔性生產(chǎn)系統(tǒng)。目前，國(guó)外流行的由高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)線主要有兩種形式，一種是由桁架機(jī)械手輸送工件組成的全自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)；一種是以每臺(tái)單機(jī)為單元，由簡(jiǎn)單的物料系統(tǒng)組成流水線，每臺(tái)機(jī)床由人工或由機(jī)器人來(lái)上下料。第一種方法由于采用了桁架機(jī)械手進(jìn)行工件輸送，可以大大簡(jiǎn)化作為柔性線的基本單元——高速加工中心的結(jié)構(gòu)，從而降低每臺(tái)單元的制造成本，且增加的桁架機(jī)械手的費(fèi)用完全可由機(jī)床制造節(jié)省下來(lái)的費(fèi)用平衡。因此，第一種方案的最終造價(jià)對(duì)于我們來(lái)講，是完全可以接受的。
基于多方面的考慮，我們做出了如下選擇：缸體、缸蓋生產(chǎn)線由高速加工中心（缸體還有珩磨機(jī)）及輔助設(shè)備組成，以此來(lái)完成機(jī)械加工、清洗、軸承蓋的裝配、氣密性試驗(yàn)、檢測(cè)和分組等任務(wù)；曲軸生產(chǎn)線采用柔性加工方式進(jìn)行多品種的共線生產(chǎn)，全部采用機(jī)械手自動(dòng)上下料，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的全自動(dòng)生產(chǎn)。
機(jī)型拓展思路
1. 設(shè)備選型
高速加工中心具有的基本特性是：高主軸轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給速度（含快移動(dòng)速度）、高加（減）速度、微米級(jí)的加工精度、高的靜（動(dòng)）態(tài)剛度以及輕量化的移動(dòng)部件。為了合理論證選購(gòu)設(shè)備的合理性，我們從以下幾方面進(jìn)行了考慮：不同速度和加速度時(shí)間的比較；電主軸啟動(dòng)及停止時(shí)間；移動(dòng)距離與時(shí)間的關(guān)系。對(duì)多方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析后，我們得出結(jié)論：針對(duì)我們的產(chǎn)品，采用德國(guó)進(jìn)口的加工中心，并大量使用PCD刀片，可以減少設(shè)備臺(tái)數(shù)、降低投資額度，保證可靠的加工質(zhì)量。
德國(guó)設(shè)備在高速加工中具有很明顯的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)加工余量較大（3mm左右）時(shí)，可以直接進(jìn)行穩(wěn)定的精加工，并實(shí)現(xiàn)很好的加工質(zhì)量。
2. 珩磨機(jī)的選擇
（1）缸孔加工方案的確認(rèn)：缸體的缸筒為合金鑄鐵鑲嵌埋鑄件，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸缸孔不分組（4-φ750+0.01）及表面質(zhì)量參數(shù)、平臺(tái)網(wǎng)紋要求，選擇平臺(tái)網(wǎng)紋的珩磨機(jī)能夠滿足要求。
（2）主軸承孔鉸珩加工的確認(rèn)：由于產(chǎn)品的主軸承蓋是鑄鐵材料，與缸體的材料不同，針對(duì)兩種材料的加工，我們展開(kāi)了充分論證。
經(jīng)綜合性分析我們認(rèn)為：主軸承孔（雙金屬切削）的精加工采用鉸珩的方式更加可靠，且圓度、直線度和表面粗糙度在大批量生產(chǎn)中易于保證；珩磨機(jī)采用可漲舒技術(shù)，可以保證鉸珩在全長(zhǎng)范圍內(nèi)與孔表面緊密接觸，因此通過(guò)珩磨加工，可以使缸孔、曲軸孔的加工精度顯著改善。
曲軸線上的機(jī)械手
3. 刀具的選擇
當(dāng)確定好機(jī)床設(shè)備后，我們就要著手進(jìn)行刀具的選擇。為充分發(fā)揮加工中心性能和效率，適應(yīng)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線的高速、高效的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)先選用以下刀具品牌，MAPAL、KENNAMETAL、SANDVIK、WIDIA、Valenite、OSG、GUHRING及KOMET，并且優(yōu)先采用機(jī)夾不重磨刀具、硬質(zhì)合金鉆頭和內(nèi)冷鉆頭及立方氮化硼（CBN）等新型材料的刀具。
4. 刀片的選擇
以生產(chǎn)7萬(wàn)件缸蓋為例，大量使用PCD刀片比少量使用PCD刀片單件成本更低，所以使用PCD刀具可以降低單件生產(chǎn)成本。PCD刀片的價(jià)格一般比硬質(zhì)合金高8～10倍，而實(shí)際使用中其壽命比硬質(zhì)合金長(zhǎng)約10～50倍。
5.輔助設(shè)備的選用
為了降低成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，我們從以下幾方面對(duì)輔助設(shè)備進(jìn)行了規(guī)劃：
（1） 缸體生產(chǎn)線的線首和線尾采用人工借助于懸掛起重機(jī)從機(jī)動(dòng)輥道上裝卸工件；
（2） 缸蓋生產(chǎn)線采用人工從機(jī)動(dòng)輥道上裝卸工件（鋁缸蓋重量輕，符合人體負(fù)重要求）；
（3） 加工中心配置雙交換工作臺(tái)，采用門(mén)架氣動(dòng)平衡吊往夾具上裝卸工件，工序間運(yùn)輸采用機(jī)動(dòng)摩擦輥道；
（4） 主軸承蓋裝配后，軸承蓋裝配采用電動(dòng)雙頭擰緊機(jī)，采用扭矩控制術(shù)；
（5） 專用設(shè)備完成堵蓋壓裝、氣密試驗(yàn)和檢測(cè)分組等工序內(nèi)容；堵蓋壓裝、氣密試驗(yàn)和檢測(cè)分組等設(shè)備間運(yùn)輸采用機(jī)動(dòng)摩擦輥道，自動(dòng)運(yùn)行；
（6） 生產(chǎn)線設(shè)置工序間檢測(cè)，配備檢測(cè)工件所需的氣電量?jī)x、線性量具和相應(yīng)的在線檢驗(yàn)臺(tái)，以加強(qiáng)產(chǎn)品的質(zhì)量控制。
成果展示
本著保證 “高品質(zhì)的產(chǎn)品，低成本的投資”這一經(jīng)營(yíng)理念，以使我們的產(chǎn)品有競(jìng)爭(zhēng)力的精益思想，缸體、缸蓋這兩條生產(chǎn)線設(shè)備主要有德國(guó)HELLER公司的高速加工中心組成，缸體還有NAGEL的珩磨自動(dòng)線、意大利MARPOSS的最終測(cè)量機(jī)以及國(guó)內(nèi)知名廠家生產(chǎn)的輔機(jī)設(shè)備組成。其柔性加工方式可以滿足多品種的共線生產(chǎn)需要。整條線均采用了機(jī)動(dòng)輥道自動(dòng)傳輸，各生產(chǎn)線設(shè)置了工序間在線檢測(cè)功能，配備了氣電量?jī)x及在線檢測(cè)臺(tái)，所有的氣電和電子類量?jī)x均具備了SPC統(tǒng)計(jì)功能。
曲軸生產(chǎn)線采用柔性加工方式進(jìn)行多品種的共線生產(chǎn)，全部采用機(jī)械手自動(dòng)上下料，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)生產(chǎn)。粗加工采用德國(guó)BOEHRINGER公司的高速隨動(dòng)外銑和車?yán)?，精加工采用德?guó)JUNKER公司的磨削精度圓度在2mm以內(nèi)、圓柱度在3mm以內(nèi)、連桿頸平行度能夠達(dá)到8mm左右的隨動(dòng)磨床。此外，生產(chǎn)線上還有德國(guó)Schenk公司的動(dòng)平衡機(jī)、意大利Marposs的綜合測(cè)量機(jī)等先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備，保證了曲軸的生產(chǎn)精度要求。
為充分發(fā)揮HELLER加工中心的性能和效率、適應(yīng)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線的高速、高效的優(yōu)勢(shì)，我們選擇KENNAMETAL作為第一刀具配套商。加工設(shè)備優(yōu)先采用機(jī)夾不重磨刀具、硬質(zhì)合金鉆頭和內(nèi)冷鉆頭、立方氮化硼（CBN）等新型材料的刀具；采用錐度為 1∶10的HSK刀柄，其與主軸的雙面接觸點(diǎn)保證了定位精度與連接剛性；采用熱漲式工具系統(tǒng)其均勻夾緊力使同心度＜3mm，更適合高速加工。為使刀具的切削性能發(fā)揮到最大，所有加工中心刀具均采用中心內(nèi)冷結(jié)構(gòu)；缸體、缸蓋鋁合金材料的銑削加工廣泛采用PCD刀具，保證了加工精度與表面質(zhì)量，切削速度選擇2500m/min；考慮到高速回轉(zhuǎn)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，刀體采用高強(qiáng)度鋁合金與鋼質(zhì)雙金屬材料制作。KENNAMETAL的TX型超細(xì)硬質(zhì)合金刀具，特別薄的尖端有最好的定心作用，可同時(shí)完成鉆和鉸兩道工序，加工精度可達(dá)7級(jí)。
目前，這幾條生產(chǎn)線已進(jìn)行小批量驗(yàn)證，從加工質(zhì)量和穩(wěn)定性來(lái)看，均滿足規(guī)劃要求；從投資的經(jīng)濟(jì)性來(lái)講，也得到了長(zhǎng)城汽車股份有限公司和市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可。
（轉(zhuǎn)載）
