您好,歡迎來到三六零分類信息網!老站,搜索引擎當天收錄,歡迎發信息
免費發信息

“一序多機”工藝理念公開:以鋁缸蓋產線為例

2019-10-23 22:22:42發布9次查看

這是夾具俠(jiajoin)發布的第 1173 篇技術文章
在生產線的工藝設計方案中,如何在保證零件加工質量的前提下,縮短無效工作時間,降低制造成本,提高產出效率是工藝設計的核心內容,也是精益生產思想的體現。
視頻請搜索夾具俠,進入網站社區版塊查看原文
▲缸蓋加工示例
1 改進案例-缸蓋生產線概覽某公司的tu系列發動機缸蓋有三種類型的生產線(見下表)。
上述生產線都各具特點。在最初時,產品品種單一,選擇了專機生產線。隨著產品品種不斷更新,企業生產模式也逐漸柔性化,二、三期生產線設備由專機型過渡到數控加工中心型。在設備轉型的過程中,生產線的產出效率備受工廠的關注。
2 方案基礎——高速加工缸蓋是發動機品種結構變化最多的零件,同時,發動機缸蓋逐漸由鋁合金代替了鑄鐵材料,所以生產線盡量考慮柔性程度大、生產效率高的設備——高速加工中心。
高速加工主要體現出以下幾方面優點:
1)鋁質缸蓋加工適合采用高速切削,提高加工效率,縮短工序節拍,特別是缸蓋上的24個φ3mm小潤滑油孔的加工。
▲高速切削的優勢
2)有利于減少工件在加工過程中的發熱變形,特別在銑削加工中。因發熱量降低,所以工件升溫小,加工尺寸穩定,對刀具和設備造成的損害也小,缸蓋是典型的薄壁箱體類零件,在缸蓋燃燒室面的加工中得到顯現。
3)零件表面粗糙度質量和精度容易保證,如液壓挺桿孔、凸輪軸承孔等其表面質量要求都非常高。
4)便于生產線實現多品種生產,便于品種的換型改造,降低品種換型成本。
5)高速加工中心“集中加工”的特點,能夠顯著縮短換刀、零件上下料、定位、裝夾等諸多方面輔助時間,提高產出效率。但是,高速并非一定就是高效,這需要進行綜合評價。一方面高速加工中心與普通加工中心價格相差較大;另一方面,刀具和被加工材料(如缸蓋的閥座圈和導管材料是粉末冶金材料)是否適應高速切削,需要根據目前刀具的實際水平,以及被加工材料和工序內容的差異,合理選擇相應速度的加工中心,這樣可以減少投入費用,提高產出與投入的比例。經驗顯示,鋁缸蓋線的加工中心主軸轉速16 000~24 000r/min較為理想。
3 生產線布置中的上料方式“一序多機”的工藝平面布置,上料方式通常有機械手上料方式、人工+助力氣動吊具上料方式和人工+助力翻板上料方式,每種方式各有優缺點。
機械手上料方式(如缸蓋l2線)優點是單臺機械手可以完成一臺或多臺設備的上料;便于抓取較重的零件、隨行托盤等,易實現多品種混流生產;自動化作業,勞動強度低,節省人工,便于控制工序節拍。缺點是生產線建設投資成本高(缸蓋l2線用了10臺大跨距雙臂機械手);對機械手運行的可靠性要求高,一旦故障時將導致停線,影響產出率;由于手臂長,剛性差,位置易漂移,容易對零件定位部位造成磕碰傷;自動化程度高,維護技術難度大。
人工+助力氣動吊具上料方式(簡易機械手,如缸蓋l3線)優點是單臺份吊具制造成本較低,便于抓取較重的零件、隨行托盤等,易實現多品種混流生產;單臺氣動吊具可以完成一臺或多臺設備的上料。缺點是需要人工介入,勞動強度較大;如果要多臺設備共用一個吊具,平面布局較為困難;如果一機一吊具,整線配置數量較多,成本上升,總故障次數上升(如缸蓋l3線)。
圖1 人工+助力翻板上料方式
人工+助力翻板上料方式(見圖1)優點是結構簡單,制造成本低;便于平面布局;方便操作工對加工完的零件進行目測檢查。缺點是零件與翻轉板接觸,容易造成鋁缸蓋接觸面劃傷,精加工工序慎用;需要人工介入,勞動強度較大,不適用較重的零件。
4 生產線檢具布置方式生產過程中,零件需要首件檢查和中間檢查。過去通常把零件搬運放到專用檢查臺上檢查,這樣較為費時、費力。是否可以從生產線的平面布局角度來優化呢?對于人工上、下料的生產線,盡量不用專用檢查臺,將檢具優化到上下料位置旁邊的滾道上(見圖2),就近檢查。
圖2 檢具布置在操作位置旁邊的滾道上
其優點是可以縮短零件的轉運時間,減少轉運勞動強度;減少零件轉運檢查的磕碰概率;特別是對缸蓋上一些傾斜角度位置(如:導管、閥座、液壓挺桿孔)的檢查更加方便。
5 生產線刀具方案目前大部分高速加工中心的主軸轉速每分鐘1.6萬~2.6萬轉,實際生產過程中遠未得到充分發揮,潛力巨大。
(1)擠壓絲錐的應用。在發動機缸蓋上有許多相同公稱直徑的通孔和不通孔螺紋,由于排屑狀況不同,通常采用通孔絲錐和不通孔絲錐兩把刀具(見圖3)加工。經過多次試驗,成功地應用了擠壓絲錐,這樣僅用一把絲錐就可以完成通孔和不通孔的加工 (擠壓絲錐不用考慮排屑問題),這樣既減少了換刀時間,同時擠壓絲錐的進給速度是普通切削絲錐的兩倍。其壽命可達23 000件/支(每件缸蓋12個孔),單件成本由原來的1.24元降到了0.073元。
圖3
(2)輕質、密齒刀具。缸蓋屬于典型的薄壁箱體類零件,包括燃燒室面,凸輪軸罩蓋面,進、排氣面,離合面和正時面。其中,燃燒室面技術要求嚴格,切削時容易產生變形,加工面積大,切削時間長。如果能夠提高銑刀的切削速度,將會使零件變形和加工節拍有較大改善。
針對該問題,我們采用了鋁合金輕質密齒銑刀。該刀有以下幾個優點:鋁合金輕質刀體可以減小離心力,降低回轉扭矩,增加轉速,提高設備利用率;主軸伸出長度大時,輕質刀體振動小,易保證加工質量;密齒銑刀可以在單齒切削量不變的情況下提高切削效率。實踐證明,缸蓋六大面的銑削時間縮短了18s/件,刀耗減少0.87元/件。
圖4
(3)組合刀具/復合刀具。利用設備的柔性特征,加工工藝盡量采用減少或合并加工工序的方式,大量使用組合式刀具和復合刀具,可減少刀具數量、減少換刀時間和降低加工節拍時間。如火花塞臺階孔、液壓挺桿孔和導管孔、液壓挺桿和彈簧座面等復合刀具的使用,大大提高了加工效率。
(4)選擇性價比合適的新材料刀具。可以遠遠超越傳統的切削“禁區”,充分發揮設備的高速切削性能,單位功率的金屬切除率和刀具使用壽命都大大得到提高。如缸蓋線大量采用了pcd刀具和涂層刀具,由于其具有極高的硬度,在加工鋁缸蓋時使用壽命都在幾千件工件,減少了換刀次數,提高了設備切削利用率和加工質量。
6 缸蓋產線常見質量難題解決發動機鋁缸蓋生產線使用初期,常常會遇到以下幾個常見的質量難題,這些往往不是加工的精度問題,而是一些設計細節或邊緣工藝中出現的,但對產品質量影響大,影響生產線的正常運行。
(1)零件表面劃傷、壓痕、磕碰
由于鋁質材料的缸蓋硬度低,在輸送、夾持和定位夾緊環節中非常容易造成缸蓋接觸部位劃傷、磕碰和壓痕現象,因此,在整個生產線的設計過程中盡量做到輸送料道的側導向部位盡量使用零件的非重要工作表面。輸送導軌(面)連接處要保持平整,導向件表面不能存在刃口結構或沉孔,以免積屑造成零件表面劃傷;輸送零件時,盡量采用滾動輸送方式,因滑動方式已造成造成劃傷;在輸送、定位加緊時,保持與零件接觸面之間干凈,無切屑;使用燃燒室面定位時,定位面盡量避開缸蓋墊密封帶位置,以免產生壓痕造成零件報廢。
(2)清潔度
發動機缸蓋清潔度要求嚴格,缸蓋形狀復雜,鋁屑清理非常困難,該問題也是同行業遇到的共同難題。工藝設計時,不僅要重視清洗工藝,它是一個從毛坯經切削加工然后清洗的全過程的系統性問題。
經過長期的實踐探索,比較完善的工藝方法主要包括以下內容:
1)控制好毛坯清潔度,特別是型腔內不允許存在塊狀型砂。
2)刀具斷屑問題是改善清洗效果的一個重點環節。
3)進入最終清洗工序前,應解決好零件表面的飛邊、毛刺問題。
4)清洗工藝要完善,特別要處理好“單向”清洗造成的鋁屑卡死問題。
5)清洗設備要增加噴嘴堵塞狀況低壓檢查裝置,便于定期維護。
(3)刀柄夾屑導致的質量問題
加工一些精度要求高的孔時,常常會遇到加工偏大的現象,其主要原因是刀柄夾屑所置,盡管各類設備都有相應的沖屑、檢測裝置,但效果不佳,為了提高加工質量的可靠性,可以在取刀位置和刀庫內配置可靠的刀柄清潔裝置,如圖5所示的刀柄多角度清洗方式,同時提高主軸氣流清潔和夾屑報警效果。
圖5 刀柄沖屑機構
對關鍵孔徑,工藝應考慮防范監控措施,如導管、閥座底孔,堵蓋孔及定位銷孔等,根據具體情況通過增加人工抽查或后序的位移、壓力監控等手段加以防范。
以上是在生產過程中的一些實踐經驗,制造工藝不僅要考慮加工出合格的零件,同時要順應市場設備、材料、檢測手段等變化,充分發揮好先進設備、刀具的潛能,從各個環節縮短無效工作時間,提高設備的利用率,從而達到提高缸蓋的產出率,降低制造成本目的。
- end -
出品 | 夾具俠

該用戶其它信息

VIP推薦

免費發布信息,免費發布B2B信息網站平臺 - 三六零分類信息網
快乐12分析软件下载