“一序多机”工艺理念公开：以铝缸盖产线为例

夹具超人 · 发表于 2019-10-15 11:16:44

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在生产线的工艺设计方案中，如何在保证零件加工质量的前提下，缩短无效工作时间，降低制造成本，提高产出效率是工艺设计的核心内容，也是精益生产思想的体现。

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▲缸盖加工示例

1 改进案例-缸盖生产线概览

某公司的TU系列发动机缸盖有三种类型的生产线（见下表）。

上述生产线都各具特点。在最初时，产品品种单一，选择了专机生产线。随着产品品种不断更新，企业生产模式也逐渐柔性化，二、三期生产线设备由专机型过渡到数控加工中心型。在设备转型的过程中，生产线的产出效率备受工厂的关注。

2 方案基础——高速加工

缸盖是发动机品种结构变化最多的零件，同时，发动机缸盖逐渐由铝合金代替了铸铁材料，所以生产线尽量考虑柔性程度大、生产效率高的设备——高速加工中心。

高速加工主要体现出以下几方面优点：

1）铝质缸盖加工适合采用高速切削，提高加工效率，缩短工序节拍，特别是缸盖上的24个φ3mm小润滑油孔的加工。

▲高速切削的优势

2）有利于减少工件在加工过程中的发热变形，特别在铣削加工中。因发热量降低，所以工件升温小，加工尺寸稳定，对刀具和设备造成的损害也小，缸盖是典型的薄壁箱体类零件，在缸盖燃烧室面的加工中得到显现。

3）零件表面粗糙度质量和精度容易保证，如液压挺杆孔、凸轮轴承孔等其表面质量要求都非常高。

4）便于生产线实现多品种生产，便于品种的换型改造，降低品种换型成本。

5）高速加工中心“集中加工”的特点，能够显著缩短换刀、零件上下料、定位、装夹等诸多方面辅助时间，提高产出效率。但是，高速并非一定就是高效，这需要进行综合评价。一方面高速加工中心与普通加工中心价格相差较大；另一方面，刀具和被加工材料（如缸盖的阀座圈和导管材料是粉末冶金材料）是否适应高速切削，需要根据目前刀具的实际水平，以及被加工材料和工序内容的差异，合理选择相应速度的加工中心，这样可以减少投入费用，提高产出与投入的比例。经验显示，铝缸盖线的加工中心主轴转速16 000～24 000r/min较为理想。

3 生产线布置中的上料方式

“一序多机”的工艺平面布置，上料方式通常有机械手上料方式、人工+助力气动吊具上料方式和人工+助力翻板上料方式，每种方式各有优缺点。

机械手上料方式（如缸盖L2线）优点是单台机械手可以完成一台或多台设备的上料；便于抓取较重的零件、随行托盘等，易实现多品种混流生产；自动化作业，劳动强度低，节省人工，便于控制工序节拍。缺点是生产线建设投资成本高（缸盖L2线用了10台大跨距双臂机械手）；对机械手运行的可靠性要求高，一旦故障时将导致停线，影响产出率；由于手臂长，刚性差，位置易漂移，容易对零件定位部位造成磕碰伤；自动化程度高，维护技术难度大。

人工+助力气动吊具上料方式（简易机械手，如缸盖L3线）优点是单台份吊具制造成本较低，便于抓取较重的零件、随行托盘等，易实现多品种混流生产；单台气动吊具可以完成一台或多台设备的上料。缺点是需要人工介入，劳动强度较大；如果要多台设备共用一个吊具，平面布局较为困难；如果一机一吊具，整线配置数量较多，成本上升，总故障次数上升（如缸盖L3线）。

图1 人工+助力翻板上料方式

人工+助力翻板上料方式（见图1）优点是结构简单，制造成本低；便于平面布局；方便操作工对加工完的零件进行目测检查。缺点是零件与翻转板接触，容易造成铝缸盖接触面划伤，精加工工序慎用；需要人工介入，劳动强度较大，不适用较重的零件。

4 生产线检具布置方式

生产过程中，零件需要首件检查和中间检查。过去通常把零件搬运放到专用检查台上检查，这样较为费时、费力。是否可以从生产线的平面布局角度来优化呢？对于人工上、下料的生产线，尽量不用专用检查台，将检具优化到上下料位置旁边的滚道上（见图2），就近检查。

图2 检具布置在操作位置旁边的滚道上

其优点是可以缩短零件的转运时间，减少转运劳动强度；减少零件转运检查的磕碰概率；特别是对缸盖上一些倾斜角度位置（如：导管、阀座、液压挺杆孔）的检查更加方便。

5 生产线刀具方案

6 缸盖产线常见质量难题解决

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