張艷華+王大宇+董漢偉

摘 要：一些設(shè)備中大型鑄件加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機(jī)交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。該文利用工序分析法對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析，將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)小工序，并采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)，輔以一種高剛性夾具減少工件裝夾與找正時(shí)間，可以將產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 d降為3 d，滿足產(chǎn)品交貨期要求。

關(guān)鍵詞：大型鑄件 加工效率 工序分析 高剛性夾具

中圖分類號(hào)：TG24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（b）-0052-01

隨著社會(huì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，客戶對(duì)于產(chǎn)品的交付速度提出較高要求。復(fù)雜鑄件作為設(shè)備的主要構(gòu)件，屬于大型鑄件，其加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機(jī)交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。本文主要以大型鑄件的加工問題為切入點(diǎn)，利用工序分析法對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析，優(yōu)化工藝方案，探討縮短其生產(chǎn)周期的方法。

1 產(chǎn)品工藝及特點(diǎn)

1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

鑄件毛坯重量達(dá)9 t，外形尺寸3.3 m×1.5 m×1 m，示意圖見圖1。加工內(nèi)容包括六軸孔和七級(jí)減速結(jié)構(gòu)。零件外形無可用加工基準(zhǔn)，需劃線并焊接基準(zhǔn)塊，人工制作加工基準(zhǔn)。

1.2 工藝路線

該零件的主要加工路線為：劃線→鏜削→鉆→轉(zhuǎn)序，各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時(shí)見表1。

根據(jù)整機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)周期要求，該零件的交付周期為3.5 d。從表1中各工序所需工時(shí)來看，時(shí)間最長的一道工序?yàn)殓M削工序，加工周期為8260 min（約7 d）。即使按照工序劃分進(jìn)行流水線式儲(chǔ)備生產(chǎn)，由于其生產(chǎn)節(jié)拍中鏜削工序耗時(shí)較長，導(dǎo)致整機(jī)生產(chǎn)周期至少為7 d，鏜削工序成為影響交貨期的瓶頸工序。

2 方案探索與設(shè)計(jì)

為滿足3.5 d/件的交貨周期，要求整個(gè)工序的生產(chǎn)節(jié)拍少于3.5 d。然而現(xiàn)有生產(chǎn)節(jié)拍為7 d，生產(chǎn)現(xiàn)狀與目標(biāo)周期差異較大，通過效率提升、刀具改善等方法無法解決。初步解決方案是對(duì)瓶頸工序進(jìn)一步拆分，將一道大工序分解為若干個(gè)小工序，由不同機(jī)床分別完成相應(yīng)小工序的加工任務(wù)，使產(chǎn)品流起來；減少瓶頸工序的作業(yè)時(shí)間，達(dá)到各工序間基本均衡的目的，最終使得生產(chǎn)節(jié)拍滿足交貨期要求。

基于以上原則，對(duì)鏜削工序進(jìn)行拆分。經(jīng)過仔細(xì)分析產(chǎn)品圖紙后，將上述鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)小工序。經(jīng)過現(xiàn)場試制，各工序的生產(chǎn)節(jié)拍均低于交貨期要求的4200 min，因此采用流水式分設(shè)備生產(chǎn)模式可以解決生產(chǎn)瓶頸問題。拆分后各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時(shí)情況見表2。

3 問題分析與處理

3.1 問題

上述方案雖然解決了生產(chǎn)瓶頸問題，但工序拆分后的三道工序的工時(shí)總和為10290 min，高于拆分前的8260 min，導(dǎo)致工時(shí)成本增加了21%，影響產(chǎn)品利潤。

3.2 解決措施

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場加工過程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)零件的純加工作業(yè)時(shí)間與改善前基本持平（切削量與切削參數(shù)沒有變化），但每次轉(zhuǎn)換設(shè)備時(shí)產(chǎn)生了大量裝夾與找正時(shí)間，尤其是半精加工到精加工的轉(zhuǎn)換過程。

針對(duì)此問題，在對(duì)產(chǎn)品工藝特性進(jìn)行分析后，設(shè)計(jì)了一款高剛性夾具。該高剛性夾具基本原理是將零件固定在夾具上，利用特殊設(shè)計(jì)的定位裝置，實(shí)現(xiàn)每次工序轉(zhuǎn)換時(shí)零件與夾具一起轉(zhuǎn)移，到下工序時(shí)僅需對(duì)夾具上的定位裝置校正坐標(biāo)原點(diǎn)后即可進(jìn)行加工。

4 夾具設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

4.1 夾具設(shè)計(jì)

高剛性夾具設(shè)計(jì)如圖2所示。夾具夾緊過程采用手動(dòng)操作，輔助支撐采用液壓控制。定位銷經(jīng)過滲碳處理，滲層深度0.8～1.2 mm，硬度HRC58～62，確保其具有一定的精度維持能力；支撐塊經(jīng)淬火處理，硬度HRC58～62；吊鉤用于夾具轉(zhuǎn)運(yùn)。

裝夾工件時(shí)利用工件上已加工完成的底面及兩個(gè)側(cè)面與夾具匹配找正，然后將工件上預(yù)先加工的工藝孔套入夾具體的定位銷，實(shí)現(xiàn)最終定位。裝夾時(shí)工件相關(guān)平面及工藝孔的位置精度是定位準(zhǔn)確的前提。裝夾完成后采用機(jī)械夾緊與液壓夾緊相結(jié)合的方式進(jìn)行夾緊固定，緊固過程方便快速。設(shè)備轉(zhuǎn)換需要對(duì)刀時(shí)，通過設(shè)置在夾具上表面上的對(duì)刀點(diǎn)實(shí)現(xiàn)快速找正。

4.2 效果驗(yàn)證

工件利用高剛性夾具進(jìn)行固定，并通過拆分后的工序路線進(jìn)行加工。實(shí)踐證明可以顯著降低工件的裝夾與找正時(shí)間，提升工作效率，改進(jìn)后各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時(shí)情況見表3。鏜削工序總工時(shí)比改善前降低13.3%，達(dá)到了降低制造成本的目的。改善后工件的生產(chǎn)周期約為3 d，滿足了3.5 件/d的生產(chǎn)周期要求。

5 結(jié)語

針對(duì)產(chǎn)品交貨周期問題的解決方案為：①將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)小工序；②采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)；③設(shè)計(jì)了一種高剛性夾具，減少工件裝夾與找正時(shí)間。經(jīng)過以上三點(diǎn)改進(jìn)，使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 天降為3 天，滿足產(chǎn)品交貨期要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2] 李超.采煤機(jī)搖臂加工設(shè)備的柔性選擇[J].金屬加工（冷加工），2013（8）：25-26.

[3] 蔡學(xué)良，董漢偉.焊接組對(duì)工裝的研究與設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2012（6）.endprint

摘 要：一些設(shè)備中大型鑄件加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機(jī)交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。該文利用工序分析法對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析，將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)小工序，并采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)，輔以一種高剛性夾具減少工件裝夾與找正時(shí)間，可以將產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 d降為3 d，滿足產(chǎn)品交貨期要求。

關(guān)鍵詞：大型鑄件 加工效率 工序分析 高剛性夾具

中圖分類號(hào)：TG24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（b）-0052-01

隨著社會(huì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，客戶對(duì)于產(chǎn)品的交付速度提出較高要求。復(fù)雜鑄件作為設(shè)備的主要構(gòu)件，屬于大型鑄件，其加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機(jī)交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。本文主要以大型鑄件的加工問題為切入點(diǎn)，利用工序分析法對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析，優(yōu)化工藝方案，探討縮短其生產(chǎn)周期的方法。

1 產(chǎn)品工藝及特點(diǎn)

1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

鑄件毛坯重量達(dá)9 t，外形尺寸3.3 m×1.5 m×1 m，示意圖見圖1。加工內(nèi)容包括六軸孔和七級(jí)減速結(jié)構(gòu)。零件外形無可用加工基準(zhǔn)，需劃線并焊接基準(zhǔn)塊，人工制作加工基準(zhǔn)。

1.2 工藝路線

該零件的主要加工路線為：劃線→鏜削→鉆→轉(zhuǎn)序，各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時(shí)見表1。

根據(jù)整機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)周期要求，該零件的交付周期為3.5 d。從表1中各工序所需工時(shí)來看，時(shí)間最長的一道工序?yàn)殓M削工序，加工周期為8260 min（約7 d）。即使按照工序劃分進(jìn)行流水線式儲(chǔ)備生產(chǎn)，由于其生產(chǎn)節(jié)拍中鏜削工序耗時(shí)較長，導(dǎo)致整機(jī)生產(chǎn)周期至少為7 d，鏜削工序成為影響交貨期的瓶頸工序。

2 方案探索與設(shè)計(jì)

為滿足3.5 d/件的交貨周期，要求整個(gè)工序的生產(chǎn)節(jié)拍少于3.5 d。然而現(xiàn)有生產(chǎn)節(jié)拍為7 d，生產(chǎn)現(xiàn)狀與目標(biāo)周期差異較大，通過效率提升、刀具改善等方法無法解決。初步解決方案是對(duì)瓶頸工序進(jìn)一步拆分，將一道大工序分解為若干個(gè)小工序，由不同機(jī)床分別完成相應(yīng)小工序的加工任務(wù)，使產(chǎn)品流起來；減少瓶頸工序的作業(yè)時(shí)間，達(dá)到各工序間基本均衡的目的，最終使得生產(chǎn)節(jié)拍滿足交貨期要求。

基于以上原則，對(duì)鏜削工序進(jìn)行拆分。經(jīng)過仔細(xì)分析產(chǎn)品圖紙后，將上述鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)小工序。經(jīng)過現(xiàn)場試制，各工序的生產(chǎn)節(jié)拍均低于交貨期要求的4200 min，因此采用流水式分設(shè)備生產(chǎn)模式可以解決生產(chǎn)瓶頸問題。拆分后各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時(shí)情況見表2。

3 問題分析與處理

3.1 問題

上述方案雖然解決了生產(chǎn)瓶頸問題，但工序拆分后的三道工序的工時(shí)總和為10290 min，高于拆分前的8260 min，導(dǎo)致工時(shí)成本增加了21%，影響產(chǎn)品利潤。

3.2 解決措施

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場加工過程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)零件的純加工作業(yè)時(shí)間與改善前基本持平（切削量與切削參數(shù)沒有變化），但每次轉(zhuǎn)換設(shè)備時(shí)產(chǎn)生了大量裝夾與找正時(shí)間，尤其是半精加工到精加工的轉(zhuǎn)換過程。

針對(duì)此問題，在對(duì)產(chǎn)品工藝特性進(jìn)行分析后，設(shè)計(jì)了一款高剛性夾具。該高剛性夾具基本原理是將零件固定在夾具上，利用特殊設(shè)計(jì)的定位裝置，實(shí)現(xiàn)每次工序轉(zhuǎn)換時(shí)零件與夾具一起轉(zhuǎn)移，到下工序時(shí)僅需對(duì)夾具上的定位裝置校正坐標(biāo)原點(diǎn)后即可進(jìn)行加工。

4 夾具設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

4.1 夾具設(shè)計(jì)

高剛性夾具設(shè)計(jì)如圖2所示。夾具夾緊過程采用手動(dòng)操作，輔助支撐采用液壓控制。定位銷經(jīng)過滲碳處理，滲層深度0.8～1.2 mm，硬度HRC58～62，確保其具有一定的精度維持能力；支撐塊經(jīng)淬火處理，硬度HRC58～62；吊鉤用于夾具轉(zhuǎn)運(yùn)。

裝夾工件時(shí)利用工件上已加工完成的底面及兩個(gè)側(cè)面與夾具匹配找正，然后將工件上預(yù)先加工的工藝孔套入夾具體的定位銷，實(shí)現(xiàn)最終定位。裝夾時(shí)工件相關(guān)平面及工藝孔的位置精度是定位準(zhǔn)確的前提。裝夾完成后采用機(jī)械夾緊與液壓夾緊相結(jié)合的方式進(jìn)行夾緊固定，緊固過程方便快速。設(shè)備轉(zhuǎn)換需要對(duì)刀時(shí)，通過設(shè)置在夾具上表面上的對(duì)刀點(diǎn)實(shí)現(xiàn)快速找正。

4.2 效果驗(yàn)證

工件利用高剛性夾具進(jìn)行固定，并通過拆分后的工序路線進(jìn)行加工。實(shí)踐證明可以顯著降低工件的裝夾與找正時(shí)間，提升工作效率，改進(jìn)后各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時(shí)情況見表3。鏜削工序總工時(shí)比改善前降低13.3%，達(dá)到了降低制造成本的目的。改善后工件的生產(chǎn)周期約為3 d，滿足了3.5 件/d的生產(chǎn)周期要求。

5 結(jié)語

針對(duì)產(chǎn)品交貨周期問題的解決方案為：①將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)小工序；②采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)；③設(shè)計(jì)了一種高剛性夾具，減少工件裝夾與找正時(shí)間。經(jīng)過以上三點(diǎn)改進(jìn)，使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 天降為3 天，滿足產(chǎn)品交貨期要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2] 李超.采煤機(jī)搖臂加工設(shè)備的柔性選擇[J].金屬加工（冷加工），2013（8）：25-26.

[3] 蔡學(xué)良，董漢偉.焊接組對(duì)工裝的研究與設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2012（6）.endprint

摘 要：一些設(shè)備中大型鑄件加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機(jī)交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。該文利用工序分析法對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析，將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)小工序，并采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)，輔以一種高剛性夾具減少工件裝夾與找正時(shí)間，可以將產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 d降為3 d，滿足產(chǎn)品交貨期要求。

關(guān)鍵詞：大型鑄件 加工效率 工序分析 高剛性夾具

中圖分類號(hào)：TG24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（b）-0052-01

隨著社會(huì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，客戶對(duì)于產(chǎn)品的交付速度提出較高要求。復(fù)雜鑄件作為設(shè)備的主要構(gòu)件，屬于大型鑄件，其加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機(jī)交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。本文主要以大型鑄件的加工問題為切入點(diǎn)，利用工序分析法對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析，優(yōu)化工藝方案，探討縮短其生產(chǎn)周期的方法。

1 產(chǎn)品工藝及特點(diǎn)

1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

鑄件毛坯重量達(dá)9 t，外形尺寸3.3 m×1.5 m×1 m，示意圖見圖1。加工內(nèi)容包括六軸孔和七級(jí)減速結(jié)構(gòu)。零件外形無可用加工基準(zhǔn)，需劃線并焊接基準(zhǔn)塊，人工制作加工基準(zhǔn)。

1.2 工藝路線

該零件的主要加工路線為：劃線→鏜削→鉆→轉(zhuǎn)序，各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時(shí)見表1。

根據(jù)整機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)周期要求，該零件的交付周期為3.5 d。從表1中各工序所需工時(shí)來看，時(shí)間最長的一道工序?yàn)殓M削工序，加工周期為8260 min（約7 d）。即使按照工序劃分進(jìn)行流水線式儲(chǔ)備生產(chǎn)，由于其生產(chǎn)節(jié)拍中鏜削工序耗時(shí)較長，導(dǎo)致整機(jī)生產(chǎn)周期至少為7 d，鏜削工序成為影響交貨期的瓶頸工序。

2 方案探索與設(shè)計(jì)

為滿足3.5 d/件的交貨周期，要求整個(gè)工序的生產(chǎn)節(jié)拍少于3.5 d。然而現(xiàn)有生產(chǎn)節(jié)拍為7 d，生產(chǎn)現(xiàn)狀與目標(biāo)周期差異較大，通過效率提升、刀具改善等方法無法解決。初步解決方案是對(duì)瓶頸工序進(jìn)一步拆分，將一道大工序分解為若干個(gè)小工序，由不同機(jī)床分別完成相應(yīng)小工序的加工任務(wù)，使產(chǎn)品流起來；減少瓶頸工序的作業(yè)時(shí)間，達(dá)到各工序間基本均衡的目的，最終使得生產(chǎn)節(jié)拍滿足交貨期要求。

基于以上原則，對(duì)鏜削工序進(jìn)行拆分。經(jīng)過仔細(xì)分析產(chǎn)品圖紙后，將上述鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)小工序。經(jīng)過現(xiàn)場試制，各工序的生產(chǎn)節(jié)拍均低于交貨期要求的4200 min，因此采用流水式分設(shè)備生產(chǎn)模式可以解決生產(chǎn)瓶頸問題。拆分后各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時(shí)情況見表2。

3 問題分析與處理

3.1 問題

上述方案雖然解決了生產(chǎn)瓶頸問題，但工序拆分后的三道工序的工時(shí)總和為10290 min，高于拆分前的8260 min，導(dǎo)致工時(shí)成本增加了21%，影響產(chǎn)品利潤。

3.2 解決措施

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場加工過程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)零件的純加工作業(yè)時(shí)間與改善前基本持平（切削量與切削參數(shù)沒有變化），但每次轉(zhuǎn)換設(shè)備時(shí)產(chǎn)生了大量裝夾與找正時(shí)間，尤其是半精加工到精加工的轉(zhuǎn)換過程。

針對(duì)此問題，在對(duì)產(chǎn)品工藝特性進(jìn)行分析后，設(shè)計(jì)了一款高剛性夾具。該高剛性夾具基本原理是將零件固定在夾具上，利用特殊設(shè)計(jì)的定位裝置，實(shí)現(xiàn)每次工序轉(zhuǎn)換時(shí)零件與夾具一起轉(zhuǎn)移，到下工序時(shí)僅需對(duì)夾具上的定位裝置校正坐標(biāo)原點(diǎn)后即可進(jìn)行加工。

4 夾具設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

4.1 夾具設(shè)計(jì)

高剛性夾具設(shè)計(jì)如圖2所示。夾具夾緊過程采用手動(dòng)操作，輔助支撐采用液壓控制。定位銷經(jīng)過滲碳處理，滲層深度0.8～1.2 mm，硬度HRC58～62，確保其具有一定的精度維持能力；支撐塊經(jīng)淬火處理，硬度HRC58～62；吊鉤用于夾具轉(zhuǎn)運(yùn)。

裝夾工件時(shí)利用工件上已加工完成的底面及兩個(gè)側(cè)面與夾具匹配找正，然后將工件上預(yù)先加工的工藝孔套入夾具體的定位銷，實(shí)現(xiàn)最終定位。裝夾時(shí)工件相關(guān)平面及工藝孔的位置精度是定位準(zhǔn)確的前提。裝夾完成后采用機(jī)械夾緊與液壓夾緊相結(jié)合的方式進(jìn)行夾緊固定，緊固過程方便快速。設(shè)備轉(zhuǎn)換需要對(duì)刀時(shí)，通過設(shè)置在夾具上表面上的對(duì)刀點(diǎn)實(shí)現(xiàn)快速找正。

4.2 效果驗(yàn)證

工件利用高剛性夾具進(jìn)行固定，并通過拆分后的工序路線進(jìn)行加工。實(shí)踐證明可以顯著降低工件的裝夾與找正時(shí)間，提升工作效率，改進(jìn)后各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時(shí)情況見表3。鏜削工序總工時(shí)比改善前降低13.3%，達(dá)到了降低制造成本的目的。改善后工件的生產(chǎn)周期約為3 d，滿足了3.5 件/d的生產(chǎn)周期要求。

5 結(jié)語

針對(duì)產(chǎn)品交貨周期問題的解決方案為：①將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)小工序；②采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)；③設(shè)計(jì)了一種高剛性夾具，減少工件裝夾與找正時(shí)間。經(jīng)過以上三點(diǎn)改進(jìn)，使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 天降為3 天，滿足產(chǎn)品交貨期要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2] 李超.采煤機(jī)搖臂加工設(shè)備的柔性選擇[J].金屬加工（冷加工），2013（8）：25-26.

[3] 蔡學(xué)良，董漢偉.焊接組對(duì)工裝的研究與設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2012（6）.endprint