■ 南京汽車集團有限公司動力總成機加工生產(chǎn)部技術(shù)主管 胡勁松

NSE連桿生產(chǎn)線自動化應(yīng)用分析

■ 南京汽車集團有限公司動力總成機加工生產(chǎn)部技術(shù)主管 胡勁松

我們廠的NSE連桿（見圖1）生產(chǎn)線是目前國內(nèi)比較先進的自動化裝置，共有7道工序（見附表）、6臺設(shè)備，其中包括：德國ALFING多工位專機3臺，德國DISKUS臥式雙面磨床1臺，德國MTM清洗機1臺，意大利MARPOSS綜合測量機1臺。這些設(shè)備均采用SIEMENS 840D的人機界面數(shù)控系統(tǒng)，配有自動測量、自動補償、故障診斷及過載保護等裝置。工件的輸送是由德國AMT輸送鏈道來實現(xiàn)的，工序的上下料通過日本FANUC機器人來操作，這些機械手具有對工件擺放的識別和防錯功能。整條連桿生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍為13s/根。單班操作工的編制為6人，自動化程度比較高。

圖1　連桿

NSE連桿生產(chǎn)線表現(xiàn)

連桿的粗磨（OP10）和精磨（OP40）安排在一臺臥式雙面磨床上（見圖2）進行，兩者之間通過NC加工程序的切換就可實現(xiàn)，只需2～3min。加工循環(huán)為：零件進入送料盤→小頭面在前進入砂輪→砂輪進給，進行切入磨→進給停止，進入光磨→連桿隨進給盤轉(zhuǎn)出。在磨削過程中，機床自動檢測加工尺寸，砂輪的磨損量自動補償。合格件自動剔除到廢品料道上。

圖2　臥式雙面磨床

工序明細表

O P20由3個加工工位組成（見圖3）：機器人上料和下料→鏜小頭孔并倒角；鏜大頭孔、銑

止口槽；粗銑螺栓支承面→精銑螺栓支承面；鉆螺紋底孔；螺栓孔背面擴孔；攻螺栓孔螺紋。該設(shè)備配有ARTIS刀具監(jiān)控及機床狀況監(jiān)控系統(tǒng)，在加工過程中，可準(zhǔn)確地檢測到斷刀、鈍刀及缺刀狀況。一旦出現(xiàn)異常狀況，機床便立刻停機，避免了刀具、工件及機床的再一次損傷；使用該系統(tǒng)可有效地減少故障停機時間，減少次品，延長刀具的使用壽命。

O P30由5個加工工位組成（見圖4）：機器人上料和下料→激光割槽→漲斷連桿→裝配螺栓和預(yù)擰緊螺栓→終擰緊螺栓。激光漲斷技術(shù)的運用是基于斷裂力學(xué)和應(yīng)力集中的原理：在大頭孔內(nèi)側(cè)用激光加工出兩條對稱的激光割槽（應(yīng)力槽），形成宏觀裂紋缺口，造成該處的應(yīng)力集中，再利用材料（C70S6）對缺口顯著的敏感性，由鍥形鐵向下推動漲套，在連桿的大、小頭孔中心連線的軸線方向產(chǎn)生壓力，使激光割槽啟裂并快速擴展，在幾乎不發(fā)生塑性變形的情況下達到連桿本體與連桿蓋分離的目的。

O P50由4個加工工位組成（見圖5）：機器人上料和下料，測量小頭孔→半精鏜大頭孔，銑小頭端面及小頭孔倒角→精鏜大小頭孔→珩磨，測量大頭孔。大頭孔的珩磨采用的是定壓進給的剛性珩磨頭，可以糾正大頭孔的形狀誤差和對垂直度誤差。連桿大小頭的精鏜采用的是偏轉(zhuǎn)機構(gòu)微調(diào)鏜刀，通過在線測量系統(tǒng)可以實現(xiàn)尺寸的自動補償，連桿大、小頭孔直徑的在線測量和自動補償流程如下。

圖3　回轉(zhuǎn)式三工位專機

圖4　回轉(zhuǎn)式五工位專機

圖5　回轉(zhuǎn)式四工位專機

1. 大頭孔直徑

（1）珩磨前，測量大頭孔的精鏜尺寸。當(dāng)測量尺寸在工藝尺寸（φ50.995±0.01）mm之內(nèi)時，機床則自動進行珩磨加工。在工藝尺寸范圍內(nèi)又有兩個狀態(tài)：當(dāng)測量尺寸在（φ51.002±0.002）mm之內(nèi)時，機床不實施大頭孔精鏜尺寸的自動補償；當(dāng)測量尺寸超出（φ51.002±0.002）mm時，機床則會在下一個工作循環(huán)中實施大頭孔精鏜尺寸的自動補償。

（2）當(dāng)測量尺寸超出精鏜大頭孔的工藝尺寸（φ50.995 ±0.01）mm時，機床則不進行后續(xù)的珩磨加工，工件被轉(zhuǎn)到一工位，機器人則自動把該工件放入廢品鏈道區(qū)。

（3）正常珩磨（粗珩2次，精珩2次后，每次的單邊珩磨量為0.001mm），再次測量大頭孔孔徑。當(dāng)測量尺寸小于φ51.008 5 m m時，機床則再次進行精珩（2次）；當(dāng)測量尺寸大于φ51.008 5mm時，工件被轉(zhuǎn)到一工位；在滿足工藝尺寸的要求的情況下，機器人自動把該工件放入合格品鏈道區(qū)。

（4）當(dāng)珩磨尺寸超出工藝尺寸(φ51.009 5±0.009 5)mm時，工件被轉(zhuǎn)到一工位，機器人則自動把該工件放入廢品鏈道區(qū)。

2. 小頭孔直徑

（1）機器人下料前，測量小頭孔的精鏜尺寸，當(dāng)測量尺寸在工藝尺寸（φ17.967 5±0.006 5）mm之內(nèi)時，機器人則自動把該工件放入合格品鏈道區(qū)。在工藝尺寸范圍內(nèi)又有兩個狀態(tài)：當(dāng)測量尺寸在（φ17.967 5±0.002）mm時，機床不實施精鏜小頭孔的自動補償；當(dāng)測量尺寸超出（φ17.967 5±0.002）mm時，機床則會在下一個工作循環(huán)中實施精鏜小頭孔的自動補償。

（2）當(dāng)測量尺寸超出精鏜小頭孔的工藝尺寸（φ17.967 5 ±0.006 5）mm時，機器人則自動把該工件放入廢品鏈道區(qū)。

O P60由4個加工工位組成（見圖6）：清洗→漂洗→烘干→吹干。清洗是為了消除工件表面的油污等，漂洗是為了消除清洗劑殘留，所以要先清洗后漂洗。

O P70由7個加工工位組成（見圖7）：上料→預(yù)檢→稱重→樣件校零→終檢→打標(biāo)記→重量分組、廢品剔除。主要檢測連桿

大頭孔和小頭孔的直徑、形狀誤差和位置誤差。按6g一組分組。

此外，生產(chǎn)線上大量地采用了德國MAPAL復(fù)合刀具，優(yōu)化了加工工藝，提高了生產(chǎn)節(jié)拍；每道工序的線邊綜合檢具均由德國HOMMEL制造，使用方便，測量精度高，測量結(jié)果能夠及時通過Q-DAS軟件上傳到數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對關(guān)鍵尺寸遠程SPC監(jiān)控。

圖6　通過式多工位清洗機

圖7　綜合測量機

對NSE連桿生產(chǎn)線建議

NSE連桿生產(chǎn)線已經(jīng)正式投產(chǎn)5年了，高自動化、高精度是它的特點，但是還有一些方面值得總結(jié)：

（1）線邊檢具和綜合測量機分屬兩個不同的制造廠家（HOMMEL和MARPOSS），測量精度有時會有一些差異，這給產(chǎn)品質(zhì)量的控制和判斷帶來了不便，往往通過第三種測量手段加以驗證。

（2）激光漲斷的工廢類型主要有爆口過大、漲斷面臺階過大、漲斷面夾渣、漲斷面錯位及漲斷面張開等現(xiàn)象，加工后需要操作工100%進行目視檢查和缺陷甄別，耗時耗人。在改善漲斷面質(zhì)量的同時，還希望以檢具代替經(jīng)驗。

（3）雖然大量采用了復(fù)合刀具，提高了生產(chǎn)效率，但是，在精鏜大、小頭孔中如何解決刀具壽命短、排屑不暢及定位面報警等問題，還需要我們因地制宜地加以解決。

（4）面對高自動化的生產(chǎn)線，對設(shè)備的操作人員和維修人員的業(yè)務(wù)素養(yǎng)和工作能力的培訓(xùn)非常必要。

收稿日期：（20150210）