濱州學院 張寶國

導語：文章針對活塞多品種變批量生產(chǎn)模式特點和現(xiàn)有生產(chǎn)線現(xiàn)狀，對柔性活塞生產(chǎn)線進行了設計和分析，對柔性活塞生產(chǎn)線的的關鍵技術和關鍵參數(shù)進行了分析和驗證。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對內(nèi)燃機活塞品種的需求越來越多，對活塞質(zhì)量要求也越來越高，傳統(tǒng)活塞加工生產(chǎn)線因身特點的限制，越來越難以適應市場對活塞的需求：多品種、高精度。面對這一新的要求，迫切需要我們改變傳統(tǒng)活塞流水線的布線形式、加工方式來快速適應市場的需求。設計一種柔性的能快速適應市場品種、批量變化的生產(chǎn)線及其設備成為活塞制造企業(yè)迫切需要解決的問題之一。

1.活塞生產(chǎn)線的布局及其存在的問題

活塞生產(chǎn)線屬于流水作業(yè)形式的加工方式，工件根據(jù)工藝要求，依次經(jīng)過不同的設備，完成某個工序，因此一般采用線性布置。線性布局的形式多種多樣，活塞生產(chǎn)線布局一般采用雙行U型布局。

(1)人員多、效率低。

生產(chǎn)線上一般是每個工人操作一臺或兩臺設備，每條生產(chǎn)線至少需要7-8個工人。生產(chǎn)過程手工裝夾、人工檢測，效率低、質(zhì)量控制得不到保障。

(2)精度低。每種活塞加工過程有12-15道工序，工序分散，工件加工過程中裝夾次數(shù)多，定位誤差累積較大，影響了活塞加工精度。

(3)不能實現(xiàn)在線測量和自動尺寸補償，無法在線控制產(chǎn)品質(zhì)量。

2.柔性化活塞生產(chǎn)線的設計

活塞生產(chǎn)根據(jù)市場的需求變化較大，活塞品種、批量要根據(jù)用戶需求來確定，因此活塞生產(chǎn)線上產(chǎn)品更換頻繁，如果不能快速完成產(chǎn)品的更換，勢必影響產(chǎn)品生產(chǎn)的進度，造成生產(chǎn)延誤、不能及時交貨，既耽誤用戶的使用又影響企業(yè)的信譽和市場。精益生產(chǎn)一直是制造業(yè)遵循的生產(chǎn)理念，精益生產(chǎn)是通過制造系統(tǒng)有效變革和優(yōu)化使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應用戶需求不斷變化，并能使生產(chǎn)過程中一切無用、多余的東西被精簡，最終達到包括市場供銷在內(nèi)的生產(chǎn)的各方面最好結(jié)果的一種生產(chǎn)管理方式。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不同，其特色是“多品種”，“小批量”。根據(jù)精益生產(chǎn)的要求，活塞加工的柔性制造是必經(jīng)之路，國外全自動柔性活塞生產(chǎn)線價格昂貴，一般企業(yè)難以承受。要想提高我國活塞制造水平，走自主創(chuàng)新之路、取得具有自主知識產(chǎn)權的柔性生產(chǎn)線關鍵設備、關鍵技術是唯一可行之路。

桁架式柔性化活塞生產(chǎn)線設計指標如下：

A、加工范圍：活塞直徑：?100-130mm，活塞高度90-130mm的鑲環(huán)鋁活塞。

B、在線設備：10臺，桁架機械手：8臺，自動輸送料道：9條。在線人數(shù)：1人。

C、生產(chǎn)節(jié)拍：60秒/只，單班產(chǎn)量：400只，年產(chǎn)量約：38萬只。

D、精加工工序設備重復定位精度＜0.005mm。

E、整線占地面積：26米(長)╳7米(寬)╳5.5米(高)。

F、可實現(xiàn)活塞粗鏜銷孔、卡簧槽、內(nèi)外口倒角、燃燒室、鐵環(huán)槽、鋁環(huán)槽、精車頂面、銑氣門坑、異型銷孔、精車外圓工序的全自動化精密加工。

G、與普通生產(chǎn)線相比可提高勞動生產(chǎn)率4倍以上。

H、主要技術指標擬達到國內(nèi)領先，國際先進水平。

生產(chǎn)線全線由10臺設備，8臺桁架式機械手，9條料道組成。整線采用U型布局方式(見圖1)，操作者可在生產(chǎn)線的一側(cè)完成上下料，生產(chǎn)節(jié)拍60秒左右，單班產(chǎn)量：400只，年產(chǎn)量約：38萬只，整線占地面積：26米(長)╳7米(寬)╳5.5米(高)，全線只需1人監(jiān)控，效率是普通生產(chǎn)線的4倍以上。

圖1 設備布局圖

3.多品種變批量柔性活塞生產(chǎn)線特點

(1)高度專業(yè)化的工藝集成技術。首次采用U型布局方式，將各種工序活塞加工專用設備聯(lián)線，形成一個自動化生產(chǎn)的有機整體，既具有一定范圍的適用性，又具有較好的可變性，并且有效縮短了生產(chǎn)線長度，操作者可在生產(chǎn)線一端完成上下料，人機工程更佳。

(2)高效、高精度的多工序集成技術。研制開發(fā)了粗孔、卡簧槽、外口倒角組合鏜床，對粗孔、卡荒槽、外口倒角工序進行了工序組合加工，不僅減少了2臺在線設備，而且還提高了加工效率，突破了傳統(tǒng)的車削工藝加工方式，采用鏜削工藝加工方式，解決了銷孔、卡簧槽、外口倒角三道工序在一次裝夾中完成的技術難點，有效的保證了三道工序之間的形位公差與加工精度。

(3)高效率的柔性自動化生產(chǎn)技術。把工藝設計柔性的揉和到計算機、網(wǎng)絡、控制、信息、CAM等技術中，可適應不同品種的活塞高精度自動化柔性生產(chǎn)，這是其他通用機床廠家無法做到的。

(4)高度集成的自動化控制技術。集“物流系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)”于一體，并使用了國內(nèi)領先的雙通道控制技術，從而保證了機床在加工工件的同時，還可以指揮物流系統(tǒng)、機械手等裝置同時運轉(zhuǎn)，最大限度的發(fā)揮了機床的加工效率。

(5)機床標準化設計。減少機床種類，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、因此有效降低了機床的制造成本和維護費用，縮短了機床的研制周期和產(chǎn)品的開發(fā)周期。

(6)工裝標準化設計。實現(xiàn)快速更換工藝裝備，由2天縮短為4小時。同時能夠很好的兼容普通生產(chǎn)線工裝，降低了開發(fā)風險，使得自動生產(chǎn)線工裝兼容性高、可靠性高，設計周期短，見效快，經(jīng)濟效益高。

4.結(jié)語

從大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)為小批量多品種生產(chǎn)是活塞生產(chǎn)模式的一大改變，這種變批量生產(chǎn)模式也是未來活塞企業(yè)具有競爭力和發(fā)展?jié)摿Φ囊环N制造方式。變批量活塞柔性生產(chǎn)線是實現(xiàn)活塞生產(chǎn)企業(yè)快速響應市場的重要手段，活塞生產(chǎn)線的柔性化對于活塞的多品種變批量加工和生產(chǎn)有著非常大的影響，不僅提高了生產(chǎn)加工的效率，也提高了生產(chǎn)車間的自動化水平，降低了人工作業(yè)的勞動強度。