發布日期：2022-04-17 點擊率：62
“提高品質，降低成本”為汽車企業在未來的競爭中提供了基本保證。對于汽車動力總成制造企業來講，合理規劃生產是非常重要的，因為，合理的選擇可以進一步提高生產系統的使用價值，提高生產效率，讓生產流程更加合理化，為企業節約大量的開支。
對于發動機制造所采用的生產裝備來講，其投資費用和壽命的計算并非是件簡單的事情：首先，企業要考慮在前期投入大量的資金購置生產設備；其次，在后期的使用過程中還要考慮加工過程中的使用成本和維護費用。為了適應未來的生產需求，規劃發動機生產線時還要考慮，所選擇的生產設備能否滿足未來生產需求的變化。如何合理進行投資建設生產線，成為當前每個發動機生產廠慎重研究的課題。
課題的提出
長城汽車股份有限公司獨立研發的發動機，需要建設新的生產線來滿足新產品的加工和裝配任務。
生產的機型為G01～G06三缸、四缸兩個汽油機系列，排量0.8L～1.5L。其結構特點是：全鋁材質，采用了DOHC、塑料進氣管、電子節氣門、直噴及增壓等技術，排放標準為歐IV、歐V。規劃的生產線將承擔0.8L、1.0L、1.1L、1.3L和1.5L共5款發動機的加工、裝配和熱試等任務，生產綱領為年產能10萬臺。
生產系統的選擇
考慮到未來機型的拓展，我們決定選用柔性生產系統。目前，國外流行的由高速加工中心組成的柔性生產線主要有兩種形式，一種是由桁架機械手輸送工件組成的全自動生產系統；一種是以每臺單機為單元，由簡單的物料系統組成流水線，每臺機床由人工或由機器人來上下料。第一種方法由于采用了桁架機械手進行工件輸送，可以大大簡化作為柔性線的基本單元——高速加工中心的結構，從而降低每臺單元的制造成本，且增加的桁架機械手的費用完全可由機床制造節省下來的費用平衡。因此，第一種方案的最終造價對于我們來講，是完全可以接受的。
基于多方面的考慮，我們做出了如下選擇：缸體、缸蓋生產線由高速加工中心（缸體還有珩磨機）及輔助設備組成，以此來完成機械加工、清洗、軸承蓋的裝配、氣密性試驗、檢測和分組等任務；曲軸生產線采用柔性加工方式進行多品種的共線生產，全部采用機械手自動上下料，實現了生產線的全自動生產。
機型拓展思路
1. 設備選型
高速加工中心具有的基本特性是：高主軸轉速、高進給速度（含快移動速度）、高加（減）速度、微米級的加工精度、高的靜（動）態剛度以及輕量化的移動部件。為了合理論證選購設備的合理性，我們從以下幾方面進行了考慮：不同速度和加速度時間的比較；電主軸啟動及停止時間；移動距離與時間的關系。對多方面的數據進行綜合分析后，我們得出結論：針對我們的產品，采用德國進口的加工中心，并大量使用PCD刀片，可以減少設備臺數、降低投資額度，保證可靠的加工質量。
從表1、表2中可知，德國設備在高速加工中具有很明顯的優勢。當加工余量較大（3mm左右）時，可以直接進行穩定的精加工，并實現很好的加工質量。
2. 珩磨機的選擇
（1）缸孔加工方案的確認：缸體的缸筒為合金鑄鐵鑲嵌埋鑄件，按照圖紙設計尺寸缸孔不分組（4-φ750+0.01）及表面質量參數、平臺網紋要求，選擇平臺網紋的珩磨機能夠滿足要求。
（2）主軸承孔鉸珩加工的確認：由于產品的主軸承蓋是鑄鐵材料，與缸體的材料不同，針對兩種材料的加工，我們展開了充分論證，見表3。
經綜合性分析我們認為：主軸承孔（雙金屬切削）的精加工采用鉸珩的方式更加可靠，且圓度、直線度和表面粗糙度在大批量生產中易于保證；珩磨機采用可漲舒技術，可以保證鉸珩在全長范圍內與孔表面緊密接觸，因此通過珩磨加工，可以使缸孔、曲軸孔的加工精度顯著改善。
曲軸線上的機械手
3. 刀具的選擇
當確定好機床設備后，我們就要著手進行刀具的選擇。為充分發揮加工中心性能和效率，適應當前發動機生產線的高速、高效的優勢，優先選用以下刀具品牌，MAPAL、KENNAmetaL、SANDVIK、WIDIA、Valenite、OSG、GUHRING及KOMET，并且優先采用機夾不重磨刀具、硬質合金鉆頭和內冷鉆頭及立方氮化硼（CBN）等新型材料的刀具。
4. 刀片的選擇
以生產7萬件缸蓋為例，大量使用PCD刀片比少量使用PCD刀片單件成本更低，所以使用PCD刀具可以降低單件生產成本。PCD刀片的價格一般比硬質合金高8～10倍，而實際使用中其壽命比硬質合金長約10～50倍。
5.輔助設備的選用
為了降低成本，降低勞動強度，保證產品質量，我們從以下幾方面對輔助設備進行了規劃：
（1） 缸體生產線的線首和線尾采用人工借助于懸掛起重機從機動輥道上裝卸工件；
（2） 缸蓋生產線采用人工從機動輥道上裝卸工件（鋁缸蓋重量輕，符合人體負重要求）；
（3） 加工中心配置雙交換工作臺，采用門架氣動平衡吊往夾具上裝卸工件，工序間運輸采用機動摩擦輥道；
（4） 主軸承蓋裝配后，軸承蓋裝配采用電動雙頭擰緊機，采用扭矩控制術；
（5） 專用設備完成堵蓋壓裝、氣密試驗和檢測分組等工序內容；堵蓋壓裝、氣密試驗和檢測分組等設備間運輸采用機動摩擦輥道，自動運行；
（6） 生產線設置工序間檢測，配備檢測工件所需的氣電量儀、線性量具和相應的在線檢驗臺，以加強產品的質量控制。
成果展示
本著保證 “高品質的產品，低成本的投資”這一經營理念，以使我們的產品有競爭力的精益思想，缸體、缸蓋這兩條生產線設備主要有德國HELLER公司的高速加工中心組成，缸體還有NAGEL的珩磨自動線、意大利MARPOSS的最終測量機以及國內知名廠家生產的輔機設備組成。其柔性加工方式可以滿足多品種的共線生產需要。整條線均采用了機動輥道自動傳輸，各生產線設置了工序間在線檢測功能，配備了氣電量儀及在線檢測臺，所有的氣電和電子類量儀均具備了SPC統計功能。
曲軸生產線采用柔性加工方式進行多品種的共線生產，全部采用機械手自動上下料，實現了全自動生產。粗加工采用德國BOEHRINGER公司的高速隨動外銑和車拉床，精加工采用德國JUNKER公司的磨削精度圓度在2mm以內、圓柱度在3mm以內、連桿頸平行度能夠達到8mm左右的隨動磨床。此外，生產線上還有德國Schenk公司的動平衡機、意大利Marposs的綜合測量機等先進檢測設備，保證了曲軸的生產精度要求。
為充分發揮HELLER加工中心的性能和效率、適應當前發動機生產線的高速、高效的優勢，我們選擇KENNAmetaL作為第一刀具配套商。加工設備優先采用機夾不重磨刀具、硬質合金鉆頭和內冷鉆頭、立方氮化硼（CBN）等新型材料的刀具；采用錐度為 1∶10的HSK刀柄，其與主軸的雙面接觸點保證了定位精度與連接剛性；采用熱漲式工具系統其均勻夾緊力使同心度＜3mm，更適合高速加工。為使刀具的切削性能發揮到最大，所有加工中心刀具均采用中心內冷結構；缸體、缸蓋鋁合金材料的銑削加工廣泛采用PCD刀具，保證了加工精度與表面質量，切削速度選擇2500m/min；考慮到高速回轉時將會產生很大的離心力，刀體采用高強度鋁合金與鋼質雙金屬材料制作。KENNAmetaL的TX型超細硬質合金刀具，特別薄的尖端有最好的定心作用，可同時完成鉆和鉸兩道工序，加工精度可達7級。
目前，這幾條生產線已進行小批量驗證，從加工質量和穩定性來看，均滿足規劃要求；從投資的經濟性來講，也得到了長城汽車股份有限公司和市場的廣泛認可。
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