先进制造技术(发动机箱体加工柔性制造生产线工艺及加工装备设计研究)

II-63卧式加工中心，四轴二联动。X、Y、Z轴行程：800mmc×630mm×630mm刀位容量：60把主转功率：18kw主轴转速(无级)：20一4000r/min工作台分度：360xl°托盘尺寸：630x630mm定位精度(X、Y、Z)：±0.010mm/m加工中心是数控机床中使用技术比较复杂的设备种类之一，如何使该类设备达到良好的使用效果，获得较高的经济效益，是非常重要的。要达到这一目的，必须充分了解机床的性能、特点以及加工工艺特点。采取合理的工艺措施，选择合适的加工对象，并在生产管理上充分认识它与普通机床、专机的区别，分别对待，这样才能基本保证使用好机床。根据加工中心的特点，它比较适合于多孔系、多面精密组合加工。发动机箱体是汽车上非常重要的零部件之一，技术密集，周身孔系多，且又细又长，精度要求高，加工难度大。所以为尽快掌握柔性制造工艺技术，充分利用机械技术和微电子技术的结合，有效发挥加工中心齐备的机械加工手段，演练钻、扩、铰、锪等机加功能，以利完成对其它零件加工开发。本项目工艺方案总的原则是工艺上必须具备柔性，对于不同类的箱体或其它零件，只需改变夹具(或组合夹具)、刀具等。调整加工程序指令或参数值、就能适应柔性加工要求。7.2柔性工艺的研制发动机柔性制造技术主要是用于提高发动机新品科研生产的加工水平，增强工艺制造柔性，拓宽新品开发加工的手段，缩短新品开发研制的周期，适应日趋激烈的市场竞争，满足多品种、小批量生产的市场需求。研制柔性制造工艺.涉及的技术是很多、很广的，设计筹建的周期也较长，而且随着加工对象的不同就有不同的工艺配置，设计方案多种多样，主要根据加工产品而灵活变化。我们通过分析，柔性工艺主要是按零件以下典型特性，进行分析研究，即：l)需要加工的体积，材料和硬度。2)零件的基本形状(如箱体、盘类等)3)加工工序及类型(铣、钻、锪、攻丝等)4)装夹次数5)刀具磨损情况和换刀次数6)公差要求7)月产量、年产量8)每件的加工时间柔性制造工艺必须具备以下几种柔性：1)加工柔性：可以加工给定的多种工件2)产品柔性：可以经济地转向生产新的几类工件3)操作柔性：具有改变工件加工工序次序的能力4)工艺柔性：能以几种工艺路线来加工工件5)扩充柔性：能方便地扩充系统规模1、切削刚性和高定位精度相结合由于机床加工工件具有多工序集中的工艺特点，即工件在一次装夹中即要进行粗铣、粗镗等切削很大的粗加工，又要进行精铣、精镗等达到工件最终精度要求的精密加工，因此，要求夹具定位元件既要能满足精确定位要求，又要能满足大切削力抗变形要求，夹具本体和定位元件的刚性、夹紧元件的夹紧力都是至关重要的。同时，装夹时选择同一定位基准，避免基准不统一所造成的不必要基准不重合误差。因为夹具结构上安置钻套等导向元件较困难(限制部分加工柔性加工精度完全依靠夹具和主轴精度自身保证)，所以我们选择较短刀具以增强切削力度，同时，采用一面两销(箱体底面2-Φ13H7)定位方式，进行刀具、夹具设计，保证强度和定位精度。2、保证主轴刀具有足够的加工空间卧式加工中心可利用旋转工作台，在工件每次装夹中最少完成工件三个面以上孔系加工，要求夹持工件后夹具上的一切组成件(如压板、螺栓等)不得与各工序加工刀具的轨迹发生干涉，所以在设计夹具，拟定刀具运动轨迹之前，就要安排好结构布局，否则只能靠减少加工工序来满足加工要求。所以在很大程度上将影响操作柔性。3、夹具设计由于加工中心是在外面工作台站装卸产品后，再进入带防护罩内工作台加工，所以夹具不易使用动力源，只能设计螺栓压板夹紧方式，并且夹紧力大小要均衡，不得使产品变形。在既要保证工件的最终加工精度又要适应粗加工大切削量的要求下，所以要慎重选择夹紧点、支承点并且夹紧点应尽量接近支承点，避免把夹紧力施加在工件的中空区域。我们选择的夹紧点在箱体底面裙边凸台上，它们都距支承板较近，强度足够，贴合间隙均在0.03mm以内，工件变形量可忽略不计。4、工艺设计发动机箱体是发动机重要零部件之一，结构较为复杂、技术含量高、品种较多。柔性制造工艺设计原则是多品种、小批量生产。首先箱体经过粗加工等工序，加工好箱体底面及2-Φ13H7定位销孔后，然后直接进入柔性生产线，机加后续工序。更换品种时，只需恰当调整夹具、刀具，修改程序中参数值，即可达到柔性生产要求，目前项目设计已经可以满足JL368Q、JL462Q、JL465Q发动机箱体机加生产，并且具备产品柔性和扩充柔性。工艺方面设计要点：(1)工序安排先粗后精，先面后孔的工艺原则。(2)三台设备中，有两台设备的加工工序不分顺序，具备一定操作柔性。(3)可以同时生产JL368Q、JL462Q、JL465Q缸体。(4)夹具设计尽量采用半组合方式，便于更换。(5)刀具设计尽量采用标准刀具，降低成本。8效益分析柔性制造工艺是机械制造行业一项新型技术，现在已发展为柔性制造系统，在国外各汽车、摩托车行业广泛使用，日益完善。从宏观上看，它具有良好的技术效益，将科研与生产合为一体，新产品开发出来后，小批量投人市场，考验市场接受情况，再作专机大批量生产，同时可以为公司培养一批专业人才。经济效益可以从以下几个方面体现：1、多品种开发生产发动机零部件较多，利用柔性制造工艺技术，可以较快实现多品种开发生产，如箱体、缸盖、变速器壳、连杆等，保持小批量生产，为新品发动机试制提供方便，为市场需求变化提供改型条件。2、避免投资风险汽车市场竞争日趋激烈，用户要求越来越苛刻，新品种车型是否对路，市场预测风险较大，大量投资建线，生产出的汽车销售不畅对企业来讲是致命的。那么，运用柔性制造工艺，组建柔性生产线，小批量提供给市场，用户比较满怠后，再批量投入市场，避免专机线投资风险。3、充分考核新产品的设计质量新产品设计完成后，它只是一套图纸，产品设计与工艺制造存在脱节难题，再者坯件也存在意想不到的质量问题，往往造成专机线验收、调试和大批量生产时，由于以上因素影响，使工作无法开展下去，延误公司预计投产日期，造成不必要经济损失。通过柔性生产线可以充分暴露产品设计、工艺方面、坯件方面存在的问题，提前修改设计方案，为今后专机生产线提供服务。从我们了解，如奔驰、大众汽车公司，设计新型车型时，都是先在柔性生产线小批量生产，投放市场，然后再根据市场反应决定是否投入大批量生产。总之，新技术、新工艺是企业发展的资本，正确掌握应用，可使企业获得良好的经济效益，这种效益短时间内是看不见的，远期效益比较好。现在公司领导非常重视支持，我们将更好研究这一技术，为汽车行业作贡献。参考文献:[1]罗振壁，朱耀详.现代制造系统[M].北京：机械工业.2004.[2]林胜.柔性制造技术及其发展[M].北京：机械工业.1999.[3]王建军.箱体零件的柔性制造技术及在拖拉机制造中的应用[J].工具技术.2009.(04).[4]梁娟.工程机械变速箱生产线的规划设计[D].吉林大学.2005.[5]张敏，魏伟.浅谈汽车生产中的柔性制造[J].汽车工艺与材料.2005（6）.[6]王秀玲，娄晨辉，赵聪敏.箱体类零件的信息描述与输入系统研究[J].河北工业科技.2003(5).[7]孙渊.箱体零件信息描述方法研究[J].上海电机技术高等专科学校报.2002，11-126.[8]杨志毅.柔性制造技术在拖拉机箱体零件加工中的应用[J].机械电子工业部第四设计院.1989(2).[9]陈长年.现代汽车零部件加