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        NSE連桿生產(chǎn)線自動化應用分析

        2015-02-18 09:13:56南京汽車集團有限公司動力總成機加工生產(chǎn)部技術主管胡勁松
        金屬加工(冷加工) 2015年6期
        關鍵詞:大頭工位連桿

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

        NSE連桿生產(chǎn)線自動化應用分析

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

        我們廠的NSE連桿(見圖1)生產(chǎn)線是目前國內比較先進的自動化裝置,共有7道工序(見附表)、6臺設備,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→裝配螺栓和預擰緊螺栓→終擰緊螺栓。激光漲斷技術的運用是基于斷裂力學和應力集中的原理:在大頭孔內側用激光加工出兩條對稱的激光割槽(應力槽),形成宏觀裂紋缺口,造成該處的應力集中,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機構微調鏜刀,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 回轉式三工位專機

        圖4 回轉式五工位專機

        圖5 回轉式四工位專機

        1. 大頭孔直徑

        (1)珩磨前,測量大頭孔的精鏜尺寸。當測量尺寸在工藝尺寸(φ50.995±0.01)mm之內時,機床則自動進行珩磨加工。在工藝尺寸范圍內又有兩個狀態(tài):當測量尺寸在(φ51.002±0.002)mm之內時,機床不實施大頭孔精鏜尺寸的自動補償;當測量尺寸超出(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。當測量尺寸小于φ51.008 5 m m時,機床則再次進行精珩(2次);當測量尺寸大于φ51.008 5mm時,工件被轉到一工位;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)當珩磨尺寸超出工藝尺寸(φ51.009 5±0.009 5)mm時,工件被轉到一工位,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,當測量尺寸在工藝尺寸(φ17.967 5±0.006 5)mm之內時,機器人則自動把該工件放入合格品鏈道區(qū)。在工藝尺寸范圍內又有兩個狀態(tài):當測量尺寸在(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→預檢→稱重→樣件校零→終檢→打標記→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,測量結果能夠及時通過Q-DAS軟件上傳到數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)對關鍵尺寸遠程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:

        (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。在改善漲斷面質量的同時,還希望以檢具代替經(jīng)驗。

        (3)雖然大量采用了復合刀具,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,對設備的操作人員和維修人員的業(yè)務素養(yǎng)和工作能力的培訓非常必要。

        收稿日期:(20150210)

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