覃國(guó)偉，張劍，黃河杰

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西柳州545007）

綠色裝備技術(shù)

CLG856H前車架銑鉆專機(jī)柔性化改造

覃國(guó)偉，張劍，黃河杰

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西柳州545007）

針對(duì)前車架銑鉆專機(jī)加工零件品種單一的問(wèn)題，利用柔性化生產(chǎn)理念，對(duì)銑鉆專機(jī)進(jìn)行多元化改造，使其滿足不同產(chǎn)品的加工需求，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率，提高設(shè)備使用率，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，降低車間運(yùn)營(yíng)成本，獲取最大利潤(rùn)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

前車架；銑鉆專機(jī)；柔性化

柔性生產(chǎn)的概念，是1965年，英國(guó)的Molins公司首次提出的，它是在柔性制造的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)市場(chǎng)需求多變和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈而產(chǎn)生的市場(chǎng)導(dǎo)向型的按需生產(chǎn)的先進(jìn)生產(chǎn)方式，其優(yōu)點(diǎn)是增強(qiáng)制造企業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率和員工勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，因此，是一種具有旺盛需求和強(qiáng)大生命力的生產(chǎn)模式［1］。

面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，只有不斷提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，降低運(yùn)營(yíng)成本，方能在行業(yè)內(nèi)屹立不倒。運(yùn)用柔性化理念對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行多元化的改造，使其滿足不同型號(hào)產(chǎn)品的加工需求，從而大大的降低了設(shè)備采購(gòu)成本，提高了設(shè)備的使用率。

1　柔性化改造背景

為適應(yīng)市場(chǎng)需求，保證裝載機(jī)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)行業(yè)的絕對(duì)領(lǐng)先地位，股份公司于2014年正式發(fā)布全新CLG856H（以下簡(jiǎn)稱856H）輪式裝載機(jī)。856H裝載機(jī)的成功上市，標(biāo)志著柳工的設(shè)計(jì)研發(fā)、工藝制造和質(zhì)量管理都達(dá)到了新的頂點(diǎn)。

全新推出的856H裝載機(jī)，相比傳統(tǒng)CLG856（以下簡(jiǎn)稱50G）裝載機(jī)，不論在外觀視覺、綜合使用性能還是燃油經(jīng)濟(jì)性上，均有重大提升，這些得到了客戶及同行業(yè)的充分肯定。在未來(lái)2～3年時(shí)間內(nèi)，856H將逐步替代50G，繼續(xù)領(lǐng)跑柳工裝載機(jī)在行業(yè)的領(lǐng)先地位。這一現(xiàn)狀，決定了在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，856H和50G必須同時(shí)存在。856H前車架，其結(jié)構(gòu)形式較傳統(tǒng)50G機(jī)型有著較大的變化，導(dǎo)致原有50G橋搭銑鉆專機(jī)無(wú)法加工856H前車架，基于現(xiàn)狀和856H未來(lái)市場(chǎng)的定位，必須對(duì)50G銑鉆專機(jī)進(jìn)行改造，使得其在加工原有產(chǎn)品不變的情況下，兼容加工856H前車架。

2　柔性化改造要點(diǎn)

通過(guò)三維軟件放樣對(duì)比，同時(shí)查閱銑鉆專機(jī)相關(guān)設(shè)備資料和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，小組團(tuán)隊(duì)明確了以下改造要點(diǎn)：

（1）銑鉆專機(jī)鉸接定位底座改造；

（2）工件定位點(diǎn)改造；

（3）刀具更換；

（4）銑鉆專機(jī)電器系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)改造。

3　柔性化實(shí)施

3.1上鉸接定位底座改造

與傳統(tǒng)50G前車架相比，856H前車架上鉸接由單板形式變?yōu)殡p板形式，經(jīng)放樣確認(rèn)，增加的鉸接板會(huì)與上鉸接定位底座發(fā)生干涉，如圖1、圖2所示。

圖1　干涉部分三維模擬

圖2　干涉部分實(shí)物展示

在保證定位座整體強(qiáng)度滿足要求的情況下，需要對(duì)底座干涉部分進(jìn)行割除。強(qiáng)度驗(yàn)算過(guò)程如下：

（1）U形定位座面積S=80×200=16 000 mm2=0.016 m2

（2）查閱專機(jī)設(shè)備出廠資料可知，液壓缸壓夾緊力F=65 000 N

（3）底座材質(zhì)為HT150，改造后壁厚約20 mm，查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)，σb=145 MPa，σ=F/S=65 000/0.016 =4.06 MPa＜σb，驗(yàn)證改造后壁厚20 mm時(shí)，強(qiáng)度滿足要求。

由于底座為鑄鐵件，無(wú)法直接用火焰進(jìn)行切割，需要整體拆下，利用雙面鏜進(jìn)行銑加工。改造前后對(duì)比圖如圖3、圖4所示。

圖3　改造前

圖4　改造后

3.2工件定位點(diǎn)改造

由于車架鉸接板由單板變?yōu)殡p板，鉸接孔大小也發(fā)生了變化，同時(shí)為了兼顧原有車架的加工，故上鉸接U形定位座與銷軸配合部位的尺寸不能發(fā)生變化，轉(zhuǎn)而需要重新設(shè)計(jì)與之匹配的鉸接定位銷軸。為了降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，方便員工拿取，銷軸必須重量輕，如圖5所示。

圖5　上鉸接定位銷軸

銷軸亮點(diǎn)：

（1）銷軸定位部分為45#一體車削成型，中空管狀結(jié)構(gòu)，壁厚8.5～10.4 mm，兩端分別內(nèi)襯端蓋和把柄，技能降低整體重量，又能保證抗壓強(qiáng)度；

（2）手持把柄部分滾花設(shè)計(jì)，防止滑落。

在銑鉆專機(jī)工作底平臺(tái)新增兩處可調(diào)定位點(diǎn)，兼顧了新舊前車架均可以裝夾定位，如圖6、圖7所示。

圖6　新增平面定位點(diǎn)

圖7　新增平面定位點(diǎn)

3.3刀具更換

由于856H前車架橋搭子銑面內(nèi)邊寬度尺寸較50G窄65 mm，銑鉆專機(jī)兩銑頭主軸在寬度方向上無(wú)法調(diào)整，導(dǎo)致原有銑刀盤無(wú)法覆蓋856H前車架的橋搭面，通過(guò)小組討論，一致建議把2-φ250銑刀盤換為2-φ315銑刀盤，同時(shí)為了降低后續(xù)對(duì)PLC改造的難度，決定保持銑刀盤厚度尺寸不變，如圖8所示。

圖8　更換為φ315銑刀盤

通過(guò)適當(dāng)磨削，調(diào)整鉆橋安裝孔4-φ29錐柄麻花鉆的長(zhǎng)度，保持第一支和第三支鉆頭長(zhǎng)度基本一致，第二和第四支鉆頭長(zhǎng)度基本一致，如此配置的鉆頭長(zhǎng)度使得鉆孔先后順序有細(xì)微差異，保證了鉆孔時(shí)工件的平穩(wěn)，防止專機(jī)瞬間受力過(guò)大，降低對(duì)設(shè)備的損害。

3.4銑鉆專機(jī)電器系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)改造

為最大限度的降低電器的改造難度和改造費(fèi)用，采納了專家團(tuán)隊(duì)的建議：不單獨(dú)增加PLC硬件控制器，控制存儲(chǔ)器有兩套控制系統(tǒng)，一套為原50G加工程序，新增856H前車架銑鉆程序，兩者通過(guò)物理開關(guān)進(jìn)行切換。該改造方案大大降低了改造難度，只需重新編寫一套856H加工程序和連接切換開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)。

4　柔性化改造效果和效益

通過(guò)對(duì)50G前車架銑鉆專機(jī)的改造，實(shí)現(xiàn)了在加工原有50G前車架的基礎(chǔ)上，可以兼容加工856H新產(chǎn)品，并取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。

（1）提升加工效率

單件銑橋搭面和鉆橋搭孔加工工時(shí)由原工藝的122 min，降低至59 min，單件節(jié)約了63 min，加工效率提升了51.6%，虛線框1部分為原工藝設(shè)備加工時(shí)間，見圖9，虛線框2部分為用50G銑鉆專機(jī)加工時(shí)間，如圖10所示。

圖9　原有加工工藝流程

圖10　改進(jìn)后的加工工藝流程

專機(jī)柔性化的改造成功，大大降低了車架的加工時(shí)間，提升生產(chǎn)效率效益=（改造前單件加工工時(shí)-改造后單件加工工時(shí)）×工繳費(fèi)×年生產(chǎn)臺(tái)量-改造費(fèi)用/14 =（122-59）×57.48/60×550-2500/14=33 016.13元/年。

（2）降低質(zhì)量?jī)?nèi)反饋率

原有加工工藝決定了橋搭孔安裝尺寸由操作者移動(dòng)坐標(biāo)完成，這一加工方式不可避免的存在錯(cuò)誤，從2014年7月試制至2014年10月小批量時(shí)間段，總裝已反饋兩臺(tái)次856H前車架橋孔孔偏（事后調(diào)查均是由加工坐標(biāo)輸入錯(cuò)誤導(dǎo)致），反饋率達(dá)1.67%；改用銑鉆專機(jī)加工后，這一孔偏的質(zhì)量反饋得以徹底解決。

質(zhì)量提升效益=（改造前質(zhì)量反饋率-改造后質(zhì)量反饋率）×返修工時(shí)×年生產(chǎn)臺(tái)量×工繳費(fèi)=（1.67% -0）×3×550×57.48=1583.9元/年。

（3）降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度

856H前車架改用銑鉆專機(jī)加工后，員工加工車架時(shí)不用搬動(dòng)沉重的銑刀盤。按每班加工4臺(tái)車架計(jì)算，每天可取消4次彎腰搬運(yùn)過(guò)程，極大地降低了搬運(yùn)砸傷風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度也大大降低。

（4）從投資角度，新購(gòu)一臺(tái)856H前車架銑鉆專機(jī)需要750 000元，而改造費(fèi)用為2 500元，節(jié)約747 500元。

綜合上述幾點(diǎn)，改造專機(jī)的直接經(jīng)濟(jì)效益=提升生產(chǎn)效率效益+質(zhì)量提升效益=33016.13+1 583.9 =34 600.03元/年。

5　結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)今后市場(chǎng)產(chǎn)品需求的多元化，勢(shì)必會(huì)有變換多樣的新產(chǎn)品，對(duì)工裝和設(shè)備的兼容性提出了很高的要求。本次設(shè)備柔性化改造效益良好，生產(chǎn)效率和加工產(chǎn)品質(zhì)量都得到顯著提高，而且還大大降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度。日后新產(chǎn)品試制到批量產(chǎn)品生產(chǎn)中對(duì)工裝設(shè)備的需求，可以優(yōu)先考慮利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行兼容柔性化改造。該改造思路和改造方法及后續(xù)改造論證，已經(jīng)推廣至結(jié)構(gòu)件廠后車架鏜銑專機(jī)。

［1］遇立基.柔性制造技術(shù)［J］.金屬加工：冷加工，1999，（3）：35-38.

856 Front Frame Milling Machine Flexible Transformation

QIN Guo-wei，ZHANG Jian，HUANG He-jie
（Guangxi Liugong Machinery Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Aiming at the problem that the single machine tool machining parts of the front frame，the flexible production concept is used to carry out a variety of milling machine to meet the requirements of different products to improve production efficiency，improve the efficiency of production，improve the quality of the product，reduce the cost of the workshop，obtain the maximum profit and improve the market competitiveness.

front frame；boring machine；flexible

TH123

B

1672-545X（2016）08-0234-04

2016-05-10

覃國(guó)偉（1987-），男，廣西柳州人，本科，助理工程師，主要從事新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件工藝工作。