关于解决自动化柔性生产加工问题的技术应用

关于解决自动化柔性生产加工问题的技术应用

崔学禹付春鹏 宿华龙 胡中军

吉林江机特种工业有限公司 吉林省吉林市   132021

摘要：随着我国制造业的不断发展，数字化、智能化生产已经成为了未来发展趋势，本文主要结合自动化柔性生产线在调试、加工时出现的问题，通过加工方法和改进加工工艺，从而优化自动化生产线加工的稳定、高效。

关键词：数字化；智能化；自动化生产线；高效

大体是公司重点零部件之一，每年加工产量大，按照原加工工艺采用单机来加工，生产周期较长，加工效率低，占用设备大、人员多等问题，影响生产进度，制约了成品交付周期。针对该问题，以国家级大师工作和省级技能大师工作室为平台，联合技术和高技能人才成立了项目组，采用工艺＋技能协同创新模式，通过从新梳理加工工艺，合并工序，气密检测等工装夹紧的设计，对原有的柔性化自动生产线进行改进拓展，将原来单机加工转移到柔性自动化生产线进行加工制造，从而实现高效、少人、减少设备占用率。

1产品工艺流程优化

（1）梳理零件加工工艺，对加工工艺进行优化，整合工序，将原有数控车加工的六道工序优化为二道工序，总结出来一套适用于柔性化生产线的工艺方法，满足高效快速连续运转；

（2）选用φ39U钻和φ58U钻进行高速钻孔提高加工效率；

（3）使用整体硬质合金内孔刀具提高刀杆刚性；

（4）使用金刚石刀片作为精加工刀具提高加工表面质量。

2自动化工装夹具的应用

在自动化生产过程中，出现零件夹伤、定位不准确零件长度公差超差等现象，为了满足自动化生产线加工条件，设计工装夹具，气密检测装置，辅助上料装置等，实现大体的自动化生产。

（1）采用夹套对零件进行夹紧，增大装夹面积，防止零件夹紧变形；

（2）设计气密检测装置，该装置端面有三个细小出气孔，安装零件时，采用零件内孔大端面和该装置端面进行定位，所以三个出气孔被封死，是不漏气状态，如果安装零件未到位置，气密检测产生漏气，机床报警，防止了零件装偏、装卸不到位，产生废品或刀具碰撞零件导致撞机；

（3）设计上料辅助装置，该装置装在尾座上，具有弹性，机械手上完料后，顶尖自动移动过来，将弹性装置顶到毛坯上，零件顶牢后，卡盘爪再夹紧零件，这样可以很好的保证零件上活的位置，安装零件稳定性，保证零件每次上料的一致性；

（4）机械手在卸零件时夹紧已加工表面，为了防止将零件夹伤制作塑料机械手夹爪。

3加工方法的优化

采用先进的加工刀具，优化加工刀路，充分发挥机床性能，提高加工效率，设计清屑工装提高加工稳定性。

（1）更改机床限制最高转速，由原厂家设定最高1200S/min更改为2000S/min,提高切削加工效率；

（2）使用φ58U钻和φ39U钻，高速钻屑内孔，转速2000S/min，进给F0.32mm/S,快速去除余量；

（3）优化更改粗加工刀具刀片的角度，将刀具前角更改为19°～ 25°渐变形式，以改变切削过程中铝屑的变形方向，从而达到快速的断屑效果，并更改刀具表面的处理方式，让铝屑保持较低的附着力，让排屑更流畅；避免加工时产生积屑瘤，对排屑、以及加工产品表面产生影响，从而达到了高质量的产品表面以及流畅的排屑、断屑过程大大缩短了加工时间，实现了自动线连续加工。

（4）精加工外圆采用反走刀进行精加工（主轴方向往顶尖方向走刀），解决了刀具加工到大端面平面时出现啃刀现象；

（5）在加工内孔时，内孔比较深，内孔底面接近于盲孔，切削堆积到孔底无法排出，在精车内孔时堆积的切削将已加工表面划伤，刀具在接近孔底时刀具和堆积的沫子产生挤压，刀片出现松动，造成内孔加工不稳定。通过制作工装（清沫钩子），在粗车完内孔后，用钩子将堆积的切削勾出，在精车内孔，保证零件内孔加工稳定性，提高零件加工质量；

（6）利用机床刀具管理系统，设定刀片加工时间，更好、更高效、更科学的监控刀具使用寿命。

4创新点

（1）通过单机生产转移到自动化生产单元加工，减少了加工时的辅助时间，实现了零件的连续性的生产，提高了设备利用率，提升了生产效率，实现高效化生产。

（2）通过单机生产转移到自动化生产单元加工，实现机床的自动管理，达到较长时间无人值守，减少操作人员，实现少人化生产，降低工人成本，提高人均劳动生产率。

（3）设计了气密检测机构，对每次安装零件位置进行检测，保证零件定位的一致性，同时在加工过程随时对零件进行检测，防止在加工过程中出现松动或因切削力的影响零件位置出现偏移，从而出现废品。

（4）大体自动柔性化生产线的拓展，能够实现6种零件的快速切换加工；同时线内设备可以独立运行，保证单机故障情况下不停线。

（5）加工单元控制站控制托盘库、机床和其它设备之间的自动托盘运输指令，控制所连接设备的通信，监视加工单元的运行状态，动态监控托盘管理、程序管理，自动执行加工步骤等，无需人为干涉，实现自动化智能化生产。

（6）通过机床刀具管理模块可进行刀具磨损管理，设置加工数量，及时更换刀具，还可以设置刀具磨损自动补偿，可以更好的控制零件产品质量。

5推广情况

大体零件柔性加工工艺＋技能协同创新成果可推广到其他自动化生产线的加工，该加工方法已在分厂多种零件进行推广应用。

6经济及社会效益

6.1经济效益

使用大体零件柔性加工工艺＋技能协同创新成果共计完成1万件零件的加工，人员减少4人，生产效率提升60%以上，良品率提高到98%。

改善前单件零件加工时间为22分钟，改善后每件约5分钟，单件节约17分钟。共计加工10000件，共计节约，10000×17÷60＝2833小时。数控车加工费用按每小时120元算，节创价值为：2833×120=33.996万元。

生产工人节省4人，工资按7000元/月，节创价直为：4×7000×12＝33.6万元。

共计节创价值为：33.996＋33.6＝67.596万元。

6.2社会效益

该项目成果成功拓展了自动化生产线加工范围，同时也为下一步类似零件转移到自动化生产线的加工积累了宝贵经验，在加工过程的方法也对其他产品的加工起到借鉴作用。

7.结束语

大体零件柔性加工问题的协同创新技术，主要针对在原有的自动化生产线进行加工零件的一个拓展，从而提高生产效率，同时该创新也是在单机向自动化生产的一个典型案例。

参考文献：

   [1]党文革等.关于解决盘类零件柔性加工问题的协同创新技术.中国兵器工业集团有限公司第六届创新成果选编，2021.