境內(nèi)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)
WMEM|高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸智能生產(chǎn)線的研發(fā)和應(yīng)用
WMEM|高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸智能生產(chǎn)線的研發(fā)和應(yīng)用
近幾年，中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速增長(zhǎng)，并已成為世界汽車工業(yè)的重要組成部分。但在國(guó)內(nèi)汽車關(guān)鍵零部件制造行業(yè)，以發(fā)動(dòng)機(jī)高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元、輪轂單元等為代表的關(guān)鍵零部件制造的關(guān)鍵設(shè)備，仍主要依靠國(guó)外供應(yīng)商，因此，國(guó)內(nèi)汽車關(guān)鍵零部件成本居高不下。
機(jī)床制造行業(yè)的中高檔設(shè)備沒有從高速增長(zhǎng)的汽車工業(yè)獲得應(yīng)有的發(fā)展，一方面是由于國(guó)內(nèi)機(jī)床制造技術(shù)水平、機(jī)床可靠性等與國(guó)外產(chǎn)品存在差距；另一方面也是由于國(guó)內(nèi)機(jī)床制造企業(yè)的工藝技術(shù)成套性不足。迫于汽車主機(jī)廠的高要求和進(jìn)口關(guān)鍵設(shè)備制約的雙重壓力，國(guó)內(nèi)裝備企業(yè)迫切需要打破僵局，給國(guó)產(chǎn)機(jī)床設(shè)備、機(jī)器人和數(shù)控系統(tǒng)創(chuàng)造上場(chǎng)機(jī)會(huì)。
為此，寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司借2016年國(guó)家科技重大專項(xiàng)（04專項(xiàng)）的東風(fēng)，設(shè)計(jì)研發(fā)出高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸智能生產(chǎn)線。
一、生產(chǎn)線簡(jiǎn)介
高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸智能生產(chǎn)線是針對(duì)汽車高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸零件自動(dòng)加工的智能生產(chǎn)線。生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)以產(chǎn)品工藝要求為基礎(chǔ)，以設(shè)備的生產(chǎn)能力為條件，力求作業(yè)人員便捷的操作與維護(hù)，使設(shè)備的性價(jià)比達(dá)到最高。設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)以經(jīng)濟(jì)性、安全性、良好的操作性、可靠性作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并把設(shè)備的可靠性與高柔性作為首要追求目標(biāo)，同時(shí)更加注重選用設(shè)備的合理性以及柔性加工生產(chǎn)線更長(zhǎng)的使用壽命。
針對(duì)高壓油泵凸輪軸零件的加工要求，本智能生產(chǎn)線由4臺(tái)CK7520C數(shù)控車床、4臺(tái)VMC850L立式加工中心、料庫(kù)、中轉(zhuǎn)料臺(tái)、工件料道、液壓（氣動(dòng)）工裝夾具等組成, 3臺(tái)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人為自動(dòng)線提供自動(dòng)上下料服務(wù)，經(jīng)過三道工序，實(shí)現(xiàn)對(duì)凸輪軸工件從毛坯至成品的自動(dòng)加工。
高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸智能生產(chǎn)線整體布局緊湊，占地面積小，配置有數(shù)控系統(tǒng)的云服務(wù)平臺(tái)、智能化技術(shù)平臺(tái)、生產(chǎn)過程可視化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線—數(shù)控設(shè)備—產(chǎn)品的大閉環(huán)控制，如圖1、2、3所示。
圖1 生產(chǎn)線平面布局圖
圖2 生產(chǎn)線工藝流程
圖3 生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景
二、主要技術(shù)參數(shù)
國(guó)產(chǎn)機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)配套比例100%；關(guān)鍵工序能力指數(shù)CPK值≥1.67；凸輪軸零件年產(chǎn)量可達(dá)到20萬(wàn)件；機(jī)床MTBF達(dá)到1500h以上；零件合格率99%以上。
三、設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1．國(guó)產(chǎn)機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人配套比例100%
該生產(chǎn)線應(yīng)用的CK7520C數(shù)控車床、VMC850L立式加工中心均為寶雞機(jī)床研發(fā)制造，配備華中數(shù)控系統(tǒng)及華中關(guān)節(jié)機(jī)器人。國(guó)產(chǎn)機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人配套比例100%。
2．工序匹配，提高機(jī)床利用率
針對(duì)高壓油泵凸輪軸零件的加工工藝，對(duì)凸輪軸零件工藝節(jié)拍進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，確定機(jī)床數(shù)量，合理平衡機(jī)床加工能力，使整條自動(dòng)生產(chǎn)線的機(jī)床發(fā)揮最大潛能，有效提高機(jī)床利用率。
3．合理布局，提高空間利用率
生產(chǎn)線機(jī)床采用面對(duì)面布置，關(guān)節(jié)機(jī)器人從兩側(cè)機(jī)床中部穿過；充分利用空間對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線進(jìn)行整體布局，使自動(dòng)生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高。
4．巧妙的設(shè)計(jì)，解決異形件角向定位
凸輪軸零件為異形件，工件在料庫(kù)托盤采用上下錯(cuò)位擺放，有效利用空間，每件托盤放置4件工件，通過雙V形對(duì)工件定位，為生產(chǎn)線提供可靠毛坯供應(yīng)。料庫(kù)配備有工件找正裝置，保證機(jī)器人抓取位工件角度準(zhǔn)確無(wú)誤（見圖4）
圖4 凸輪軸料庫(kù)及找正裝置
5. 數(shù)控系統(tǒng)的云服務(wù)平臺(tái)
該智能生產(chǎn)線采用的數(shù)控云服務(wù)是集成物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云數(shù)控等技術(shù)的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，涵蓋了DNC、MDC和部分MES功能。平臺(tái)采集數(shù)控系統(tǒng)的位置、電流、溫度、力矩、振動(dòng)、跟隨誤差、聲音、圖形、視頻等大數(shù)據(jù)，分布式存儲(chǔ)管理大數(shù)據(jù)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析特征提取等智能算法，深度挖掘數(shù)控機(jī)床的能力，從而提高數(shù)控機(jī)床的管理效率、加工效率、加工質(zhì)量，并保障機(jī)床的健康工作。同時(shí)提供了十分豐富的開放式數(shù)據(jù)接口，為其他系統(tǒng)的接入開通了便捷通道（見圖5）
圖5 數(shù)據(jù)采集平臺(tái)
6. 智能化技術(shù)平臺(tái)
高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸智能生產(chǎn)線采用產(chǎn)品質(zhì)量在線監(jiān)控、信息采集、機(jī)床健康狀態(tài)檢測(cè)和評(píng)價(jià)、數(shù)控機(jī)床線性熱誤差補(bǔ)償、產(chǎn)品信息追溯等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理和設(shè)備管理多層監(jiān)控，涵蓋了工藝參數(shù)優(yōu)化、健康保障和工藝能力提升評(píng)估模塊、機(jī)床溫度監(jiān)控等，提升生產(chǎn)線關(guān)鍵工序能力指數(shù)保障能力，從而達(dá)到智能化生產(chǎn)的目的（見圖6）。
圖6 智能化技術(shù)平臺(tái)
7. 生產(chǎn)過程可視化平臺(tái)
針對(duì)汽車關(guān)鍵零部件車間生產(chǎn)過程，該智能生產(chǎn)線建立了生產(chǎn)過程可視化平臺(tái)（涵蓋部分ERP、工藝排程和優(yōu)化等），主要包括5個(gè)模塊：（1）混流系統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)排程與調(diào)度；（2）混流系統(tǒng)報(bào)工、報(bào)檢與自動(dòng)跟蹤；（3）全面設(shè)備管理；（4）質(zhì)量管理；（5）協(xié)同管控平臺(tái)等（見圖7）。
圖7 生產(chǎn)過程可視化平臺(tái)
五、應(yīng)用和推廣情況
根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)汽車零部件生產(chǎn)的需求現(xiàn)狀和寶雞機(jī)床多年機(jī)床研發(fā)、服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸智能生產(chǎn)線研發(fā)市場(chǎng)方向明確，項(xiàng)目成果可替代進(jìn)口產(chǎn)品。通過產(chǎn)品不斷完善，將努力提升國(guó)內(nèi)制造業(yè)水平，實(shí)現(xiàn)汽車零部件的進(jìn)口替代，避免對(duì)進(jìn)口汽車零部件及進(jìn)口設(shè)備的依賴。研發(fā)成果可推廣應(yīng)用至汽車、摩托車、紡織機(jī)械等機(jī)械設(shè)備的短軸類零件的車削、銑削自動(dòng)加工。
利用高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸智能生產(chǎn)線的集成經(jīng)驗(yàn)，以“三高一化”為方向，形成了以柔性加工單元、智能生產(chǎn)線、智能機(jī)床等中高檔、自動(dòng)化、智能化產(chǎn)品群。承擔(dān)和參與04專項(xiàng)、“換腦工程”等近30項(xiàng)，承擔(dān)重點(diǎn)用戶“交鑰匙”工程100多項(xiàng)。部分項(xiàng)目成為智能制造領(lǐng)域示范工程，起到一定的輻射作用，充分帶動(dòng)寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司機(jī)床及自動(dòng)化產(chǎn)品的銷售工作。
高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸智能生產(chǎn)線的集成是企業(yè)在堅(jiān)持自主創(chuàng)新，推進(jìn)中高檔數(shù)控機(jī)床、生產(chǎn)線集成產(chǎn)業(yè)化、推進(jìn)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用的道路上邁出的堅(jiān)實(shí)一步，堅(jiān)定了企業(yè)加快自主創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐的信念。
為鞏固成果，企業(yè)將繼續(xù)加大產(chǎn)學(xué)研力度，加強(qiáng)不同專業(yè)間的技術(shù)融合，充分利用智能生產(chǎn)線集成經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性地開發(fā)制造出滿足不同用戶需求的汽車零部件智能生產(chǎn)線，切實(shí)推進(jìn)核心智能裝置與智能制造裝備研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化、推廣應(yīng)用一條龍發(fā)展，從而不斷提升國(guó)內(nèi)制造業(yè)整體自動(dòng)化、智能化水平，不斷縮小與國(guó)外先進(jìn)水平之間的差距。
（作者：張同兵 艾紹陽(yáng) 寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司 來源：《世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)（WMEM）》雜志2019年第3期）
