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某柴油發動機缸體加工車間工藝設計

2017-11-28 來源：中機中聯工程有限公司作者：段紹林，宋利強。毛澤永

摘要：針對國內某柴油發動機缸體加工車間的工程設計任務，在產品分析、工時計算的基礎上，通過組線方式、設備選擇等方面的多方案對比。設計了一條以國產加工中心為主、適應多產品共線生產的發動機缸體加工生產線，經濟效益顯著。

關鍵詞：柴油發動機；缸體；加工工藝；多產品共線

0 引言

隨著柴油發動機產品系列的多樣化和升級換代的短周期化，采用加工中心組建柔性生產線以生產發動機缸體、缸蓋已成為行業主流。本文以工程實際需求為出發點，以加工車間工藝設計的關鍵步驟為主線，對加工中心組建缸體生產線的多種方案進行探討對比，選擇了一個最適宜工程實際的方案并付諸實踐。

1 項目概況

本車間承擔年產10萬件以某4缸柴油發動機為代表產品的2、3、4缸柴油發動機缸體加工、清洗、檢驗任務。工作班制為三班制。加工設備以國產加工中心為主。

2 加工工藝設計

2．1 缸體工藝性分析

2．1．1加工要素識別

根據產品結構及加工要求，對代表產品進行加工要素編號，編號號碼5位，第一位代表六個加工面，后四位用于區分各加工部位。編號情況示例見圖1。

2．1．2關鍵部位加工方案

a．平面加工。對缸體的頂底面和前、后端面采用粗、半精、精銑三道工序加工。

b．斜孔的加工。加工斜孔時后端面朝下裝夾，加工采用臥式加工中心。

c．關鍵精密孑L系的加工。缸孔采用粗鏜、精鏜工序。主軸承孔采用粗鏜、半精鏜、精鏜三道工序，并采用專用刀具，以保障位置度、園柱度、表面粗糙度以及凸輪軸底孔對主軸承孔的位置度的要求。

2．2工時計算

根據產品加工要素，按照臥式加工中心設備參數及刀具切削性能，結合工程經驗，對產品進行加工工時計算，見表1。

根據計算，代表產品累計所需設備臺時為52 44 s，其中粗、半精加工所需設備臺時為4 042s，精加工所需設備臺時為l 202 S。

2．3設備計算

本車間采用三班制，設備年時基數：5 240h，設備負荷率：80％，全年每臺設備提供設備臺時為：

5 240 h×80％×60=25l 520 min。根據工時計算，所需粗半精加工臥式加工中心為：

100 000×(4042÷60)÷251 520=26．78臺，即27臺。

所需精加工臥式加工中心為：

100 000×(1 202÷60)÷25l 520=7．96臺，即8臺。

2．4組線方式

利用加工中心組成加工生產線的組線方式有串聯和并聯兩種，各有優缺點。

串聯組線方式：繼承于傳統的剛性生產線，在生產單一產品時，每臺設備承擔固定的內容，能減少刀具配給。缺點是上下料時間占設備臺時較大，設備利用率降低；工件從上線到下線的輸送距離長；若多產品共線時，調整和管理難度較大。并聯組線方式：將加工中心分成并列的兩組或多組，各組承擔相同的加工任務。這樣能充分發揮加工中心工序集中能力，產品可以經過較少的設備加工完成，有利于多產品共線生產。缺點是每臺加工中心需要配備較多的刀具，刀具一次成本投入大。本車間要求建設成為適應不同品種、混流生產的柔性加工生產線。因此，采用并聯組線方式。

2．5設備選擇

柔性加工生產線除采用臥式加工中心組線外，從經濟節約考慮，也采用立式加工中一tD部分替代或全部替代臥式加工中心組線。

立加投資遠遠低于臥加，但立加相比于l三t,hl具有以下缺點：

a．剛性較差，切削時排削不好，不利于大余量、深長孑L切削。

b．上下料時間較長，效率低于臥加。

c．每個工序只能加工—個面，不利于工序平衡。

d．加工兩端面孑L，特別是油道孔、軸承孑L等時，z軸行程不夠。

e．加工姿態較多，夾具設計相對復雜。

f．機床故障時，替代日叛差，容易影響整線生產。

在柴油發動機缸體加工中，頂底面及其孑L均可采用立式加工中心加工。

考慮到立式加工中心切削效率較臥式加工中心低，裝夾時間較長，工序間平衡較為困難，若用立式加工中心替代臥式加工中心，則設備臺數需要相應增加。

2．6工藝及設備方案

2．6．1 立式加工中心與臥式加工中心混合生產線

生產線采用高精度、高效率、高可靠性的立式加工中心和臥式加工中心組成柔性生產線，滿足產品加工需要。立式加工中心用于加工頂底面及其孑L，其余加工由臥式加工中心完成。

a．方案一。

將設備分成兩組，粗半精加工段每組15臺設備，其中立式加工中心3臺，精加工段每組4臺設備，全是臥式加工中心。合計所需設備38臺，其中立式加工中心6臺，臥式加工中心32臺。方案布局流暢，能滿足兩種產品同時共線生產，且并聯排列，有助于操作工人多臺看管，精益化生產。工藝平面布置圖見圖2。

b．方案二。

將設備分成四組，粗半精加工段每組8臺設備，其中立式加工中心2臺，采用直線型布置；精加工段每組2臺設備，全是臥式加工中心。合計所需設備40臺，其中立式加：[中心8臺，臥式加工中心32臺。方案布局流暢，能滿足四種產品同時共線生產，且并聯排列，有助于操作工人多臺看管，精益化生產。工藝平面布置圖見圖3。

c．方案三

將設備分成四組，粗半精加工段每組8臺設備，其中立式加工中心2臺，采用c型布置；精加工段每組2臺設備，全是臥式加工中心。合計所需設備40臺，其中立式加工中心8臺，臥式加工中心32臺。方案布局緊湊，每個島獨立性強，在操作工人多臺看管時，對應的是同一產品，便于生產管理和工序問檢測。能滿足四種產品同時共線生產。工藝平面布置圖見圖4。