汽車加工過(guò)程中「零障礙」的實(shí)現(xiàn)思路

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鉆孔加工只需要3.5s左右時(shí)間，這段時(shí)間汽車可以在道路上疾馳100m，但也是這短短幾秒內(nèi)，關(guān)鍵的發(fā)動(dòng)機(jī)部件也許會(huì)發(fā)生故障，這其中蘊(yùn)含的加工技術(shù)都是在不斷改進(jìn)中被總結(jié)出來(lái)的。

案例背景

DSR擁有21臺(tái)數(shù)控加工機(jī)床，各代機(jī)床都在可以在這里看到，工廠內(nèi)有單獨(dú)的制造區(qū)、碳纖維修復(fù)區(qū)等。隨著工件數(shù)量和種類的增加，應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)壓力的策略也層出不窮。如今不僅是三軸VMC和車床，連五軸金屬碳化物車銑托盤(pán)進(jìn)料臥式加工中心都在金屬上加工碳化物。從夾持到刀具再到軟件，流程設(shè)計(jì)可以最大程度確保主軸接觸工件，并減少加工周期內(nèi)所需的手動(dòng)干預(yù)。

從立式變?yōu)榕P式

高速運(yùn)動(dòng)的汽車在所有產(chǎn)生應(yīng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)部件中，連桿是最關(guān)鍵且最先影響工廠數(shù)控加工技術(shù)擴(kuò)展的部件。最初，這種擴(kuò)展主要是增加更多主軸，更新更好的主軸。最開(kāi)始使用的機(jī)器是三臺(tái)VMC，但是操作人員在每一步后續(xù)操作（端面銑削、壓型、鉆孔、鉆錐坑、做標(biāo)記）之前都要翻轉(zhuǎn)工件，工廠每天只能生產(chǎn)約16個(gè)連桿。

連桿生產(chǎn)的第一次改進(jìn)是實(shí)現(xiàn)了多零件固定裝置從VMC到HMC的轉(zhuǎn)移，為后續(xù)操作做準(zhǔn)備，而不是在一臺(tái)機(jī)床上完整加工每個(gè)零件。這些零件安裝后，在更大的鉆孔內(nèi)進(jìn)行精加工。由于加工部分是之前操作中的夾持位置，操作人員必須拔出塞子（圖中左起第二個(gè)零件頂部松動(dòng)）并沿零件長(zhǎng)度進(jìn)行夾持。

將每天產(chǎn)量提高到40個(gè)不需要進(jìn)行太大的技術(shù)升級(jí)。然而，卻需要換一種思路考慮如何充分利用機(jī)床的能力。與加工自己零件的機(jī)床不同，這3個(gè)VMC現(xiàn)在的運(yùn)行模式更像一條流水線，固定在不同加工站——定制固定裝置上的零件同時(shí)進(jìn)行著各個(gè)不同階段的加工操作。多數(shù)站點(diǎn)一次可固定8個(gè)零件，例外情況包括一個(gè)4站式固定裝置和一個(gè)16站式固定裝置，裝置使用帶0.008in直徑尖端的刻刀鋸開(kāi)兩端桿的連接端。

連桿加工工藝最新的思路：加工盡可能多的原材料，避免加工中斷。這種情況下HMC能夠保證剛度和精度，高效切割兩塊坯料，而非近網(wǎng)狀鍛件加工，矩形坯料簡(jiǎn)化了工件夾持工作，同時(shí)可調(diào)節(jié)式墓碑夾具可以在不同生產(chǎn)階段針對(duì)每個(gè)面自定義固定裝置，加工時(shí)更容易接觸到每個(gè)零件。不需要操作人員將零件組從機(jī)床轉(zhuǎn)移到機(jī)床，HMC可以通過(guò)調(diào)整墓碑夾具直接對(duì)另一組零件進(jìn)行后續(xù)的加工操作。人員使用每臺(tái)機(jī)床的兩個(gè)墓碑式夾具可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一組零件的所有必要的重新夾持，而不必中斷其他零件的加工操作，這樣工廠每天就能生產(chǎn)多達(dá)50根連桿。

采用雙軸車銑

雙軸車銑機(jī)床與Y軸車床相比，主軸和副軸都能夾持零件，具備高轉(zhuǎn)速雙功能銑刀軸，多位置ATC和刀具轉(zhuǎn)臺(tái)等。要確保這種設(shè)備提高加工效率而不發(fā)生錯(cuò)誤，就需要仔細(xì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在Mastercam中進(jìn)行虛擬仿真。希望切口是什么樣子？機(jī)床如何移動(dòng)？轉(zhuǎn)臺(tái)是否會(huì)影響下一步操作？所有變化必須在脫機(jī)程序中表現(xiàn)出來(lái)，并且調(diào)整空間很小。

▲模擬示意

典型的例子是增壓器軸承外殼，這種部件長(zhǎng)度為11.07 in，直徑為8 in，采用7075合金鋁材料制造，使用老式車床時(shí)設(shè)置和加工需要花費(fèi)近8h，在進(jìn)行設(shè)置和檢驗(yàn)的操作人員身上的花費(fèi)甚至比冗長(zhǎng)的加工過(guò)程中的花費(fèi)還高。然而，采用雙軸車銑加工這種零件只需要40 min。從主軸到副軸自動(dòng)轉(zhuǎn)移技能縮短用時(shí)，又能降低發(fā)生層壓結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，零件的加工步驟由六步縮減為一步。

▲增壓器示意

之前的設(shè)備需要反復(fù)清理和重新安裝鏜桿，以擴(kuò)鉆較深的中心孔，機(jī)床控制系統(tǒng)可以減少中斷流程，手動(dòng)更換刀具的次數(shù)，否則在同一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)上使用較小的刀具進(jìn)行后續(xù)加工操作會(huì)出現(xiàn)破裂的情況。

如何配合多軸機(jī)床的加工

DSR工廠最先進(jìn)的五軸大多數(shù)時(shí)間都用于切割汽缸蓋。使用帶托盤(pán)的HMC系統(tǒng)生產(chǎn)汽缸蓋需要操作人員進(jìn)行3次重要的手動(dòng)干預(yù)：初始安裝、翻轉(zhuǎn)零件使主軸接觸到之前被墓碑式夾具阻擋的部分和最后將零件移到轉(zhuǎn)盤(pán)墓碑式夾具上進(jìn)行精加工。

五軸加工中心能夠完全無(wú)中斷地切割零件，除非加工過(guò)程中進(jìn)行脫離機(jī)床的操作。另外五軸機(jī)床可以自由切割其他零件，如環(huán)狀零件和飛輪。精加工汽缸蓋時(shí)，將部件移到五軸機(jī)床與將其從粗加工墓碑式夾具移到轉(zhuǎn)盤(pán)墓碑式夾具相比，不會(huì)增加時(shí)間。同時(shí)其他工藝方面的配合也很重要。

例如，CAM軟件模擬對(duì)于五軸機(jī)床和車銑同等重要，具備3D思維才能正確的指導(dǎo)加工。同時(shí)要使用正確的刀具，這與加工增壓器軸承箱的中心孔一樣。對(duì)于工件夾持裝置，零點(diǎn)式夾頭對(duì)于汽缸蓋精加工操作產(chǎn)生了重要影響。使用老式VMC時(shí)，操作人員必須將零件搬到指定位置，然后固定各種螺栓和夾具。如今工廠在原坯料上加工高精度的孔時(shí)配合牽引螺栓，夾持更快速、便捷和統(tǒng)一。

（來(lái)源jiajuxia）

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磁鋼專家

前景錢(qián)

這個(gè)管理水平很厲害了