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加工中心全面占领发动机制造市场--访北京现代汽车有限公司发动机厂机加工车间技术主管李文博先生
来源:中国电机网 时间:2008-10-6 14:23:10 浏览数: 【 收藏这篇文章

目前,北京现代汽车有限公司发动机厂拥有两个工厂,分别于2004年和2007年投产,年生产能力达到50万台。工厂拥有缸体、缸盖和曲轴三条生产线,生产线采用刚柔并济的半柔性化的方式 ,新工厂中加工中心的数量则增加了15%~20%,此外,还有一些专用机床配合加工中心生产,包括缸体线的珩磨机、清洗设备、试漏设备和冷压装设备等。此外,还拥有一套先进的SPC系统,能够对生产线进行实时监控,现场管理者可通过监视器随时了解生产线的设备状况,针对设备异常状况采取措施,预防不良品的发生,从而提高产品质量 ,降低产品不良品率。工厂FA生产管理系统的应用,能够时时得到生产线详细的生产状态,实现了生产的动态管理。



发动机生产的柔性化将会缓解这种压力,但是要实现这些目标国内企业还有很长的一段路要走。


由于发动机属于品种单一大批量生产的产品,所以发动机生产对加工中心的要求与模具、航空航天等行业有所不同。具体要求包括三点:第一,加工中心主轴的加速度要在1g以上;主轴最大转速12 000r/min,主轴快速进给50 000mm/min以上,第二,加工中心要有较高的精度 :定位精度±0.002mm/全程 重复定位精度±0.001mm ,INDEX TABLE回转精度0.002mm,笼统的讲就是机床的CPK在1.33以上;第三,加工中心必须有高可靠性,机床在最高转速下的MTBF(平均无故障时间)≥15 000h,实际工作中MTBF要达到50 000h。为实现上述目标,采用高刚性滑枕和双立柱结构确保加工精度,采用伺服电机减少传感器,刀库内刀具破损检测;主轴未装刀检测,来保证加工质量;为保证机床内部铁屑的排出,机床也需作出特别的设计:加工区域与驱动部分完全隔离,大斜坡人字型伸缩防护罩,采用宽大的后排式中央槽结构,切屑直接落下从主轴下方排出,消除了切屑滞留的可能性,机内排屑采用大流量冲流方式,即时排出高温切屑,避免热量传递给床身;为应对高速来带的不利影响,各控制轴采用缩放伸缩罩,滚珠丝杠中心冷却,主轴油雾润滑或者采用主轴混合(Hybrid)冷却系统,控制主轴热位移,保证高速或低速状态均能稳定精确加工。为实现高效率的切削加工,高性能的切削刀具对于发动机加工而言尤为重要,HSK刀柄、CBN刀片、陶瓷刀片、PCD复合刀具等的广泛应用,使得加工中心的切削性能大为提高,同时较高的刀具寿命,则能够有效的降低加工成本。此外,所有加工中心都拥有A、B两个夹具和两个工作台,这样就可以实现柔性化生产,并且省去了更换夹具所需的时间,达到生产产品多样化的目的。


目前,虽然柔性生产线已经被发动机生产厂广泛的采用,但是很少有工厂是采用100%的柔性生产线。这是因为在发动机制造过程中,缸体、缸盖和曲轴三大件很难全部由加工中心完成。例如,在毛坯的粗加工工序中,很多厂家还是采用组合机床(专用机床),因为粗加工时切削余量比较大,就要求主轴负载比较大,并且要求机床拥有很大的刚性,低转速大扭矩往往限制加工中心性能的发挥,所以厂家很倾向于选择组合机床。在孔系加工时,则一般采用加工中心,利用加工中心的高速加工特性,能够快速完成钻孔、倒角、攻丝和铰孔加工,从而实现多工序加工,更为重要的是加工中心可以根据市场的变化,通过更换夹具和程序就能够快速的实现新产品的加工。而组合机床的特点是刚性好、生产效率高,但是当所生产的产品发生变化时,原有生产线的改造成本非常高。所以,目前制造厂都是组合机床与加工中心配合使用,即粗加工、精加工和超精加工采用刚性线加工,孔系加工采用加工中心,刚性和柔性设备的比例为50:50。由于近几年发动机产品的更新换代很快,发动机厂都是遵循着灵活、转型快的特点来进行生产线最初设计的,普遍采用刚柔并济的生产方式来应对品种更换带来的压力。新近建立的发动机厂在遵循着这个特点的同时,也在逐步提高生产线的柔性化程度,比如在缸体的粗镗缸筒、精镗缸筒、曲轴孔线镗,缸体顶面精加工、缸盖底面精加工也在尝试采用加工中心来完成,这样加工中心的比例可以达到80%以上。随着更大、高刚性和大量新技术的加工中心的应用,发动机加工的柔性化的水平将会进一步提高。


与大部分制造行业相同,我国的发动机制造水平与国外相比还是有一定差距。首先是自动化率,国内的自动化率基本在70%~80%的水平。作为走在行业前列的知名企业,北京现代汽车有限公司发动机厂的自动化率已经达到了98%,除对工件的自主检查外,从毛坯的投入到合格工件的下线全部实现自动化。另外一项差距则体现在设备本身的性能,包括设备本身的精度及其稳定性和可靠性,国外的先进设备的故障率要远低于国内的设备,尤其是设备的早期故障,这也是导致国内产品质量低于国外的一个重要原因。


在未来,发动机制造将会向着更加柔性化的方向前进。10年前,大多数工厂在设计生产线时都会以组合机床为主;发展到前几年已经开始小批量的使用加工中心,此时加工中心数量约占设备总数的40%~50%;2007年则达到了60%~70%。随着加工中心刚性和精度的不断增强,主轴速度和各种参数不断的提高以及新技术的应用,加工中心同样可以达到组合机床的各项性能指标。所以说,发动机制造今后的发展趋势是更加柔性化。在整车制造中,我们已经可以实现根据客户的订单来安排生产,即直序列生产。但是,大多数发动机厂家尤其是机加工还远没有达到这种水平,通常的应对之策是为每个品种建立一定的库存量 ,但是这样又不符合JIT 生产理念,实现零库存是JIT所追求的目标。此外,品种的多样化又是发动机生产的趋势之一。发动机生产的柔性化将会缓解这种压力,但是要实现这些目标国内企业还有很长的一段路要走。


 

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