進口連桿專用拉床國產(chǎn)化替代應(yīng)用研究

倪獻峰 耿志民 馬志強

摘 要：進口組合連桿拉床采用雙床身、雙溜板，360度回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)，刀座上裝有54把各種型號拉刀，一次行程可完成連桿9個外形面、切斷、剖分面加工、鍵槽加工等多個加工內(nèi)容，相當于一臺拉削加工中心，設(shè)備制造難度奇高，通過研究，采用國產(chǎn)化設(shè)備予以替代，滿足工藝要求。

關(guān)鍵詞：連桿；專用拉床；國產(chǎn)化；替代

中圖分類號：TG376 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0070-01

1 問題提出

我公司機加車間有一臺從德國進口的某品牌專用雙溜板拉床，是1986年投入使用，該設(shè)備制造先進，布局合理、工藝先進，可同時完成連桿9個外形面、切斷、拉鍵槽、拉剖分面等多個加工內(nèi)容，加工效率高，拉削出的鍵槽公差等級為3級，加工尺寸穩(wěn)定，一致性較好。其加工能力是十幾臺銑床加工的總和，質(zhì)量穩(wěn)定、一致性好，如分解加工，需要十幾臺銑床和相應(yīng)多的操作人員才能完成，可以節(jié)省大量的人力、物力。

但該設(shè)備經(jīng)過20多年的連續(xù)超負荷使用，設(shè)備性能、加工精度已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的下降，存在：加工出的零件質(zhì)量難以滿足精度要求，設(shè)備故障率明顯上升，加工過程中振動大、刀具消耗、油料消耗異常增加等許多問題。另外，該設(shè)備的節(jié)拍也不能滿足后面工序需求，還有該設(shè)備加工品種較單一，一些新產(chǎn)品連桿需靠外委加工，并且，隨著公司新工業(yè)園的開工建設(shè)，連桿的數(shù)量和品種會進一步增多，這種矛盾會更加突出，所以急需采用新的加工方案或采購新設(shè)備，來緩解該矛盾。該設(shè)備已經(jīng)成了制約機加車間生產(chǎn)線生產(chǎn)的瓶頸工序。但若采購新設(shè)備，存在國外同類設(shè)備報價太高，投資大；而國內(nèi)拉床制造廠報價雖然比進口的低，但缺乏制造同類設(shè)備經(jīng)驗的矛盾。若想國產(chǎn)化應(yīng)用成功，必須在加工工藝上進行創(chuàng)新，想辦法降低拉床的制造難度。所以，準備通過研究攻關(guān)，想辦法通過創(chuàng)新，簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。

2 國內(nèi)外技術(shù)和制造能力分析

通過多方調(diào)研，我們對國內(nèi)幾家拉床制造商進行了調(diào)研和交流，我們綜合考慮國產(chǎn)拉床廠家設(shè)備制造能力、成功案例，并結(jié)合我們公司加工工藝、生產(chǎn)場地等現(xiàn)狀，進行調(diào)研分析，對收集來的資料論證后認為，若想實現(xiàn)連桿專用拉床國產(chǎn)化替代，需解決以下難點問題：

（1）國內(nèi)廠家模仿生產(chǎn)垂直布置雙滑臺拉床的風險太大；（2）工作臺360度回轉(zhuǎn)引起的液壓軟管、線路纏繞問題；（3）重復(fù)定位誤差問題；（4）對中裝置替代問題；（5）夾具結(jié)構(gòu)、形式復(fù)雜問題。

3 解決問題初步思路

針對國內(nèi)廠家模仿生產(chǎn)垂直布置雙滑臺拉床的風險太大問題采取解決的思路：通過工藝優(yōu)化，在不增加其它設(shè)備的前提下，調(diào)整工序內(nèi)容，減少拉刀數(shù)量，設(shè)計方案用單滑臺拉床替代進口品牌雙滑臺拉床，降低設(shè)備制造難度，具體為：

（1）調(diào)整減少毛坯外形面余量 。三個定位凸臺余量分別減少1.5mm，小頭去重面直接鍛造到最小尺寸，取消連桿小頭側(cè)定位面、端定位面、小頭去重面的粗精拉內(nèi)容，定位面到小頭孔中心的尺寸調(diào)整到前面15序拉削定位面和25序鏜小頭孔保證。（2）連桿40序加工前大頭孔為橢圓。取消原30序連桿拉斷前兩次定位裝夾，分別鏜上下半圓孔工序內(nèi)容，改為連桿拉斷后，連桿蓋、體合裝，一次安裝鏜孔，利用原30序組合鏜床，在不增加設(shè)備的前提下，用鏜連桿大頭孔工藝替代原拉削蓋體上下半圓弧工藝。

經(jīng)與毛坯制造商進行充分交流后，認為可以將連桿毛坯小頭去重臺面尺寸在鍛造時直接控制到最小值，取消該部位拉削內(nèi)容，同時取消相應(yīng)的加工刀具，該部分加工內(nèi)容可不在拉床上加工，直接在連桿分組時，在去重機上加工。取消連桿小頭側(cè)定位面、端定位面、小頭去重面的粗、精拉削內(nèi)容，將該部分加工內(nèi)容分解，定位面到小頭孔中心的尺寸調(diào)整到前面15序拉削定位面和25序鏜小頭孔保證。取消原30序連桿拉斷前兩次定位裝夾，分別鏜上下半圓孔工序內(nèi)容，改為連桿拉斷后，連桿蓋、體合裝，一次安裝鏜孔，用粗精鏜連桿大頭孔工藝替代原拉削工藝，同時把一些新刀具和新技術(shù)可以應(yīng)用到連桿的加工中，從而起到簡化連桿線加工工藝、降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率的作用，為驗證該工藝，我們專門設(shè)計了4根刀桿，安裝到車間原有的四軸鏜床上進行了加工驗證，效果良好。通過以上調(diào)整，需要的拉刀數(shù)量可從54把降到37把，并且拉削力最大的拉削連桿上下半圓弧的4把直徑φ73的圓拉刀也予以取消，拉削力也降低了一半以上，使單滑臺替代成為可能。

3.1 液壓軟管、線路隨夾具回轉(zhuǎn)過程中纏繞問題解決

國外拉床工作臺下面采用油路分配器，使工作臺與夾具的液壓管路系統(tǒng)集成化，夾具上沒有外連油管，回轉(zhuǎn)工作臺工作時，連續(xù)同向旋轉(zhuǎn)，存在液壓管路纏繞的影響，這種形式制造難度較大，后期維修也較麻煩，所以通過反復(fù)論證，考慮將設(shè)備工作臺360度連續(xù)回轉(zhuǎn)改為90度正反轉(zhuǎn)，不但可以有效解決液壓管路纏繞的問題，還可以解決加工節(jié)拍問題。

3.2 重復(fù)定位誤差問題的解決（拉床切斷連桿體）

進口設(shè)備零件一次定位，夾具隨工作臺360度旋轉(zhuǎn)，在兩個溜板工作下實現(xiàn)連桿的半切開和完全切開，定位誤差小。而采用單溜板結(jié)構(gòu)，因考慮設(shè)備行程和換刀因素，零件需兩次定位，存在重復(fù)定位。半切開與全切開采用兩次定位，兩次定位方式相同，存在重復(fù)定位誤差，加工精度低，容易造成全切時打刀。解決思路如下：

切開定位：連桿半、全切開原采用連桿端面“F”、大頭孔中圓、小頭孔定位，建議改為連桿端面“F”、大頭側(cè)定位、小頭孔定位，大頭側(cè)定位面在半切開時與半切開槽同時拉削，相對位置準確，在全切開連桿時采用此面定位，可減少定位誤差，避免打刀。

3.3 對中裝置問題解決的思路

改變連桿蓋、體對中推靠裝置形式。連桿蓋拉鍵槽和剖分面時，原采用：端面、螺栓座面和蓋內(nèi)孔半圓定位，需要在設(shè)備上加對中推靠裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，新設(shè)備采用端面、螺栓座面和打字面定位，蓋體推靠裝置隨夾具旋轉(zhuǎn)。

3.4 夾具結(jié)構(gòu)、形式復(fù)雜問題

進口某品牌拉床采用兩套夾具，每套夾具上有四個工位，不同工位間相互位置關(guān)聯(lián)性很強，兩套夾具間的相互位置精度也存在關(guān)聯(lián)性，精度的保證、調(diào)整難度大，不同夾具間的尺寸一致性調(diào)整非常繁瑣，對夾具的設(shè)計、制造，零部件的加工、裝配精度要求非常高。而國產(chǎn)替代方案思路為采用一套夾具，不存在兩套夾具間的相互位置關(guān)聯(lián)，消除了使用兩套夾具加工精度一致性調(diào)整的難度。

4 實施效果

針對以上研究思路，逐條進行了論證，認為方案可行性較強，我們和國內(nèi)某設(shè)備制造商進行合作，采用單滑臺替代了進口品牌拉床的雙滑臺，設(shè)備工作臺360度回轉(zhuǎn)改為90度正反轉(zhuǎn)，取消了對中、推靠裝置，一套夾具替代兩套夾具，拉床的制造難度大大降低，最終實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代。目前，設(shè)備已按照原思路要求制造、安裝完畢，加工精度滿足工藝要求，現(xiàn)已用于生產(chǎn)。另外，部分成果，也應(yīng)用到了原進口品牌拉床上，實現(xiàn)了刀具簡化，設(shè)備拉削振動減小，有效延長了該設(shè)備的使用壽命。

5 經(jīng)濟效益分析

國產(chǎn)設(shè)備價格僅為國外進口同類設(shè)備的十分之一，某進口品牌拉床在1985年采購時，就需要人民幣約1000多萬元左右。

該設(shè)備因為刀具簡化，刀具數(shù)量減少了17把（價值15000元/套），每月使用一套計算，每年可節(jié)約刀具費用180000元。

6 進口拉床國產(chǎn)化替代應(yīng)用結(jié)論

通過研究使進口組合拉床得到成功的國產(chǎn)化替代應(yīng)用，截止目前，國產(chǎn)化設(shè)備已加工連桿50萬支左右，設(shè)備的節(jié)拍、精度、安全性、操作方便性等各項指標均達到或超過進口的某品牌拉床。另外，替代方案的部分成果，也應(yīng)用到了進口拉床上，取消了拉削上下半圓等內(nèi)容，實現(xiàn)了刀具簡化，拉削振動減小，改善了設(shè)備的加工狀況。產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益，同時國產(chǎn)拉床還具備調(diào)整維護簡單等國外設(shè)備不可比擬的優(yōu)點，該設(shè)備和技術(shù)不但解決了生產(chǎn)線的瓶頸問題，節(jié)約了資金，同時吸收了進口設(shè)備制造的先進理念，為我們和設(shè)備制造商積累了大量的寶貴經(jīng)驗，它的推廣應(yīng)用必將對我們的加工工藝、設(shè)備制造水平提升具有非常積極的作用。