G3503A風(fēng)道盤加工自動(dòng)線研制

單春哲 吳維宇

摘 要： 文章介紹了一種乘用車剎車盤加工自動(dòng)線，為自動(dòng)化技術(shù)在剎車盤領(lǐng)域應(yīng)用提供了一種思路，文章首先介紹了自動(dòng)化場景下的剎車盤產(chǎn)品加工工藝、加工流程，然后介紹了該自動(dòng)線的主要組成部分，最后對(duì)自動(dòng)線采用的新工藝、先進(jìn)技術(shù)手段等進(jìn)行了詳細(xì)表述，對(duì)這條自動(dòng)線的先進(jìn)性和達(dá)到的效果進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞： 剎車盤加工；自動(dòng)線；新工藝；技術(shù)手段

0引言

國內(nèi)剎車盤加工起源于上世紀(jì)八九十年代，開始時(shí)是以普通車床，搖臂鉆床、通用磨床為主，隨著我國數(shù)控技術(shù)的普及和發(fā)展，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，專用磨床逐步取代了普通設(shè)備成為我國剎車盤加工的主要設(shè)備，近年來，上游客戶對(duì)剎車盤產(chǎn)品的精度以及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性要求日益苛刻，同時(shí)行業(yè)發(fā)展趨于飽和，競爭加劇，加工精度和穩(wěn)定性更優(yōu)的斜床身臥式車床、立式車床、立式加工中心成為了剎車盤企業(yè)更新設(shè)備的首選，另一方面，隨著我國人口紅利消失、剎車盤加工環(huán)境惡劣，越來越多的剎車盤企業(yè)被用工難的問題困擾，在我國政府大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、智能制造的大環(huán)境下，在剎車盤加工領(lǐng)域應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，成為越來越多剎車盤企業(yè)的切實(shí)需求，在這種背景下，沈陽機(jī)床G3503A風(fēng)道盤加工自動(dòng)線應(yīng)運(yùn)而生。該生產(chǎn)線由兩個(gè)相同加工單元共用一個(gè)檢測單元組成，自動(dòng)線加工節(jié)拍78s/2件，基本達(dá)到毛坯上料，成品下料的全自動(dòng)加工生產(chǎn)模式。

G3503A風(fēng)道盤加工自動(dòng)線是將沈陽機(jī)床近年來在自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域與剎車盤加工領(lǐng)域積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，在開發(fā)過程中，根據(jù)項(xiàng)目要求， 對(duì)剎車盤加工工藝流程進(jìn)行了重新梳理，并針對(duì)自動(dòng)化要求做出了相應(yīng)創(chuàng)新性優(yōu)化， 以下是對(duì)該自動(dòng)線的詳細(xì)介紹。

1加工工序的確定

1.1加工基準(zhǔn)的確定

粗精加工一共分為七序（第一序在鑄造車間完成，自動(dòng)線內(nèi)實(shí)際是六序），各序基準(zhǔn)及傳遞如下：毛坯基準(zhǔn)→小外圓粗基準(zhǔn)→大外圓精基準(zhǔn)→小外圓精基準(zhǔn)→加工中心孔基準(zhǔn)→小外圓動(dòng)平衡基準(zhǔn)→安裝面與定位面檢測基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)安排充分考慮了工藝合理性，盡量做到加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的統(tǒng)一，其中毛坯基準(zhǔn)主要考慮保證第一序加工時(shí)B面尺寸和后序A面加工余量的均勻分配； 小外圓精基準(zhǔn)主要保證兩剎車面相對(duì)基準(zhǔn)跳動(dòng)、平行度等要求；加工中心孔基準(zhǔn)主要保證安裝螺栓孔相對(duì)于安裝中心孔位置度要求；安裝孔與定位面檢測基準(zhǔn)主要保證相對(duì)基準(zhǔn)要求的各形位公差的測量準(zhǔn)確性。

1.2加工工藝流程的制定

區(qū)別與當(dāng)前普遍應(yīng)用的粗-精分開加工方式，創(chuàng)新性的簡化粗加工工序，只需對(duì)鑄造毛坯的A面（凸臺(tái)面）進(jìn)行簡單粗加工，此加工部位作為進(jìn)入自動(dòng)化單元后精加工的基準(zhǔn)。根據(jù)加工工藝流程的方式、 加工基準(zhǔn)的傳遞路線、 剎車盤加工的內(nèi)容和生產(chǎn)管理的需要， 整線加工主要包括六臺(tái)立式車床、兩臺(tái)立式加工中心機(jī)、兩臺(tái)雙工位全自動(dòng)平衡機(jī)、一臺(tái)剎車盤全檢機(jī)和五臺(tái)六軸關(guān)節(jié)機(jī)械手，由兩個(gè)相同加工單元共用一個(gè)檢測單元組成。G3503A風(fēng)道盤加工流程示意圖如圖 2 所示。

毛坯在進(jìn)入自動(dòng)生產(chǎn)線前，需對(duì)小外圓及凸臺(tái)面進(jìn)行粗車，以作為自動(dòng)線一序加工的基準(zhǔn)，工人將工件放入料道后，滾動(dòng)料道轉(zhuǎn)動(dòng)將工件傳遞到定位裝置，定位完成后經(jīng)由頂升裝置將工件托舉，等待機(jī)器人進(jìn)行抓取，機(jī)械手配合翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)工件在各設(shè)備上下料。第一序采用立式車床粗車剎車面、內(nèi)孔中心孔、安裝面及粗精車大外圓，為后續(xù)精車保留合適余量同時(shí)確立后序加工基準(zhǔn)；第二序同樣采用立式車床粗車另一剎車面、精車小外圓及凸臺(tái)面、中心孔倒角；第三序使用帶有雙修模塊的數(shù)控立式車床，一次完成安裝面及中心孔、剎車面的車削，實(shí)現(xiàn)以車代磨；第四序使用立式加工中心配合定制鉆頭一次進(jìn)刀完成鉆孔及正反倒角加工；第五序平衡去重；第六序?qū)D紙要求各關(guān)鍵精度檢測，不合格零件導(dǎo)出。

2自動(dòng)線主要組成部分

根據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃要求，確定整線線體主要組成部分的技術(shù)方案如下：

（1）主機(jī)構(gòu)成：本自動(dòng)線配置為4臺(tái)i5T6.3智能立式車床，2臺(tái)i5T6.3雙刀智能立式車床，2臺(tái)i5M4.2-580智能立式加工中心、4臺(tái)6軸關(guān)節(jié)機(jī)器人、2臺(tái)全自動(dòng)平衡機(jī)、1臺(tái)剎車盤全檢機(jī)、2套上料倉、2套下料倉、2套中轉(zhuǎn)料倉、4套翻面臺(tái)。

（2）總控系統(tǒng)：整線采用中央控制， 每個(gè)獨(dú)立的加工單元可以分段、 獨(dú)立控制，同時(shí)每臺(tái)主機(jī)（ 機(jī)床） 也可以獨(dú)立操作，具有獨(dú)立的操作面板。總控面板上可以實(shí)時(shí)顯示各機(jī)床設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、執(zhí)行一鍵啟動(dòng)及暫停操作、監(jiān)控與總控交互IO信號(hào)情況等。

（3）輸送：采用輥?zhàn)恿蟼}，人工將工件擺放到料道上，滾動(dòng)料道轉(zhuǎn)動(dòng)將工件傳遞到定位裝置，定位完成后經(jīng)由頂升裝置將工件托舉，等待機(jī)器人進(jìn)行抓取。料倉具有滿料和無料報(bào)警功能，按照車間尺寸進(jìn)行規(guī)劃上、下料倉整體儲(chǔ)料10件，中轉(zhuǎn)儲(chǔ)料6件。

（4）上下料：整線采用6軸工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)各設(shè)備上下料。各機(jī)器人第6軸上配有抓手模塊，工件抓手模塊由2套氣爪組成，可同步完成上料與下料動(dòng)作，上下料效率高，氣爪為兩指氣爪。工件需要翻面時(shí)，在自動(dòng)線的兩序之間加一個(gè)翻轉(zhuǎn)工位來實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的180°翻轉(zhuǎn)。

（5）檢測：整線出口處配有一臺(tái)剎車盤全檢機(jī)，該機(jī)型針對(duì)剎車盤零件定制化設(shè)計(jì)，一次裝卡就可以實(shí)現(xiàn)所有重要要求精度的檢測，篩選出的不合格品直接導(dǎo)入下層廢料倉，整線還配有激光打標(biāo)接口，可在工件上雕刻二維碼，通過關(guān)聯(lián)該工件全部產(chǎn)品信息，便于實(shí)現(xiàn)全生命周期管理。

3 整線研制過程所采用的新工藝方案和先進(jìn)技術(shù)控制手段

本自動(dòng)線在車序加工工序設(shè)計(jì)、提升設(shè)備利用率、提升加工效率及工件精度等方面采用了較新的工藝方案和先進(jìn)的技術(shù)控制手段。

（1）創(chuàng)新性的將車序分成三序加工。有如下優(yōu)點(diǎn)：a）通過工藝設(shè)計(jì)可使車序三序間節(jié)拍大致相同，減少設(shè)備等待，大幅提升設(shè)備利用率；b）剎車盤B面加工實(shí)現(xiàn)粗精分開，第三序車序只加工基準(zhǔn)中心孔、安裝面、剎車面，從而可以大幅提升中心孔圓度、安裝面平面度、剎面跳動(dòng)、DTV等剎車盤關(guān)鍵精度要求。

（2）本自動(dòng)線通過應(yīng)用高級(jí)切削材料實(shí)現(xiàn)效率與穩(wěn)定性的大幅提升。車序全部使用CBN刀片切削，與傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀片相比：a）線速度提升3倍以上，大幅縮短加工節(jié)拍；b）CBN刀片單刃加工壽命可達(dá)1000件以上，大大縮短了換刀輔助時(shí)間，同時(shí)提升產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、合格率。

（3）本自動(dòng)線采用兩個(gè)相同的加工單元共用一臺(tái)檢測設(shè)備的布線形式，通過這種有機(jī)組合能夠更加有效的提升檢測設(shè)備及機(jī)器人的利用率，有利于降低組線成本，節(jié)約工廠占地面積。

4 結(jié)束語

G3503A 風(fēng)道盤加工自動(dòng)線從立項(xiàng)之初就充分考慮在自動(dòng)化場景下剎車盤加工所要面臨的新的挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)傳統(tǒng)的單機(jī)加工工藝進(jìn)行了大膽的改良，使整體工藝更滿足自動(dòng)化的加工要求，從而實(shí)現(xiàn)了更高的零件精度、更高的設(shè)備利用率，更佳的穩(wěn)定性，這些無疑都為企業(yè)大大節(jié)約了制造成本的同時(shí)提升了產(chǎn)品的市場競爭力，整條自動(dòng)線的技術(shù)水準(zhǔn)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

參考文獻(xiàn)

[1]宋緒丁.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[2]王秀倫.現(xiàn)代工藝管理技術(shù) [M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[3]鮑風(fēng)雨.典型自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線應(yīng)用與維護(hù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.