機械加工生產(chǎn)線的設計及優(yōu)化

馬林　蔣佳華　陳中樂　常永鑫

摘要：我國目前機械加工行業(yè)正面臨著一場新的機遇與挑戰(zhàn)，要求我國機械加工行業(yè)要抓住這一機遇，對原有的生產(chǎn)方式進行改進，提高生產(chǎn)效率，以滿足需求。而目前在機械加工行業(yè)仍然存在一些問題，本文將就當今機械加工行業(yè)內(nèi)存在的問題對機械加工設備布局方法及其仿真技術(shù)進行簡要探討。

關(guān)鍵詞：機械加工；生產(chǎn)線；優(yōu)化

就機械加工生產(chǎn)線而言，它在設計、優(yōu)化方面的措施直接關(guān)系今后企業(yè)的經(jīng)濟利潤和市場競爭力。高效率、低成本、大規(guī)模的生產(chǎn)線，可以為企業(yè)生存和發(fā)展提供最基本的保障，同時也是機械加工生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展趨勢和方向。因此，做好機械加工生產(chǎn)線的設計和優(yōu)化具有重要意義。

一、機械加工行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

無論是社會基礎設施的建造，還是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，或是商業(yè)服務業(yè)質(zhì)量的提高，都需要機械的支持，因此對機械加工行業(yè)的需求越來越緊迫，既要求其產(chǎn)量提高，同時還要求其提高機械質(zhì)量，這對我國機械加工行業(yè)來說，既是一大嚴峻的挑戰(zhàn)，又是一大發(fā)展機遇。在此前提下，機械加工業(yè)既要尋求合理的降低生產(chǎn)成本的方法，同時又要尋找使生產(chǎn)線更加靈活的方式，以期生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率更理想。而在我國目前大多數(shù)機械加工行業(yè)中，都沒有對生產(chǎn)設備進行科學合理的布局規(guī)劃，就算有部分企業(yè)對其生產(chǎn)線上的設備進行了布局設計，但由于其設計理念較為陳舊，仍在使用傳統(tǒng)的設計，所以即使做了設備布局，卻仍然難以滿足當前社會各界對機械加工生產(chǎn)的要求，出現(xiàn)諸如各企業(yè)生產(chǎn)效率偏低，生產(chǎn)任務較為復雜時調(diào)度方面出現(xiàn)障礙，影響物流效率，甚至影響按時交貨，降低企業(yè)信譽等問題。

二、機械加工生產(chǎn)線

（一）機械加工生產(chǎn)線的組成

機械加工生產(chǎn)線的組成主要有五個部分。第一部分是加工設備，主要是指金屬切削機床；第二部分是工藝裝備，如夾具、刀具、量具及其他輔助器具；第三部分為輸送裝備，有工件輸送裝置、上下倆裝置、儲料裝置以及轉(zhuǎn)移裝置等；第四部分為輔助裝置，主要用來清洗生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碎屑殘渣；第五部分為控制系統(tǒng)，主要傳遞與接收信號，完成整個生產(chǎn)線的自動控制。

（二）機械加工生產(chǎn)線的設計原則

在進行機械加工生產(chǎn)線設計時，首先要保證生產(chǎn)線在設計周期內(nèi)可以穩(wěn)定發(fā)揮出理想的工作狀態(tài)，滿足工件加工過程中對質(zhì)量、精度的要求。其次，生產(chǎn)線的設計要保留一定的生產(chǎn)潛力。設計生產(chǎn)線時要保留一定的可調(diào)整性，避免設計的生產(chǎn)線完全固定。生產(chǎn)線的設計要為操作人員保留安全適宜的工作環(huán)境，避免操作人員工作勞動強度過大。生產(chǎn)線要盡量節(jié)約占地面積，避免過多的成本投入。最后，還需要貫徹落實節(jié)能環(huán)保理念，清潔化生產(chǎn)。

三、機械加工生產(chǎn)線的優(yōu)化措施

（一）布局設計類型分析

機械加工設備的產(chǎn)品導向布置。對于要進行大批量生產(chǎn)的機械加工生產(chǎn)線來說，由于其生產(chǎn)加工過程中已經(jīng)形成了固定的生產(chǎn)模式，因此只要以生產(chǎn)對象專業(yè)化為原則來對機械加工生產(chǎn)線進行布置，使機械加工過程中所需的全套設備和執(zhí)行工人都以生產(chǎn)對象為主進行聚集，按照其在機械加工過程中的先后順序進行布局。這樣可以使這種連續(xù)流水作業(yè)之間工序間隔縮小，減少了時間和空間的浪費，從而達到節(jié)省運輸時間與成本，提高工作效率的目的。還有另一點就是，這種生產(chǎn)過程由于其操作方式相對簡單，生產(chǎn)計劃也并不復雜，便于組織管理，同時因為這種生產(chǎn)活動的專業(yè)化程度較低，對工人專業(yè)技術(shù)水平的要求也比較低。但是與此同時由于這種布局方式對生產(chǎn)線要求高度同步，一旦出現(xiàn)需要對機械型號進行改變的情況，則需要整條生產(chǎn)線都為之做出相應改變，因此這種布局方式對機械的種類型號變化適應能力較低。而且同樣因為整條生產(chǎn)線高度同步，效率較低的生產(chǎn)設備會影響整體生產(chǎn)線加工效率。

機械加工設備的工藝導向布置。對于生產(chǎn)量較小，生產(chǎn)類型較多的生產(chǎn)線上，則可以采用工藝原則對生產(chǎn)設備進行布局，將機械加工的過程大致分為粗加工、半精加工、熱處理、精加工幾個步驟，在布局時將從屬于統(tǒng)一過程的設備布局在鄰近的位置，并依此將生產(chǎn)線分為小組，這樣即使生產(chǎn)的對象不同，只要有相同的生產(chǎn)步驟就可以在同一小組被進行生產(chǎn)加工。這種布局的優(yōu)勢在于其對機械生產(chǎn)類型變動的適應力較強，而且一旦小組設備出現(xiàn)故障，有很多可以代替其進行加工任務的其他小組，保證了生產(chǎn)線的穩(wěn)定性。但是與此同時，這種布局方法容易使物流變得復雜無序，生產(chǎn)資料經(jīng)常在多個小組之間交互，為集中管理帶來困難，增加了制造成本。

（二）簡易柔性自動化機械加工生產(chǎn)線方案的設計

在一般情況下，圓車及立銑能夠達到加工需要，所以，我們要以數(shù)控加工設備作為基點，將銑床及數(shù)控化車床作為主要設計目標，在此基礎上加設數(shù)控化撞床、磨床以及沖床，擇取SWAI的銑、車、磨、銼以及沖床CNCsystem。計算機拆分成下位機與上位機兩部分，前者用于控制，而后者用于管理。網(wǎng)絡擇取常規(guī)局域網(wǎng)技術(shù)予以聯(lián)接。遵循少投入大回報的原則，配置計算機管理控制系統(tǒng)。數(shù)控加工裝置擇取常規(guī)機床，通過SWAI系列經(jīng)濟型CNCsystem與精密機電予以整體改造。

（三）提高加工的可靠性和利用率

優(yōu)化機械加工生產(chǎn)線，可以從提高加工的可靠性和利用率方面進行考慮。做好對整個加工過程的質(zhì)量監(jiān)控工作，及時發(fā)現(xiàn)加工過程中出現(xiàn)的問題和故障，同時診斷故障，避免零部件加工中出現(xiàn)過大的偏差。同時，操作人員需要及時處理故障，盡量減少不必要的停機操作。建立故障自動診斷信息庫，整理、收集系統(tǒng)在加工過程中出現(xiàn)的問題和故障，做好故障分析工作，找到產(chǎn)生故障的部位和原因，提高故障排除效率，避免故障進一步擴大?，F(xiàn)階段的生產(chǎn)線自動控制逐漸向著分散控制方式轉(zhuǎn)變，這種新的控制方式花費遠遠低于集中控制方式的花費，降低電纜在鋪設過程中的長度和覆蓋面積，同時有著節(jié)約電氣保養(yǎng)費等特點。

四、結(jié)束語

導致機械零件變形的因素有很多，對于不同的原因要采取不同的措施解決。實際操作中，要注重機械加工的每一個細節(jié)，不斷完善生產(chǎn)過程，爭取把經(jīng)濟損失降到最低，以保證機械設備穩(wěn)定工作，實現(xiàn)機械加工的高質(zhì)量、高效率目標，從而促使機械加工行業(yè)具有一個更好的發(fā)展前景和更廣闊的市場。