淺談1.8L缸體生產(chǎn)線共線改造情況

梁作通，蔡啟玲，趙日丹

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州545005）

0 前言

隨著汽車車型的更新?lián)Q代越來越快，原來大批量生產(chǎn)也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘬囆托∨可a(chǎn)。為適應(yīng)市場變化，多品種共線生產(chǎn)成為一個趨勢。缸體作為發(fā)動機的核心部件，也加入到了共線生產(chǎn)的發(fā)展潮流中。

我司根據(jù)市場需要，在1.8 L系列發(fā)動機平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)了2.0 L系列發(fā)動機，需要在現(xiàn)有1.8 L缸體生產(chǎn)線基礎(chǔ)上進行共線改造，實現(xiàn)1.8 L和2.0 L缸體共線生產(chǎn)。

1 1.8L缸體的外觀與生產(chǎn)線

1.1 1.8 L缸體與2.0 L缸體外觀主要區(qū)別簡述

1.8 L缸體與2.0 L缸體外觀主要區(qū)別是缸體高度、缸孔孔徑、進排氣側(cè)面、油底殼面局部以及缸蓋結(jié)合面局部加工不一樣，如圖1所示。

圖1 區(qū)別圖

1.2 1.8L缸體生產(chǎn)線簡述

我司1.8L缸體生產(chǎn)線是由專機、立式加工中心、臥式加工中心、輔機構(gòu)成的普通生產(chǎn)線，產(chǎn)線設(shè)備40多臺，41道加工工序。1.8 L缸體工藝流程及設(shè)備配置見表1。

表11 .8L缸體工藝流程及設(shè)備配置

2 共線改造工藝方案

2.1 工藝流程方案

1.8 L和2.0 L缸體外形大致相近，加工定位方式一致，主要是頂部高度及進排氣面差異，機加工藝流程整體不變，但需對2.0 L缸體的不同點及加工難點進行工藝調(diào)整。經(jīng)分析，加工難點引起的工藝調(diào)整主要集中在以下幾點：

（1）1.8 L缸體的鑄造工藝與2.0 L缸體的鑄造工藝不一樣，1.8 L缸孔和內(nèi)腔是整體泥芯鑄造，2.0 L缸孔是分體組合泥芯鑄造。鑄造工藝的變化，導(dǎo)致原有粗基準(zhǔn)定位加工方式不能滿足兼容2種系列缸體的加工，需要調(diào)整粗基準(zhǔn)加工方式。粗基準(zhǔn)由原來的三個定位平面+缸孔分中改為1/5軸承座平面+缸孔分中+第3軸承座分中。通過新購1.8 L和2.0 L缸體粗基準(zhǔn)共用開坯夾具，并配合加高立式加工中心，實現(xiàn)2種缸體共用機床及夾具。

（2）1.8 L缸體和2.0 L缸體的缸間距一致，但2.0 L缸體缸孔孔徑更大，造成壁厚不一致，原來1.8L缸體可以抵抗的珩磨變形量，2.0 L缸體不一定能。需要調(diào)整珩磨工藝，由原來的粗精同軸珩磨升級為粗精分軸珩磨，增加平臺珩。通過粗精分軸珩磨的時間間隔，減少粗珩磨應(yīng)力和粗珩殘留熱量。

（3）2.0 L缸體頂面增加了交叉的細長孔加工，孔徑Φ2，深度30，刀具懸長100 mm。加工極易斷刀，且難以取出斷的鉆頭，造成工件直接報廢。工藝要求新購高精度刀夾及進口高硬度鉆頭，并另配高精度加工中心，采用銑平面，做引孔工藝方案保證精度及穩(wěn)定性。

（4）2.0 L缸體的水道、內(nèi)腔有新增加工內(nèi)容，但不影響現(xiàn)有的內(nèi)試方案，只需對試漏機增加水道、內(nèi)腔封堵，并增加不同機型試漏程序，即可實現(xiàn)1.8 L和2.0 L缸體共用試漏機。

2.2 設(shè)備/工裝/夾具改造方案

夾具改造方案：2.0 L缸體外觀與1.8 L缸體外觀相差不大，2.0 L缸體新增加工內(nèi)容相對常規(guī)無三維孔等特殊加工要求，夾具只需對夾緊壓頭進行修改，機濾部位干涉進行修磨，即可達到夾具共用的目的。

設(shè)備改造方案：設(shè)備改造主要分為專機、數(shù)控加工設(shè)備、輔機三部分。

因?qū)C加工時多是采用油底殼面及其面定位銷孔定位，2.0 L缸體變高無影響，只是孔徑變化引起部分利用缸孔進行預(yù)定位的專機需要更換預(yù)定位圓柱，在機濾器位置限位或夾緊的夾具進行干涉修磨，以及缸孔孔徑變化引起專機刀具更換，改造難度小。

數(shù)控加工設(shè)備改造主要是珩磨設(shè)備的改造，需要通過更改或新增程序，變更珩磨參數(shù)，并搭配粗精分軸的珩磨頭，將原來的1軸珩磨1/3缸孔，2軸珩磨2/4缸孔珩磨工藝改為1軸粗珩4個缸孔，2軸精珩、平臺珩4個缸孔，實現(xiàn)粗精珩分軸珩磨。其余設(shè)備只需新購刀具、重新編程即可同時滿足兩種系列缸體的加工。

輔機改造是本次共線改造的難點之一，1.8 L缸體生產(chǎn)線的輔機共8臺，其中改造難度最大、改造周期最長的是2臺試漏機，需原廠家協(xié)助，其余設(shè)備則由我司自行改造。輔機共線改造方案，詳見表2。

表2 輔機共線改造方案

2.3 共線防錯方案

多機型多批次切換必然需要做好機型防錯方案，否則極易造成混料或者加工廢品。

針對同系列機型防錯主要采取首末件掛牌流轉(zhuǎn)+區(qū)別點目視管理+完工檢100%目視檢查區(qū)別點。

針對不同系列機型防錯主要采用上線開坯工序夾具防錯+首末件掛牌流轉(zhuǎn)+區(qū)別點目視管理+設(shè)備/刀具換型防錯+完工檢100%目視檢查區(qū)別點+自動分組、打碼設(shè)備不同測量方式實現(xiàn)防錯。其中自動分組、打碼設(shè)備的不同測量方式，可實現(xiàn)不同機型防錯，并幫助實現(xiàn)落板精確追溯、批次追溯的目的。

3 共線改造方案實施情況

根據(jù)改造方案，目前所有的改造項目均已完成，工藝調(diào)整也已完成。其中夾具干涉改造7套，重新設(shè)計制造1套，外購開坯夾具1套，設(shè)備改造8臺。

工藝調(diào)整3處：

（1）開坯定位方式調(diào)整，采用1/5軸承座平面+缸孔分中+第3軸承座分中，外購整體式分中開坯夾具配合立式加工中心，將加工工藝由粗銑頂面—粗銑/半精銑底面—半精銑頂面改為半精銑頂面—半精銑底面（見表3），且調(diào)整后工序過程能力Cmk≥1.67。

（2）調(diào)用1臺立式加工中心，配合日本進口刀夾、鉆頭專門加工交叉細長孔（表3），并制定每80件強制換刀要求，將2.0L缸體頂面交叉孔斷刀造成的廢品概率控制在萬分之三以內(nèi)。

（3）珩磨工藝的調(diào)整。珩磨工藝未調(diào)整前1.8 L缸體缸孔孔徑公差要求是（+0.013/0），粗精同軸珩磨不能完全保證珩磨孔徑符合公差，需經(jīng)常更換油石才能改善孔徑控制。且1.8 L缸體缸孔壁厚是7.5 mm，缸孔間厚度8.5 mm，而2.0 L缸體缸孔壁厚只有5 mm，缸孔間厚度6 mm。在珩磨缸孔形貌參數(shù)要求、缸體材料、珩磨油石相同情況下，2.0 L缸體缸孔變形量更大。粗精珩分軸珩磨后，粗珩產(chǎn)生的應(yīng)力，缸體有短暫時間釋放掉部分，且精珩時采用雙漲刀機構(gòu)珩磨頭，精珩完成后，利用漲刀機構(gòu)將平臺珩油石漲出進行二次修磨，改善缸孔形貌參數(shù)、圓度、圓柱度?？讖娇刂埔膊恍枋褂秒p軸同時保證，單軸控制保證即可。此次珩磨工藝調(diào)整升級由我司內(nèi)部改造完成。

表3 工藝調(diào)整前后對比

4 共線改造成果

1.8 L缸體生產(chǎn)線共線改造已經(jīng)實現(xiàn)了4個產(chǎn)品的共線批量生產(chǎn)（其中1.8 L缸體2種，2.0 L缸體2種），目前已進行了多次的批量切換加工，期間還完成了10多種2.0 L缸體衍生產(chǎn)品的試制，改造后產(chǎn)線兼容能力極強。

換型時間：據(jù)統(tǒng)計，目前產(chǎn)品換型時間可以控制在2個小時之內(nèi)，可根據(jù)生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)快速切換、不間斷生產(chǎn)。在同平臺缸體加工情況下，普通產(chǎn)線換型比自動化產(chǎn)線換型更有優(yōu)勢，換型調(diào)試時間也更快。

質(zhì)量情況：挑選28項關(guān)鍵/重要尺寸做過程能力分析，采集數(shù)據(jù)顯示Cpk≥ 1.67的8項，1.33≤Cpk＜1.67的14項，1.0≤ Cpk＜1.33的6項。夾具改進及刀具變化對產(chǎn)線加工穩(wěn)定性影響不明顯。

工藝調(diào)整：粗基準(zhǔn)定位變更后，開坯加工工序減少且合并在主產(chǎn)線上（原來開坯在另外車間，缸體需要落板、搬運），每班可減少1人。珩磨工藝提升后，珩磨不合格率由千分之二降低到萬分之二。

經(jīng)濟效益：本次1.8 L缸體生產(chǎn)線共線改造工裝設(shè)備成本控制在35萬內(nèi)，主要費用是新購開坯夾具10萬，2臺試漏機改造11萬，一套珩磨頭等刀具7萬，內(nèi)部設(shè)計改造設(shè)備/夾具5萬。通過少量投資即可實現(xiàn)兩種不同系列產(chǎn)品的線生產(chǎn)，經(jīng)濟效益很顯著，投資風(fēng)險也小。

5 結(jié)束語

本次共線改造的成功主要得益于產(chǎn)品的平臺化，定位方式的通用化，其次是成熟、靈活的工藝設(shè)備及夾具方案，如采用機器人式清洗機，采用CNC+導(dǎo)條鏜刀方式加工曲軸孔，精加工前夾具夾緊位置多為半圓孔、頂面等。