柴油機(jī)氣缸蓋生產(chǎn)線數(shù)字化升級(jí)

王秀平

青島淄柴博洋柴油機(jī)股份有限公司 山東青島 266700

氣缸蓋作為柴油機(jī)的重要零部件之一，其在柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中要承受苛刻條件的高溫高壓燃?xì)鈳?lái)的熱負(fù)荷，其產(chǎn)品整體裝配精度、裝配過(guò)程的控制與裝配質(zhì)量將直接影響到柴油機(jī)動(dòng)力組整體穩(wěn)定運(yùn)行和密封性。為了保證氣缸蓋的可靠性并提高其使用壽命，利用數(shù)字化設(shè)備與技術(shù)手段對(duì)其裝配信息進(jìn)行收集、在線檢測(cè)、數(shù)字化裝配智能升級(jí)。進(jìn)一步提高柴油機(jī)關(guān)鍵零部件的裝配水平，從整體上提升國(guó)內(nèi)船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 設(shè)計(jì)原則

氣缸蓋部件總成為大批量生產(chǎn)，按流水線形式組織，采用早班、晚班兩班制，每年生產(chǎn)14000 個(gè)。根據(jù)氣缸蓋部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安裝要求，按照各零件安裝工序互不干涉原則，首先選用合適的氣動(dòng)和液壓系統(tǒng)，然后設(shè)計(jì)專用的壓裝定位機(jī)構(gòu)和輥道傳輸線，從而實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)化裝配，避免人為因素導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題。

1.2 裝配工藝

裝配線需滿足流水線作業(yè)要求，實(shí)現(xiàn)在氣缸蓋本體上完成氣閥導(dǎo)管及閥座的壓入；氣閥錐面與閥座的密封研磨、氣閥內(nèi)外彈簧及氣閥鎖夾的壓裝等，要求整個(gè)裝配線在7min 內(nèi)組裝一個(gè)氣缸蓋總成。裝配工藝流程設(shè)計(jì)為：

（1）以底平面為基準(zhǔn)，工件上料。

（2）以側(cè)面定位，對(duì)氣閥導(dǎo)管進(jìn)行壓裝。

（3）壓緊工件，用翻轉(zhuǎn)裝置對(duì)工件翻轉(zhuǎn)180°。

（4）以側(cè)面定位，對(duì)氣門閥座進(jìn)行壓裝。

（5）以側(cè)面定位，安裝進(jìn)排氣閥，研配氣閥與閥座后進(jìn)行密封試驗(yàn)。

（6）壓緊，對(duì)工件翻轉(zhuǎn)180°。

（7）對(duì)氣閥內(nèi)外彈簧、氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、氣閥鎖夾進(jìn)行定位壓裝。

（8）裝配閥頂架及其它零部件[1]。

1.3 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)裝配要求，在設(shè)計(jì)階段，對(duì)裝配線上涉及的主要組成部分進(jìn)行理論分析計(jì)算，主要針對(duì)氣動(dòng)控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和各機(jī)械模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和測(cè)試。

1.3.1 氣動(dòng)控制系統(tǒng)

由于氣動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，易于操作，所用元件使用壽命長(zhǎng)，因此裝配線缸蓋本體的閥座壓裝、擋停機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)壓緊塊、研閥及彈簧的壓裝機(jī)構(gòu)均由氣體驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。氣動(dòng)控制系統(tǒng)由氣流調(diào)節(jié)裝置、管路及其附件等組成，輸送的壓縮空氣配有壓力調(diào)節(jié)、穩(wěn)壓、過(guò)濾裝置，并安裝壓力表進(jìn)行顯示測(cè)量。

1.3.2 液壓控制系統(tǒng)

通過(guò)計(jì)算氣閥導(dǎo)管安裝的配合過(guò)盈量及壓緊力，確定該裝配線的氣門導(dǎo)管安裝工位設(shè)計(jì)采用液壓壓裝方式。針對(duì)選用的液壓元件參數(shù)，確定液壓油缸的型號(hào)為HCA70FA125-200[2]。

2 裝配線的工藝信息模式設(shè)計(jì)

2.1 工藝信息模式流程設(shè)計(jì)

流水線系統(tǒng)設(shè)置流程虛擬裝配類。在收到上級(jí)生產(chǎn)職能部門下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)單后，編制氣缸蓋裝配單，進(jìn)行過(guò)程虛擬裝配。調(diào)度系統(tǒng)傳輸部分的倉(cāng)庫(kù)的信息，選擇合適的部分根據(jù)裝配過(guò)程和技術(shù)條件，進(jìn)行虛擬裝配，最后裝配表形式，并將其發(fā)送給倉(cāng)庫(kù)，運(yùn)輸轉(zhuǎn)變、裝配線等協(xié)調(diào)功能類。將整個(gè)裝配過(guò)程中的零件信息、裝配數(shù)據(jù)、裝配結(jié)果等信息自動(dòng)輸入裝配列表，最終生成、上傳或保存實(shí)際的匹配列表。

2.2 工藝流程信息數(shù)據(jù)處理

氣缸蓋裝配過(guò)程輸出裝配過(guò)程信息數(shù)據(jù)表，包括零件信息、裝配工藝信息、工裝信息、刀具信息、設(shè)備信息等，指導(dǎo)整個(gè)裝配過(guò)程，最終輸出并保存實(shí)際的裝配過(guò)程表。零件信息包括零件倉(cāng)庫(kù)信息、尺寸信息、生產(chǎn)單位或人員信息、裝配順序、裝配件倉(cāng)庫(kù)位置等信息。各裝配子部件打印二維碼，對(duì)信息碼進(jìn)行編碼，并將其附著在裝配件存放位置上，供裝配機(jī)械手讀取信息，保證零件裝配準(zhǔn)確，并做好記錄以便進(jìn)行查詢和追溯。氣缸蓋的工藝設(shè)備信息管理、裝配不同的模型，不同的裝配模塊負(fù)責(zé)人將被使用，車間將這些工具進(jìn)行分類并給出二維代碼管理、掃描和提取的機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確提取，以確保適當(dāng)?shù)墓ぞ邅?lái)組裝線的交付工具庫(kù)[3]。

公司通過(guò)實(shí)施氣缸蓋生產(chǎn)線數(shù)字化升級(jí)改造項(xiàng)目，將提升中低速大功率船用柴油機(jī)氣缸蓋的數(shù)字化制造關(guān)鍵技術(shù)；項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后，氣缸蓋的加工、清洗打磨、組裝整體的節(jié)拍為28min，班次二班制，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)各型柴油機(jī)氣缸蓋8400 個(gè)的生產(chǎn)能力，公司關(guān)鍵部件數(shù)字化制造水平將能達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。通過(guò)采用數(shù)字化制造技術(shù)提高生產(chǎn)管理水平，提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的不良影響，促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。氣缸蓋數(shù)字化生產(chǎn)線項(xiàng)目建設(shè)，堅(jiān)持“總體規(guī)劃、分步實(shí)施、重點(diǎn)突破、效益驅(qū)動(dòng)”的兩化融合推進(jìn)原則，強(qiáng)調(diào)“戰(zhàn)略、流程、技術(shù)三位一體”協(xié)同化規(guī)劃和部署策略，通過(guò)氣缸蓋生產(chǎn)線數(shù)字化改造，逐步實(shí)現(xiàn)氣缸蓋生產(chǎn)的數(shù)字化、智能化，從而帶動(dòng)中低速大功率船用柴油機(jī)制造水平升級(jí)，建成國(guó)內(nèi)柴油機(jī)產(chǎn)品數(shù)字化制造示范基地[4-5]。

3 結(jié)語(yǔ)

社會(huì)效益方面，柴油機(jī)氣缸蓋生產(chǎn)線數(shù)字化升級(jí)將提高我公司柴油機(jī)生產(chǎn)能力的數(shù)字化水平，推動(dòng)柴油機(jī)制造體系向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。