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汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋加工自動(dòng)線是汽車制造業(yè)中應(yīng)用最廣的一種高效設(shè)備。它與流水線不同，被加工件不需要人工搬運(yùn)來(lái)完成各工序的加工內(nèi)容。利用控制系統(tǒng)將各個(gè)工序的機(jī)床和輔助裝置的動(dòng)作聯(lián)系起來(lái)，按規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行工作。由于缸體和缸蓋的批量大，精度要求高，采用自動(dòng)線加工的方法是最優(yōu)的選擇。近年來(lái)，自動(dòng)線加工技術(shù)及水平發(fā)展得越來(lái)越快、越高，而自動(dòng)線的形式也在變化。在我國(guó)，加工缸體缸蓋應(yīng)用最多的就是組合機(jī)床自動(dòng)線，其輸送形式有棘爪輸送、擺桿式輸送和抬起步伐輸送等。

這些加工自動(dòng)線均為剛性自動(dòng)線，其主機(jī)是專門根據(jù)被加工工件的某一工序設(shè)計(jì)的。由于汽車產(chǎn)品變形更新快，多品種的汽車如雨后春筍，剛性自動(dòng)線的弱點(diǎn)便顯現(xiàn)出來(lái)，其專用性已跟不上汽車變換的節(jié)拍，適合加工大批量高效率的光環(huán)不再那么耀眼，自動(dòng)線中的專用機(jī)床逐漸被加工中心機(jī)床所取代，進(jìn)而由加工中心機(jī)床組成的柔性加工自動(dòng)線顯示出更高的優(yōu)越性。自動(dòng)線的柔性以適應(yīng)不斷變化的產(chǎn)品轉(zhuǎn)型生產(chǎn)，已成為制造生產(chǎn)線的一種流行趨勢(shì)，如配上桁架機(jī)械手空中輸送，無(wú)論檔次和水平，都達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。在歐美，日本等發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)，由高速加工中心和桁架機(jī)械手組成的敏捷柔性生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)是主流產(chǎn)品，桁架機(jī)械手在高空中運(yùn)送零件，直接把被加工零件從一臺(tái)機(jī)床輸送到另一臺(tái)機(jī)床上，機(jī)械手兼有工序間運(yùn)輸和自動(dòng)上下料功能。

國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋自動(dòng)線現(xiàn)狀

我國(guó)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件加工裝備技術(shù)先后經(jīng)歷了技術(shù)的引進(jìn)、消化吸收、自主開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化等幾個(gè)階段。經(jīng)過(guò)近幾十年的不懈努力，我國(guó)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋加工裝備關(guān)鍵技術(shù)方面取得了明顯進(jìn)步，部分加工技術(shù)指標(biāo)達(dá)到目前國(guó)際先進(jìn)水平，但在高效、高精、柔性、功能、性能和可靠性等方面與國(guó)外先進(jìn)水平仍存在著差距。目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋的生產(chǎn)大多采用高速加工中心組成的敏捷生產(chǎn)系統(tǒng)，歐美及日本等國(guó)不僅掌握了設(shè)備制造的專用技術(shù)，而且都非常重視汽車制造工藝流程的開發(fā)，他們能夠?qū)崿F(xiàn)交鑰匙工程，擁有自己的系統(tǒng)開發(fā)能力，機(jī)床可靠性指標(biāo)極為先進(jìn)，制造成本不斷降低，新產(chǎn)品投放周期大大縮短，形成了技術(shù)和市場(chǎng)的壟斷局面，國(guó)際市場(chǎng)占有率達(dá)90%以上。我國(guó)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠的柔性加工自動(dòng)線，幾乎全都從國(guó)外進(jìn)口，高檔柔性加工自動(dòng)線被國(guó)外機(jī)床廠家所壟斷。

與國(guó)外的差距，便是我國(guó)機(jī)床制造商努力的方向，而采用高效、高精的柔性加工自動(dòng)線是加工缸體缸蓋的發(fā)展趨勢(shì)。就目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)線的水平，需要解決高效高精柔性自動(dòng)線加工技術(shù)的創(chuàng)新問(wèn)題。

自動(dòng)線關(guān)鍵技術(shù)亟待攻關(guān)

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，而缸體和缸蓋則是心臟中的關(guān)鍵零件。它們的質(zhì)量決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。因此，加工出高質(zhì)量的缸體缸蓋才是關(guān)鍵。這就要求機(jī)床制造商必須研究缸體缸蓋的加工工藝，了解缸體缸蓋的關(guān)鍵精度要求，才能研發(fā)適合該精度要求的自動(dòng)化加工設(shè)備。在國(guó)外，轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋大多采用加工中心機(jī)床，而在國(guó)內(nèi)，由于上述精度要求較高，大多采用專用機(jī)床加工。在柔性加工自動(dòng)線中，關(guān)鍵工序是專機(jī)，其他工序采用加工中心機(jī)床，稱之為剛?cè)嶙詣?dòng)線。要想達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，應(yīng)采用加工中心機(jī)床來(lái)加工缸體的缸孔及止口、主軸孔和缸蓋氣門導(dǎo)管孔，從而實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)的全部由加工中心組成的高水平的柔性加工自動(dòng)線。目前，國(guó)內(nèi)雖然生產(chǎn)出了由加工中心組成的柔性加工自動(dòng)線，但缸體缸蓋關(guān)鍵工序是半精加工，精加工在線外還是用專用機(jī)床或自動(dòng)線加工。因此，國(guó)產(chǎn)高速加工中心上水平上檔次是關(guān)鍵。

國(guó)產(chǎn)立、臥加工中心機(jī)床要解決如下幾個(gè)方面的技術(shù)問(wèn)題，以適應(yīng)加工缸體缸蓋自動(dòng)化加工的需要：

1）高速機(jī)床高剛度輕量化優(yōu)化技術(shù)。

2）高速高精度整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試與評(píng)價(jià)技術(shù)。

3）高速高精度機(jī)床精度保持性技術(shù)。

4）高精度機(jī)床誤差檢測(cè)補(bǔ)償技術(shù)。

5）高速高精度高表面質(zhì)量伺服優(yōu)化技術(shù)。

6）高速切削動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性技術(shù)，

7）高速切削加工工藝參數(shù)優(yōu)化和系統(tǒng)可靠性技術(shù)。

8）在線測(cè)量技術(shù)。

 對(duì)機(jī)床的主要要求是高速度、高精度以及高精度保持性。因?yàn)橛糜诿艚萑嵝宰詣?dòng)線的高速加工中心，快移速度已達(dá)60～100m/min，加速度達(dá)0.6～1.5g，主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)8 000～15 000 r/min，定位精度/重復(fù)定位精度——工作臺(tái)在1m以下為8μm/4μm，工作臺(tái)1m以上為10μm/5μm，主軸普遍應(yīng)用電主軸，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)普遍采用直線電動(dòng)機(jī)，同時(shí)普遍運(yùn)用三坐標(biāo)模塊化和箱中箱結(jié)構(gòu)，機(jī)床非常簡(jiǎn)約，外購(gòu)件比例增加，交貨期大大縮短。為此，國(guó)產(chǎn)高速加工中心要達(dá)到如CINCINNTILAMB公司的HPC80hp加工中心、CROSS HULLER公司的“啄木烏”加工中心、以及MAZAK公司新一代UH“瘦身”型加工中心的先進(jìn)水平是柔性加工自動(dòng)線的發(fā)展趨勢(shì)。

 自動(dòng)線的輸送及輔助設(shè)備同樣有技術(shù)問(wèn)題要解決。

要實(shí)現(xiàn)敏捷柔性自動(dòng)線，必須解決高速桁架機(jī)械手關(guān)鍵技術(shù)：

 1）桁架機(jī)械手的快速運(yùn)動(dòng)單元制造技術(shù)。實(shí)現(xiàn)高速、高效、高精度的搬運(yùn)功能，其傳

 輸單元及支撐單元必須在高速運(yùn)動(dòng)載荷情況下，有足夠的剛度及強(qiáng)度。

 2）桁架機(jī)械手的快速運(yùn)動(dòng)單元高速、高精度控制技術(shù)。快速運(yùn)動(dòng)單元高速、高精度控制主要表現(xiàn)為伺服電動(dòng)機(jī)高響應(yīng)、高剛度及高精度的控制技術(shù)。在高速搬運(yùn)過(guò)程中要求運(yùn)動(dòng)部件在極短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)給定的速度并能在高速行程中瞬間停準(zhǔn)。

 3）快速物流單元與加工中心協(xié)調(diào)控制技術(shù)。對(duì)于自動(dòng)線中的加工設(shè)備之間進(jìn)行物料運(yùn)輸，桁架機(jī)械手與加工設(shè)備之間存在嚴(yán)格的物流分配控制。

現(xiàn)階段一定要緊緊抓住汽車產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的戰(zhàn)略發(fā)展機(jī)遇，加速汽車制造技術(shù)及裝備創(chuàng)新體系建設(shè)，國(guó)內(nèi)機(jī)床制造商要真正樹立以用戶為中心的市場(chǎng)持續(xù)改進(jìn)的思想，我國(guó)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋自動(dòng)線技術(shù)和水平趕超先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家就指日可待了。