剎車盤類零件生產(chǎn)線的改進(jìn)方案

周淑紅，錢丹

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司電氣集團(tuán)，上海 200120）

剎車盤、制動轂、制動缸等零件均為回轉(zhuǎn)類零件，主要供應(yīng)汽配市場，其作為一種關(guān)鍵性零件廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)的制動系統(tǒng)上，且剎車盤屬于消耗產(chǎn)品，應(yīng)用更換較為頻繁。由于汽車品種多樣化，造成此類零件的生產(chǎn)同樣具有品種多樣、型號單一、生產(chǎn)量小等特點(diǎn)，屬于多品種小批量的生產(chǎn)方式。目前，國內(nèi)的生產(chǎn)方式主要是臥式車床與立式加工中心的加工形式，此生產(chǎn)方式會造成生產(chǎn)效率低、轉(zhuǎn)序頻繁、精度保持性差等缺陷。由于此類零件具有機(jī)加工工藝相似，工序流程相同，所用機(jī)加設(shè)備相同等特點(diǎn)，因此，對此類零件的加工尺寸按區(qū)間進(jìn)行分類后，可以采用此文中所闡述的新型生產(chǎn)方式，即由倒立車床、正倒立車床與其他輔機(jī)共同組成的全自動化生產(chǎn)線。

1 全自動化生產(chǎn)線設(shè)計

1.1 加工對象

文中闡述的新型加工形式的加工對象主要是剎車盤、制動轂、制動缸等盤類回轉(zhuǎn)零件。此類零件具有外形相似、工藝相同、流程相似、設(shè)備相同等特點(diǎn)，極其適合組成生產(chǎn)線進(jìn)行加工?，F(xiàn)以其中一種零件剎車盤為例，闡述此全自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)形式。此生產(chǎn)線中的設(shè)備采用：倒立車床、正倒立車床、動平衡機(jī)及動力輥道輸送設(shè)備等。其中，零件主要參數(shù)：外形尺寸：Φ256×38.3mm；材料：HT250，鑄件；硬度：HB180-220；重量：約4.5kg；單邊余量：2.5mm；產(chǎn)量：500萬件/年；節(jié)拍要求：3.672秒。剎車盤的三維模型如下圖1所示。

圖1 零件三維模型

1.2 工藝難點(diǎn)及解決措施

（1）加工難點(diǎn)：剎車盤通風(fēng)槽的上下兩個端面，在余量去除時，極其容易產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象（即兩個平面去除的薄厚不相同），這不僅縮短零件的使用壽命，還會給汽車的制動系統(tǒng)造成安全隱患，因此在加工時，尤其要注意這點(diǎn)，這也是剎車盤零件質(zhì)量瓶頸點(diǎn)。如圖2所示。

圖2 通風(fēng)槽

解決措施：采用V型卡爪來解決此問題。將卡爪的頂端設(shè)計為V字形狀，卡盤夾緊通風(fēng)槽外圓時，V型卡爪卡入通風(fēng)槽的上下內(nèi)壁之間，從而確定其位置，再進(jìn)行加工，如圖3所示。

圖3 V型夾爪

（2）加工難點(diǎn)：剎車盤上下兩面平行度要求高，傳統(tǒng)加工形式不易達(dá)到要求，若上下兩面平行度無法達(dá)到要求，則易產(chǎn)生使用時，受力不均等問題，對剎車盤的壽命產(chǎn)生較大的影響，如圖4所示。

解決措施：由傳統(tǒng)的加工方式，先車削一面，再車削另一面的分工步機(jī)加形式，改為現(xiàn)在的雙車刀同時車削剎車盤的上下兩端面，其平行度主要由雙車刀自身的裝配精度決定，極大的保證了零件的平行度合格率要求。如圖5所示。

圖4 剎車盤上下面

圖5 雙車刀

（3）加工難點(diǎn)：最后的精車工序時，工件預(yù)留的加工余量已基本全部去除，使得現(xiàn)在的剎車盤零件變?yōu)楸”诹慵谘b夾時，要注意夾持力度和裝夾方式，以避免在裝夾過程中，零件產(chǎn)生變形。如圖6所示。

解決措施：夾緊卡盤采用6爪卡盤形式，防止其夾緊變形，如圖7所示。

圖6 剎車盤薄壁處

圖7 六爪卡盤

1.3 工藝方案

根據(jù)零件的特點(diǎn)，并對現(xiàn)有零件的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化與整合，確定零件的加工工藝、加工流程、加工設(shè)備等，使得生產(chǎn)線能夠達(dá)到減少人工參與目的的同時，能夠提高生產(chǎn)效率和零件的加工質(zhì)量穩(wěn)定性。此零件工藝流程簡圖如下圖8所示，分為4道工序，其加工內(nèi)容、加工設(shè)備、裝夾位置、零件姿態(tài)等，如下所述。

第一序（OP10）加工內(nèi)容：粗車剎車盤零件的外側(cè)端面及外圓；加工設(shè)備：倒立車床；定位夾緊：倒立車床的六爪卡盤夾緊零件的通風(fēng)槽外圓，并用大端面定位；零件姿態(tài)：呈倒立姿態(tài)。第二序（OP20）加工內(nèi)容：粗車剎車盤零件的內(nèi)側(cè)端面及內(nèi)圓，并鉆削均布內(nèi)側(cè)的階梯孔；加工設(shè)備：正倒立車床；定位夾緊：正倒立車床的六爪卡盤夾緊零件的階梯小外圓，并用其端面定位；零件姿態(tài)：呈正立姿態(tài)。第三序（OP30）加工內(nèi)容：雙車刀同時精車剎車盤零件的內(nèi)外兩側(cè)端面，然后鉆頭鉆削其余孔；加工設(shè)備：正倒立車床；定位夾緊：正倒立車床的六爪卡盤內(nèi)撐夾緊零件的內(nèi)圓，并用其小圓內(nèi)端面定位；零件姿態(tài)：呈倒立姿態(tài)。第四序（OP40）加工內(nèi)容：對零件進(jìn)行動平衡檢測，若不合格則銑削去重；加工設(shè)備：動平衡機(jī)；定位夾緊：六爪卡盤內(nèi)撐夾緊零件的內(nèi)圓，并用其小圓內(nèi)端面定位；零件姿態(tài)：呈倒立姿態(tài)。

圖8 工藝流程簡圖

1.4 生產(chǎn)線組成

自動化流程。此生產(chǎn)線的自動化流程如圖9所示，工件由上料工位上料，沿動力滾道輸送線，進(jìn)入第一工序倒立車床中，進(jìn)行剎車盤外表面的粗車車削加工；車削完成后的工件流入動力滾道輸送線中，進(jìn)入第二工序正倒立車床中，進(jìn)行剎車盤的其他所有加工；機(jī)加工完成后的工件再次流入動力滾道輸送線中，進(jìn)入第三工序動平衡測試/校正工位，并由機(jī)器人完成此工位的自動上下料動作；完成動平衡測試/校正的工件，流入滾道輸送線中，最終至下料工位，此處人工完成下料工作。自動化生產(chǎn)線的各工序加工內(nèi)容：OP10倒主軸從滾道上抓取工件；刀塔車削加工；倒主軸將工件放回滾道；OP20上刀塔自帶機(jī)械手從滾道抓取工件放至正主軸卡盤；上刀塔車削加工；OP30倒主軸從正主軸抓取工件；下刀塔車削加工；倒主軸將工件放至滾道。

圖9 自動化流程圖

2 與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的對比

現(xiàn)有企業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)剎車盤的方式為：臥式車床+立式加工中心，在這種形式中，臥式車床主要車削工件的內(nèi)外圓及端面，立式加工中心主要完成工件的鉆孔、攻絲等工序。這種生產(chǎn)方式不僅轉(zhuǎn)序多，車床需反復(fù)裝夾，加工效率低下；且經(jīng)過多次轉(zhuǎn)序，無法準(zhǔn)確保證各基準(zhǔn)相對位置的關(guān)系，使得工件的加工效率低，批量生產(chǎn)時，單件加工成本高，限制了產(chǎn)品的競爭力。文中提到的采用倒立車+正倒立車方式進(jìn)行生產(chǎn)加工，具有以下幾個明顯的優(yōu)勢。

（1）單元自動化上下料，集約工序，提高效率的同時有效保證精度。

（2）整條生產(chǎn)線按全自動化線規(guī)劃，設(shè)備間采用料道銜接，正倒立車后配置動平衡檢測/校正設(shè)備。

（3）能大幅提高批量生產(chǎn)效率和精度。

3 結(jié)語

本文針對現(xiàn)有剎車盤類零件生產(chǎn)方式的諸多不足，設(shè)計了新的由倒立車、正倒立車、動平衡機(jī)與動力滾道設(shè)備等組成的全自動化生產(chǎn)線。此生產(chǎn)線不僅滿足工業(yè)4.0對設(shè)備的要求，更符合智能制造2025對制造先進(jìn)性的要求。將傳統(tǒng)生產(chǎn)方式時的每臺設(shè)備1人操作，集約為一條生產(chǎn)線1人操作，大量節(jié)約了人工；工藝安排更加合理，減少了加工節(jié)拍；優(yōu)化了加工工藝和設(shè)備細(xì)節(jié)處理，提高了加工精度。此生產(chǎn)線已在山東榮城某公司投入使用，不僅將該公司的年產(chǎn)值增加了1.35倍，同時，將該公司的生產(chǎn)成本降低了0.82倍。該生產(chǎn)方式的設(shè)計，增強(qiáng)了該公司在市場上的競爭力，也有助于生產(chǎn)自動化程度的提高。

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