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      淺談1.8L缸體生產(chǎn)線共線改造情況

      2021-01-13 12:17:42梁作通蔡啟玲趙日丹
      裝備制造技術(shù) 2020年10期
      關(guān)鍵詞:換型共線缸體

      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。

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