如何體現柴油發電機缸體柔性化生產線
發布時間：2023-09-11 點擊：129
重慶康明斯發電機廠家從共線生產的兩種型號柴油發電機缸體入手，解析了柴油發電機缸體線加工中心現有的夾緊定位方式，分析了換型帶來的風險及損失，提出了共用夾緊頭的方案，從而通過優化機床夾具降低了設備故障風險，減少了設備換型內容，提高了設備柔性。
隨著國內發電機組工業的快速發展，加工中心尤其是臥式加工中心大量的被應用于柔性生產線當中，柴油發電機的缸體、缸蓋、曲軸、連桿、轉向節和瓦蓋等發電機組零件均可以采用柔性生產線進行加工。對于柔性化生產，核心設計內容需要考慮不同類型的零件如何進行定位夾緊，這對夾具設計要求有著更大的包容性。在制造技術中，機床夾具是一種不可或缺的工藝裝備，它直接影響著產品的加工精度和制造成本，因此機床夾具設計在企業的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。柴油發電機缸體是柴油發電機的基礎零件和骨架，柴油發電機的活塞、連桿和曲軸等動力部件都是通過缸體的支撐和定位才能保證柴油發電機的高可靠性和高性能運轉?；谶@種結構特點，柴油發電機缸體加工具有平面和孔系多、壁厚不勻、剛度低和加工精度要求高等特點。
柴油發電機產品的日新月異，給單一產品的生產線提出了更大的挑戰。重慶康明斯工廠柴油發電機缸體線在項目初期就規劃使用德國進口的全自動臥式數控加工中心生產線，共線生產h4四缸缸體和h3三缸缸體，兩種缸體在長度方面相差54?mm，高度相差9?mm。本文對原共線生產的策略進行風險分析，通過更改夾緊頭設計批量生產后，在保證質量穩定的前提下降低了設備故障風險，減少了設備換型內容，提高了設備柔性化率。
一、現有夾具夾緊定位方式
在重慶康明斯發動機工廠，gw0005-gw0008四臺加工中心夾具均采用一面兩銷的定位方式，夾具上共有3個定位銷，4個定位面。其中，h3和h4缸體共用圓銷，各有獨立的菱形銷;4個定位面， #1和#2定位面為h3和h4缸體共用，#3為三缸缸體單獨使用，#4為四缸體單獨使用。具體操作中存在著如下問題：
1. 換型時只需切換#3和#4的氣路。如操作人員忘記切換，設備氣檢值會超出正常范圍，設備無法運行，從而確保設備不會發生故障。
2. 由于兩種柴油發電機缸體長度不同，需要更換到位擋停的裝置。此裝置如果忘記換型，設備會有報警信息提示，無動作運行，保護設備在異常情況下不會發生故障。
3. 需要對h3與h4頂面夾緊頭進行換型。由于長度方向相差較大，原設計需要將頂面的#7號夾緊頭拆卸后，旋轉180°進行安裝，在此狀態下才能加工h3，示。若操作員工失誤忘記旋轉此夾緊頭，設備將無報警，加工中心正常運行，會造成主軸或刀具與夾緊頭發生干涉，導致設備損壞。
前兩項換型內容設備發生故障的風險均較小，第三項換型內容風險最大，極易造成設備故障。我們對此夾緊頭的設計進行分析后做出更改設計，提高了換型效率，在生產過程中有可能發生的問題得到預防和解決，減少了設備停機時間并降低了維修成本。
二、結構分析
夾緊機構的頂面采用1個液壓缸驅動3個連接桿，對缸體實施夾緊，夾緊力為7?mpa。原設計h4夾緊點(#5到#7)最大相距284?mm，h3夾緊點(#5到#7)最大相距226?mm。
夾具方案設計包括夾緊機構的選擇、夾緊力的確定。兩個夾緊機構由夾緊元件、傳力機構和動力裝置組成。動力裝置提供外力，經過傳力機構改變大小，最終通過夾緊元件改變方向，對工件施加一定的夾緊力。因此在分析和設計夾緊方案時，應從5個方面入手：夾緊力的方向、大小、作用點、作用順序以及夾緊原件的結構或其組合。
工件夾緊有兩方面的要求，一是穩定性要好，保證工件在整個動態切削過程中不會發生運動，始終保持靜力平衡，且要有足夠的抗振性;二是有限形變，夾緊力和切削力會使工件發生變形，必須有嚴格的要求以保證形變限制在公差范圍內。
改進方案計劃，將h4靠近后端面的夾緊點位置改為與h3一致，以達到不需要換型的目的，若更改夾緊點位置，h4夾緊點比原位置向里縮短58?mm，需要對比h3加工后端面的切削力與h4加工后端面的切削力。若在夾緊力范圍內，不會對工件造成移動，方案可行。如表所示，在gw0005-gw0008三缸與四缸缸體需要加工內容主要有：三缸h3，包括#201-202、#203-204和#221;加工四缸h4，包括#201-202、#203-204和#221。如圖5所示，經對比，兩種機型加工內容、切削參數一致，故方案可行。
三、夾緊頭優化方案分析
夾緊頭#7與連接桿使用螺栓進行連接，夾緊頭#7為對稱結構，與連接桿由左右兩處凹槽進行限位。新方案將連接桿更改為只有一處凹槽，夾緊頭#7加工為只有一處凸起與凹槽進行配合，如方向錯誤則無法進行安裝。
依據上述分析，加工參數將對加工質量會產生重大影響。但兩種機型使用的參數一致，加工過程受力較類似，更改夾緊頭設計后質量變差的風險較小。
三坐標測量的qdas能力數據顯示，更換夾緊頭后對這些孔系加工無質量影響，且加工穩定，說明本文所述的更改方案有效，加工過程不會對工件造成移位或過定位。
綜上所述，我們可以得出如下結論：對于柴油發電機缸體柔性化生產線，換型內容需要有設計防錯或設備報警防錯；對于差異較大的產品進行共線生產，需提前分析加工內容的排布、刀具的挑選以及加工參數的制定。
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隨著國內發電機組工業的快速發展，加工中心尤其是臥式加工中心大量的被應用于柔性生產線當中，柴油發電機的缸體、缸蓋、曲軸、連桿、轉向節和瓦蓋等發電機組零件均可以采用柔性生產線進行加工。對于柔性化生產，核心設計內容需要考慮不同類型的零件如何進行定位夾緊，這對夾具設計要求有著更大的包容性。在制造技術中，機床夾具是一種不可或缺的工藝裝備，它直接影響著產品的加工精度和制造成本，因此機床夾具設計在企業的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。柴油發電機缸體是柴油發電機的基礎零件和骨架，柴油發電機的活塞、連桿和曲軸等動力部件都是通過缸體的支撐和定位才能保證柴油發電機的高可靠性和高性能運轉?；谶@種結構特點，柴油發電機缸體加工具有平面和孔系多、壁厚不勻、剛度低和加工精度要求高等特點。
柴油發電機產品的日新月異，給單一產品的生產線提出了更大的挑戰。重慶康明斯工廠柴油發電機缸體線在項目初期就規劃使用德國進口的全自動臥式數控加工中心生產線，共線生產h4四缸缸體和h3三缸缸體，兩種缸體在長度方面相差54?mm，高度相差9?mm。本文對原共線生產的策略進行風險分析，通過更改夾緊頭設計批量生產后，在保證質量穩定的前提下降低了設備故障風險，減少了設備換型內容，提高了設備柔性化率。
一、現有夾具夾緊定位方式
在重慶康明斯發動機工廠，gw0005-gw0008四臺加工中心夾具均采用一面兩銷的定位方式，夾具上共有3個定位銷，4個定位面。其中，h3和h4缸體共用圓銷，各有獨立的菱形銷;4個定位面， #1和#2定位面為h3和h4缸體共用，#3為三缸缸體單獨使用，#4為四缸體單獨使用。具體操作中存在著如下問題：
1. 換型時只需切換#3和#4的氣路。如操作人員忘記切換，設備氣檢值會超出正常范圍，設備無法運行，從而確保設備不會發生故障。
2. 由于兩種柴油發電機缸體長度不同，需要更換到位擋停的裝置。此裝置如果忘記換型，設備會有報警信息提示，無動作運行，保護設備在異常情況下不會發生故障。
3. 需要對h3與h4頂面夾緊頭進行換型。由于長度方向相差較大，原設計需要將頂面的#7號夾緊頭拆卸后，旋轉180°進行安裝，在此狀態下才能加工h3，示。若操作員工失誤忘記旋轉此夾緊頭，設備將無報警，加工中心正常運行，會造成主軸或刀具與夾緊頭發生干涉，導致設備損壞。
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夾緊機構的頂面采用1個液壓缸驅動3個連接桿，對缸體實施夾緊，夾緊力為7?mpa。原設計h4夾緊點(#5到#7)最大相距284?mm，h3夾緊點(#5到#7)最大相距226?mm。
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依據上述分析，加工參數將對加工質量會產生重大影響。但兩種機型使用的參數一致，加工過程受力較類似，更改夾緊頭設計后質量變差的風險較小。
三坐標測量的qdas能力數據顯示，更換夾緊頭后對這些孔系加工無質量影響，且加工穩定，說明本文所述的更改方案有效，加工過程不會對工件造成移位或過定位。
綜上所述，我們可以得出如下結論：對于柴油發電機缸體柔性化生產線，換型內容需要有設計防錯或設備報警防錯；對于差異較大的產品進行共線生產，需提前分析加工內容的排布、刀具的挑選以及加工參數的制定。
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柴油發電機組增壓器的工作原理是怎樣設計的
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