发动机缸盖生产工艺的研究

发动机缸盖生产工艺的研究

第一章发动机缸盖生产线分类的研究 (1)

1.1 刚性生产线 (1)

1.2 柔性生产线 (2)

1.2.1 串行柔性线 (4)

1.2.2 并行柔性线 (4)

1.2.3 专机式柔性线 (5)

1.3 试制线 (5)

1.4 成型线 (5)

第二章发动机缸盖加工工艺的研究 (6)

2.1 加工工艺分析及设备 (6)

2.1.1 工艺流程分析 (7)

2.2 加工工序的研究 (7)

2.2.1 粗基准和精基准的选择 (7)

2.2.2 辅助工序及设备 (9)

2.3 加工方法 (10)

2.3.1 凸轮轴孔系 (10)

2.3.2 阀座导管孔系 (11)

2.3.3 缸体结合面 (11)

2.4 柔性加工工艺设计 (12)

2.4.1 工艺流程设计及优化 (12)

2.4.2 工序划分方法 (12)

2.4.3 工艺设计原则 (13)

2.5 加工精度的研究 (14)

第三章数字化技术在发动机缸盖工艺中的应用 (17)

3.1 数字化工厂介绍 (17)

3.2 数字化工艺规划 (17)

3.3 发动机缸盖工艺规划 (18)

3.3.1 资源库 (18)

3.3.2 工艺知识库 (19)

3.3.3 CAD模型导入 (19)

3.3.4 特征识别(Feature Recognition) (19)

3.3.5 工艺规划中的其它工作 (19)

3.4 发动机缸盖生产线仿真与优化 (20)

3.4.1 柔性制造生产线仿真的建立 (20)

3.4.2 仿真与优化 (22)

第一章发动机缸盖生产线分类的研究

1.1 刚性生产线

刚性生产线是指该生产线只能生产某种或生产工艺相近的某类产品，表现为生产产品的单一性。刚性制造包括组合机床、专用机床、刚性自动化生产线等。

刚性生产线是根据特定的生产任务需要将专用机床组合在一起，以取得最优的效益。在大批量生产中至今还是刚性生产线( 如多工位自动线) 占主导地位。刚性线主要适合于成熟期产品的大批量生产，生产成本相对较低。但要求一次投资达到目标产量。

采用专用机床组成的刚性线加工对象单一，可变性差，不能及时适应生产任务的变化。市场产品设计发生变化时需对主轴箱、夹具、输送系统等重新设计、改造，改造的工作量大、费用高、生产准备周期长。对多品种共线加工兼容性差，一般只适应于同系列产品的共线加工。

刚性自动线生产率高，但柔性较差，当加工工件变化时，需要停机、停线并对机床、夹具、刀具等工装设备进行调整或更换（如更换主轴箱、刀具、夹具等），通常调整工作量大，停产时间较长。整个生产线有统一的节拍，一台机床因故停机，全线工作将被迫中断，因此这种加工线不能太长。对于向发动机缸体、缸盖这种加工工序很长的零件，就要把加工线分成几段，各段之间加上储料装置，一段生产线因故停机，其上下段仍然可继续工作。

刚性自动化生产线是用于工件输送系统将各种刚性自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序链接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统。

在刚性自动线上，被加工零件以一定的生产节拍，顺序通过各个工作位置，自动完成零件预定的全部加工过程和部分检测过程。因此，刚性自动线具有很高的自动化程度，具有统一的控制系统和严格的生产节奏。

除此之外，刚性自动化还具有可以有效缩短生产周期、取消半成品的中间库存、缩短物料流程、减少生产面积、改善劳动条件、便于管理等优点。

1.2 柔性生产线

柔性生产线是指生产组织形式和生产产品及工艺的多样性和可变性，可具体表现为机床的柔性、产品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。

与刚性自动化生产线相比，柔性制造生产线工序相对集中、没有固定的生产节拍、物流统一的路线，进行混流加工，实现在中、小批量生产条件下接近大量生产中采用刚性自动线所实现的高效率和低成本。柔性制造生产线一般有如下3种形式：柔性制造单元、柔性制造系统、独立制造岛。

(一) 柔性制造单元

通常由1-2台加工中心构成，并具有不同形式的刀具交换和工件的装卸、输送及储存功能。除了机床的数控装置外，还有一个单元计算机来进行程序的管理和外围设备的管理。FMS适合于小批量生产，加工形状比较复杂，工序不多而加工时间较长的零件。

(二) 柔性制造系统(FMS)

由2台以上的加工中心，以及清洗、检测设备组成，具有较完善的刀具和工件的输送和储存系统，除调度管理计算机外，还配有过程控制计算机和分布式数控终端等，形成多级控制系统组成的局部网络。FMS适合于加工形状复杂、加工工序繁多、并有一定批量的多种零件。

(三) 独立制造岛

独立制造岛是以成组技术为基础，由若干台数控机床和普通机床组成的制造系统，其特点是将工艺技术装备、生产组织管理和制造过程结合在一起，借助计算机进行工艺设计、数控程序管理、作业计划编制和实时生产调度等。其使用范围广，投资相对较少，各方面柔性较高。

目前，各汽车厂家广泛应用的柔性（CNC加工中心）生产线主要分为三种：规模相对较小的串行柔性线、规模相对较大的并行柔性线及最近几年新出现的专机式柔性线。

1.2.1 串行柔性线

图1-1为年产10万缸盖生产线示意图，可以看到，CNC加工线分为A线和B 线，分别由红色和粉红色两色圈示，所有加工中心的节拍是一致的。两线并联后再同中间的辅机串联成整条生产线。

图1-1 串行柔性线

串行柔性线的每台CNC加工中心的加工内容是由整条生产线的节拍所确定的，如果没有复线的话，每台CNC设备的设计节拍都是一致的，加工内容必须安排在节拍内完成。为了提高加工中心的利用率，通常在串行柔性线中的CNC加工中心的节拍规划得比系统中的辅机慢一半，而使用CNC设备的复线来补足生产能力。

1.2.2 并行柔性线

如图1-2所示，整条线上大部分机床为CNC加工中心，A工位是5台加工中心，B工位是3台，C工位是5台，D工位是4台；整条线的节拍是一定的，同工位的加工中心加工内容一样，节拍也是相同的，但不同工位的加工中心的节拍不一定相同。为了尽可能多的安排加工内容，提高加工中心的利用率，其节拍应较长。