CN107443082A - 基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统及工艺，包括加工前置区、柔性加工区、加工后置区、DCS模块、控制台；所述DCS模块与加工前置区、柔性加工区、加工后置区电连接，所述DCS模块与控制台信号连接；所述加工前置区、柔性加工区、加工后置区之前通过传送带连接；所述DCS模块与传送带电连接，控制传送带的开启关闭。本发明可以快速响应制造，在需求多样化、竞争差异化的前提下，具有能在很短的开发周期内，生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力，同时还可以实现加工的自动化、无人化。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统及工艺。
技术背景
缸盖是柴油机关键零件之一，材料为铸铁件，是一个由平面、孔系和形状复杂的流道组成的复杂箱体类零件，包含进排气道、进排气阀座孔、气阀导管孔、喷油器孔、起动阀、安全阀孔、冷却水腔等结构要素以及各种法兰连接面、螺纹、工艺堵头等，受气缸缸径及缸盖间距等因素限制，导致其结构及工艺要素在空间上高度集中，加工精度要求高。
船用柴油机缸盖通常采用传统的粗精加工分开，先粗后精，先面后孔的工艺流程来加工，刀具按照主要孔系及关重要素选用进口刀具，一般要素选用国产刀具的原则进行，夹具为专用夹具，设备选用通用设备，一般工艺流程为：铸坯→划上、下面加工线并检验毛坯→粗车上、下面→去应力退火、探伤检验及喷丸处理→划上、下面加工线→精车下面→划线→钻孔→加工定位孔→铣四周面及加工各面孔→铣上平面及加工上、下面上孔→划线→加工四周各深孔→加工剩余各孔→清理、清洗→装配→水压（气压）试验→零件防锈处理及打标记→终检。
然而在面对需要加工多品种，小批量的混流生产模式，传统工艺显得力不从心。缸盖加工要素众多，分布密集，工艺流程复杂繁长，工艺方案的制定受限于刀具选用和设备因素，加工要素无法做到均衡分配，导致各工序加工时间不等，往往产生瓶颈工序，严重影响整个生产的速度。同时，在加工时生产线中行车、叉车、电瓶车等物流设备来回穿插转运半成品、夹具和刀具等工艺装备，生产现场物料流动量大，随意性大，造成加工辅助时间大大超出预定时间，易致生产周期失控。并且，生产线零件加工采用传统人工为主的模式，加工尺寸离散性较大，缸盖加工质量普遍不高，制约了柴油机整机的生产；信息化建设（MES、MDC、DNC等）虽有应用，但数据采集、分析没有形成系统性，对现场实际生产指导作用不大。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统及工艺，旨在解决上述现有技术中存在的缺陷。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统，包括加工前置区、柔性加工区、加工后置区、DCS模块、控制台；所述DCS模块与加工前置区、柔性加工区、加工后置区电连接，所述DCS模块与控制台信号连接；所述加工前置区、柔性加工区、加工后置区之前通过传送带连接；所述DCS模块与传送带电连接，控制传送带的开启关闭。
加工前置区包括划线平台、立式车床、立式加工中心，完成零件在进入柔性制造区之前的上下面、定位孔及定位面的加工；所述DCS模块与划线平台、立式车床、立式加工中心电连接，控制各部分开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制各部分按照输入的数据加工。
加工前置区还包括卧式加工中心；所述DCS模块与卧式加工中心电连接，控制卧式加工中心开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制卧式加工中心按照输入的数据加工。
柔性加工区包括检验平台、卧式加工中心和下料工作台组成，完成零件需要加工的深孔及精密角度空间孔的加工；所述DCS模块与检验平台、卧式加工中心和下料工作台电连接，控制各部分开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制各部分按照输入的数据加工。
加工后置区由刀具中心、钻床、镗床、清洗机、检验台、装配台、水压机组成，完成对零件部分深孔以及部分空间孔的加工；所述DCS模块与钻床、镗床、清洗机、检验台、装配台、水压机电连接，控制各部分开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制各部分按照输入的数据加工；所述DCS模块还与刀具中心信号连接，根据加工工件的不同，通知工作人员对钻床、镗床刀具提前进行更换。
基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工工艺，包括以下步骤：
（1）在工件铸坯完成后，毛坯工件由传送带传送至加工前置区；
（2）操作者在控制台控制加工前置区各部分开启，同时输入加工数据，毛坯工件进入加工前置区的划线平台进行划线，随后进入立式车床加工，再进入划线平台进行划线，随后进入立式加工中心进行加工，完成零件在进入柔性制造区之前的上下面、定位孔及定位面的加工；
（3）操作者控制传送带开启，加工后的工件进入柔性加工区，完成零件需要加工的深孔及精密角度空间孔的加工；操作者控制柔性加工区开启；工件进入检验平台，操作者将工件数据发送给检验平台，检验平台根据工件数据人工检验工件与夹具装夹后，各定位面间隙检查，用塞尺检查每件检验，以及工作与夹具装夹后，零件加工坐标原点检查，用工件测头每件检验；
（4）随后工件进入卧式加工中心，卧式加工中心根据操作者输入的数据，铣工件的四周面同时钻镗工件四周的孔，加工后的工件进入检验平台，检验工件的主要孔系的同轴度、圆度、跳动、垂直度等形位公差，工件面系形位公差；检查在三座标检验，首末件检验，中间10%抽检；
（5）随后工件进入卧式加工中心，根据操作者输入的数据，铣工件的上、下面，以及对工件进行钻孔；
（6）加工后的工件进入检验平台，对工件的主要孔系的同轴度、圆度、跳动、垂直度等形位公差，工件面系形位公差进行检验；
（7）检验后的工件进入下料工作台，由下料工作台进入传送带上，操作者控制开启传送带，将工件运送至后置区中；
（8）操作者控制开启后置区，工件进入后置区，完成对零件部分深孔以及部分空间孔的加工；工件进入钻床、镗床，根据操作者输入的数据，对工件的辅助孔进行加工；随后进入清洗机中，操作者控制开启清洗机，对工件进行清洗；
（9）随后工件进入后置区的检验台，检验台工人根据检验台显示器上操作者输入的数据对工件进行检查；随后工件进入装配台，对工件进行装配后，工件进入水试区；操作者开启水压机，工件进行水压试验，随后进入检验台，检验台工人根据检验台显示器上操作者输入的数据对工件进行最终检查，工件成品制成。
在步骤（2）中，操作者在输入加工数据时，DCS模块将数据传送至刀具中心的显示屏，刀具中心的工人对工艺中各使用刀具的机器进行刀具检测，精镗刀、精铰刀，用刀具测头，每批次加工前必须检验；其余刀具，用刀具测头，每批次加工时首件检验。
采用以上技术方案，本发明有如下有益效果：
1.可以快速响应制造，在需求多样化、竞争差异化的前提下，具有能在很短的开发周期内，生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。
2.可以通过控制台完成整个制造工艺的工件运送控制、刀具配送控制、实时状态监控、设备运行控制等一系列自动运行控制，提高设备的利用率，降低生产成本，同时可以实现连续自动化、无人化工作。
3.可以排除人为因素造成的零件加工尺寸离散性较大的弊端，整体提升零件制造质量。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施例
下面结合附图、实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本发明的基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统，包括加工前置区、柔性加工区、加工后置区、DCS模块、控制台；所述DCS模块与加工前置区、柔性加工区、加工后置区电连接，所述DCS模块与控制台信号连接；所述加工前置区、柔性加工区、加工后置区之前通过传送带连接；所述DCS模块与传送带电连接，控制传送带的开启关闭。
加工前置区包括划线平台、立式车床、立式加工中心，完成零件在进入柔性制造区之前的上下面、定位孔及定位面的加工；所述DCS模块与划线平台、立式车床、立式加工中心电连接，控制各部分开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制各部分按照输入的数据加工。
柔性加工区包括检验平台、卧式加工中心和下料工作台组成，完成零件需要加工的深孔及精密角度空间孔的加工；所述DCS模块与检验平台、卧式加工中心和下料工作台电连接，控制各部分开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制各部分按照输入的数据加工。
加工后置区由刀具中心、钻床、镗床、清洗机、检验台、装配台、水压机组成，完成对零件部分深孔以及部分空间孔的加工；所述DCS模块与钻床、镗床、清洗机、检验台、装配台、水压机电连接，控制各部分开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制各部分按照输入的数据加工；所述DCS模块还与刀具中心信号连接，根据加工工件的不同，通知工作人员对钻床、镗床刀具提前进行更换。
本发明的加工工艺包括以下步骤：
（1）在工件铸坯完成后，毛坯工件由传送带传送至加工前置区；
（2）操作者在控制台控制加工前置区各部分开启，同时输入加工数据，毛坯工件进入加工前置区的划线平台进行划线，随后进入立式车床加工，再进入划线平台进行划线，随后进入立式加工中心进行加工，成零件在进入柔性制造区之前的上下面、定位孔及定位面的加工；
（3）操作者控制传送带开启，加工后的工件进入柔性加工区，完成零件需要加工的深孔及精密角度空间孔的加工；操作者控制柔性加工区开启；工件进入检验平台，操作者将工件数据发送给检验平台，检验平台根据工件数据人工检验工件与夹具装夹后，各定位面间隙检查，用塞尺检查每件检验，以及工作与夹具装夹后，零件加工坐标原点检查，用工件测头每件检验；
（4）随后工件进入卧式加工中心，卧式加工中心根据操作者输入的数据，铣工件的四周面同时钻镗工件四周的孔，加工后的工件进入检验平台，检验工件的主要孔系的同轴度、圆度、跳动、垂直度等形位公差，工件面系形位公差；检查在三座标检验，首末件检验，中间10%抽检；
（5）随后工件进入卧式加工中心，根据操作者输入的数据，铣工件的上、下面，以及对工件进行钻孔；
（6）加工后的工件进入检验平台，对工件的主要孔系的同轴度、圆度、跳动、垂直度等形位公差，工件面系形位公差进行检验；
（7）检验后的工件进入下料工作台，由下料工作台进入传送带上，操作者控制开启传送带，将工件运送至后置区中；
（8）操作者控制开启后置区，工件进入后置区，完成对零件部分深孔以及部分空间孔的加工；工件进入钻床、镗床，根据操作者输入的数据，对工件的辅助孔进行加工；随后进入清洗机中，操作者控制开启清洗机，对工件进行清洗；
（9）随后工件进入后置区的检验台，检验台工人根据检验台显示器上操作者输入的数据对工件进行检查；随后工件进入装配台，对工件进行装配后，工件进入水压机；操作者开启水压机，工件在水压机中进行水压试验，随后进入检验台，检验台工人根据检验台显示器上操作者输入的数据对工件进行最终检查，工件成品制成。
DCS模块还与刀具中心信号连接，根据操作者的指令，工作人员对钻床、镗床刀具提前进行更换，更换为高效刀具。
在对夹具进行设计时：
①针对悬挂加工的缸盖，将加工用基础角铁规格尺寸进行统一，具有通用性。在后续设计其他机型夹具时只需设计基础板、定位、夹紧元件即可。
②针对侧立加工的缸盖，将加工用夹具基础底座高度尺寸统一化，为夹具的生产制造节约成本。
③对系统中各部件所采用的压紧元件尺寸尽量统一化，节约制造成本。
④对采用新的定位方式的夹具方案，充分考虑使用的安全可靠性和安装便捷性；对延用原有工艺方案定位方式的夹具方案，完善改进原有方案的不足。
⑤夹具方案设计时考虑采用工件测头进行在线检测及自动找正误差补偿带来的夹具在机床使用中X、Y向尺寸一致性的问题，减少找正次数，提高加工效率。
实施例2
与前实施例不同的是，本实施例中，加工前置区还包括卧式加工中心；所述DCS模块与卧式加工中心电连接，控制卧式加工中心开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制卧式加工中心按照输入的数据加工。
在发明加工工艺中，步骤（2）内，操作者在输入加工数据时，DCS模块将数据传送至刀具中心的显示屏，刀具中心的工人对工艺中各使用刀具的机器进行刀具检测，精镗刀、精铰刀，用刀具测头，每批次加工前必须检验；其余刀具，用刀具测头，每批次加工时首件检验。
对整个系统的刀具都进行检验，提前更换，增加了加工的精确度的同时，提高了整个工艺的效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统，其特征在于：包括加工前置区、柔性加工区、加工后置区、DCS模块、控制台；所述DCS模块与加工前置区、柔性加工区、加工后置区电连接，所述DCS模块与控制台信号连接；所述加工前置区、柔性加工区、加工后置区之前通过传送带连接；所述DCS模块与传送带电连接，控制传送带的开启关闭。
2.如权利要求1所述的基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统，其特征在于：所述加工前置区包括划线平台、立式车床、立式加工中心，完成零件在进入柔性制造区之前的上下面、定位孔及定位面的加工；所述DCS模块与划线平台、立式车床、立式加工中心电连接，控制各部分开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制各部分按照输入的数据加工。
3.如权利要求2所述的基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统，其特征在于：所述加工前置区还包括卧式加工中心；所述DCS模块与卧式加工中心电连接，控制卧式加工中心开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制卧式加工中心按照输入的数据加工。
4.如权利要求1所述的基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统，其特征在于：所述柔性加工区包括检验平台、卧式加工中心和下料工作台组成，完成零件需要加工的深孔及精密角度空间孔的加工；所述DCS模块与检验平台、卧式加工中心和下料工作台电连接，控制各部分开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制各部分按照输入的数据加工。
5.如权利要求1所述的基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工系统，其特征在于：所述加工后置区由刀具中心、钻床、镗床、清洗机、检验台、装配台、水压机组成，完成对零件部分深孔以及部分空间孔的加工；所述DCS模块与钻床、镗床、清洗机、检验台、装配台、水压机电连接，控制各部分开启关闭，同时根据操作者在控制台输入的数据，控制各部分按照输入的数据加工；所述DCS模块还与刀具中心信号连接，根据加工工件的不同，通知工作人员对钻床、镗床刀具提前进行更换。
6.基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）在工件铸坯完成后，毛坯工件由传送带传送至加工前置区；
（2）操作者在控制台控制加工前置区各部分开启，同时输入加工数据，毛坯工件进入加工前置区的划线平台进行划线，随后进入立式车床加工，再进入划线平台进行划线，随后进入立式加工中心进行加工，完成零件在进入柔性制造区之前的上下面、定位孔及定位面的加工；
（3）操作者控制传送带开启，加工后的工件进入柔性加工区，完成零件需要加工的深孔及精密角度空间孔的加工；操作者控制柔性加工区开启；工件进入检验平台，操作者将工件数据发送给检验平台，检验平台根据工件数据人工检验工件与夹具装夹后，各定位面间隙检查，用塞尺检查每件检验，以及工作与夹具装夹后，零件加工坐标原点检查，用工件测头每件检验；
（4）随后工件进入卧式加工中心，卧式加工中心根据操作者输入的数据，铣工件的四周面同时钻镗工件四周的孔，加工后的工件进入检验平台，检验工件的主要孔系的同轴度、圆度、跳动、垂直度等形位公差，工件面系形位公差；检查在三座标检验，首末件检验，中间10%抽检；
（5）随后工件进入卧式加工中心，根据操作者输入的数据，铣工件的上、下面，以及对工件进行钻孔；
（6）加工后的工件进入检验平台，对工件的主要孔系的同轴度、圆度、跳动、垂直度等形位公差，工件面系形位公差进行检验；
（7）检验后的工件进入下料工作台，由下料工作台进入传送带上，操作者控制开启传送带，将工件运送至后置区中；
（8）操作者控制开启后置区，工件进入后置区，完成对零件部分深孔以及部分空间孔的加工；工件进入钻床、镗床，根据操作者输入的数据，对工件的辅助孔进行加工；随后进入清洗机中，操作者控制开启清洗机，对工件进行清洗；
（9）随后工件进入后置区的检验台，检验台工人根据检验台显示器上操作者输入的数据对工件进行检查；随后工件进入装配台，对工件进行装配后，工件进入水试区；操作者开启水压机，工件进行水压试验，随后进入检验台，检验台工人根据检验台显示器上操作者输入的数据对工件进行最终检查，工件成品制成。
7.如权利要求6所述的基于混流生产模式的船用柴油机缸盖自动加工工艺，其特征在于：在步骤（2）中，操作者在输入加工数据时，DCS模块将数据传送至刀具中心的显示屏，刀具中心的工人对工艺中各使用刀具的机器进行刀具检测，精镗刀、精铰刀，用刀具测头，每批次加工前必须检验；其余刀具，用刀具测头，每批次加工时首件检验。
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