AFTL敏捷柔性自動生產線-加工中心網-數控機床市場網

您現在的（de）位置：加工中心網> 技術前沿>AFTL敏捷柔性自（zì）動（dòng）生產線

AFTL敏捷柔性自動生產線

2019-4-26 來源：機械科學研究總院資深（shēn）顧問（wèn）作者：陳長年

發（fā）動機製造裝備可（kě）謂第一汽車製造裝備，是（shì）現代（dài）汽車零部件集成製（zhì）造技術的經典。發動機關鍵零部件的敏捷（jié）柔性自動線(AFTL)屬於第三代自動生產（chǎn）線，95%左（zuǒ）右進口。從20世紀末至今，據不完全統計（jì），已經有約200條安裝或將安裝，平均單價約（yuē）2000萬美元。如，僅意大利柯馬公司2008～2010年即提供了20條AFTL。

AFTL的關鍵（jiàn）技術

首先是生（shēng）產線的數字（zì）化設計。這要求供應（yīng）商（shāng）按照精益、敏捷理念（niàn），采（cǎi）用協同仿真技術---使用戶（hù）能夠選擇技術（shù）、經濟優化的方案。采用了這種數字化設計技術後, 其新產品推向市場的速度（dù）可加快30%，重複設計減少65%，生產規劃流程精簡40%。

AFTL還應具有可重構模塊的高速加工中心(RMT)，作為新一（yī）代加工缸體、缸蓋生產線的核心（xīn）技術。其特征是（shì）：模塊化、高速化、幹切削。隻有模塊化才能實現可重構;隻有模塊化才能大幅度降低製（zhì）造和使用成本。

AFTL還（hái）需要在線檢測。為實現大批（pī）量高生產率條件下的在線精密檢測，要求（qiú）檢測設備的分辨率達1μm，整個測量形貌（mào）的測量周期在（zài）數十秒以內，測點達到幾百萬個以上。目前完全（quán）依賴進口。

另外，在（zài）AFTL中柔性夾（jiá）具的設（shè）計至關重要。柔性夾具設計需要精通零件製（zhì）造工藝，這也是國外企業對我國封鎖的核心技術和盈（yíng）利的訣竅，也（yě）是我國機床企業的軟肋（lèi）。最近一汽發動機FTL招標中，德國公（gōng）司一個工位柔性夾具價格約20萬歐元，與臥式加工中心價格（gé）相當!

物（wù）流係統被視為“第二類生產”，包括自動上下料、工件傳輸儲運（yùn）、實時工廠物流係統，可（kě）極（jí）大提高現代發動機生產的效率和可靠性。為零庫存提供可能。先進的工廠物流係統是現代發動機生產實現精益（yì）和敏捷的關鍵。自動上下料最（zuì）新發展是采用機器人(機械手)自動上下料，以（yǐ）便增加通用性和柔性。

在AFTL中，信息係統尤（yóu）為重要，尤其是自動線CNC控製係統,其複雜程度不是隻（zhī）控製單個（gè）機床可比擬的。世界上（shàng）隻有少數幾家頂（dǐng）級公司有此能力（lì），我國目前（qián）空白。

最後是兩個指標的要求，自動線可靠性（xìng）技術：需要滿足整條自動線工序能（néng）力指數Cpk值≥1.67，平均無故障工作時間MTBF≥3000h的要求。

敏捷柔性自動線的基本技術要（yào）求

現（xiàn）代殼（ké）體類零件機械加工自動線屬於“敏捷柔性（xìng）自（zì）動線”，以便滿足現代（dài）動力（lì）總成殼體類（lèi）零件生產線“多品種、大產量、高效率、低成本”的需要。敏捷柔性自動線（xiàn）使用的機床類型為“剛柔混合”型——以高速（sù）加工中心滿足生產線高柔性要求，以數控專機滿足高效率要求，並可降低（dī）投資成本。剛柔混合程度(深度、中度、輕度)要（yào）從采（cǎi）用協同仿真技術的數字設（shè）計多方案中選擇。

AFTL線中集成應用以（yǐ）下技術：FA技（jì）術，又稱“無人或熄燈生產”技（jì）術;殼（ké）體類零件高速切削技術;幹切削、MLQ切（qiē）削技術;殼體類（lèi）零件精密加工技術;生（shēng）產線（xiàn）多品種工件混流技術;敏捷物流係統;生產線信息采集、分析、反饋、集成控製技術;在線檢測（cè）係統及集成應用技術。

1. 敏捷（jié）柔性自動線的高速加工工藝及（jí）裝備（bèi）

(1)高速切削工藝（yì）

根據日本汽車製造業（yè）的曆史（shǐ）數據，汽車製造業平均每5年切削效率（lǜ）要提高28%，其中切削速（sù）度平（píng）均提高19%，進給速度平均提高8%;而最近幾年切削效率提高的（de）幅度在30%以上。目前製造發動機主要零件的生產節（jiē）拍已經縮短到了（le）30～40s，比十幾年前縮短了50%。發（fā）動製造企業為提高加工效率，都進（jìn）行了技術改進。如，上海大眾汽車通過使用HSK刀柄，塗層硬質合金、金屬陶瓷、CBN、PCD刀具，滿足高主軸轉速、高進給速度、高加/減速(三)的要求——隻（zhī）有“三高”才能實現高效加工(HPC);上海通用汽車，通過使（shǐ）用SECO公司的CBN300刀片進行灰鑄（zhù）鐵缸體平麵幹式銑削，切削速度達到了1600m/min，刀具壽命提升了4倍。

(2)高速模塊式機床

用於鋁（lǚ）合金殼體（tǐ）類（lèi）零件生產線（xiàn）主軸最高轉速一般為15000～20000r/min，工件進給最高速度40～60m/min，快速移動（dòng）速度高達60～90m/min;加速度達到1.0～1.5g，換刀時間(刀-刀) 1.5～3.5s、甚至0.8～0.9s;定位精度/重複定位精度——工作台1m以（yǐ）下，8μm/4μm (VDI標準)，工作台1m以上，10μm/5μm/M (VDI標準)。關鍵工序的機床工（gōng）程能力指數/工序能力（lì）指數Cmk/Cpk值≥2.0/1.67 。

具有可重構模塊的高速加工中心(RMT)，作為新一代加工缸體、缸蓋生產線的核（hé）心（xīn）技術。其特（tè）征（zhēng）是：模塊化（huà）、高速化、幹切削。目前，這類加工中（zhōng）心的最新發展是，主運動普遍采用（yòng）電主軸，進給運（yùn）動普遍采用直線電機。普遍運用三坐標模塊式和箱中箱結構。

同時要求帶有斷刀檢測、機內自動測量、自動補償係統、對（duì）刀裝置等。

2. 敏捷柔性自動線的智能物流係統（tǒng）、信息（xī）係（xì）統

(1)智能物流係統

由原材料處理、存儲、上下（xià）料裝置、機（jī）床間工（gōng）件傳輸裝置（zhì）組成。在單台數控機床配備工件庫或原材料庫和自動上下料裝置（zhì）(含機械手、機器人)的條件下，即在與物料存儲與傳送及其自動控（kòng）製（zhì）集成的條件下，構成柔性製造單元(FMC)。在多台數控機床配備自動上下料與物（wù）料存儲和傳送及與生產計劃調度用計算機集成的條件下，構成（chéng）柔性製造係統(FMS)。在不含計劃調度係統和工（gōng）件（jiàn）單向流動時，組成（chéng）柔性生產線。

(2)智能物流部件——無人搬運小（xiǎo）車AGV(Automatic Guided Vehicle)

AGV顯著特點的是無人（rén）駕駛，AGV上裝備有自動導向係統，可以保障係統（tǒng）在不需要人工引航的情況下就能夠沿預定（dìng）的路線自動行駛，將貨物或物料自動從起始點運送到目的地。

AGV的另一個特點是柔性好，自動化程度高和智能化水平高，AGV的（de）行駛路徑可以根據倉儲貨位要求、生產工藝流程等改變而靈活改變，並且運行路（lù）徑改變的（de）費用與傳統的輸送帶和剛性（xìng）的傳送線相比非（fēi）常（cháng）低廉（lián）。AGV一（yī）般配備有裝卸機構，可以與其他物流設備自動接口，實現貨物和物料裝卸與搬運全過程自動化（huà）。此外，AGV還具有清潔生產的特點，AGV依靠（kào）自帶的（de）蓄電（diàn）池提供動力，運行過程中無噪聲、無汙染，可以（yǐ）應（yīng）用在許多要求工作環境清潔的場所。

AGV在自動（dòng）生產線的應用————色塊

AGV在製造業的生產線中能夠高（gāo）效、準確、靈活地（dì）完成物料的搬運任（rèn）務。並（bìng）可由多台AGV組成柔性（xìng）的物流搬運係統，搬運路線可以隨著生產工藝流程的調整而及時調整，使一條生產線（xiàn）上能（néng）夠製造出十幾種產（chǎn）品，大大提高了生產的（de）柔（róu）性和企（qǐ）業的競（jìng）爭力。

1974年瑞典的Volvo Kalmar轎車裝（zhuāng）配（pèi）廠為了提高運輸係統的（de）靈活性，采用基於AGVS為載運工（gōng）具的自（zì）動轎車裝配線，該裝配線由（yóu）多（duō）台可裝載轎車車體的AGVS組成，采用該裝配線後，裝配時間減少了20%，裝（zhuāng）配故障減小39%，投資回（huí）收時間減（jiǎn）小57%，勞動力減小了5%。目（mù）前，AGV在世界主要汽車廠，如通用、豐田（tián）、克萊斯勒以及大眾等（děng）汽車廠的製造和裝（zhuāng）配線上得到了普遍應用。

(3)智能信息係統

主要包（bāo）括生產（chǎn）線控製、刀具更換、工裝及附具更換（huàn）、工（gōng）件調度、自（zì）動編程、自動監控、自動補償、工件質量自動檢測、刀具磨損或破損後的自動更換和自動報警（jǐng）等（děng）。要求具（jù）有CAD/CAM功能，遠程生產線管理和（hé）維護、故障診斷和自動修（xiū）複功能等。

車間智能（néng）製（zhì）造管理係統(manufacturing execution system，簡稱MES)是美國在（zài）20世紀90年代初（chū）提（tí）出的，旨在加強MRP計劃的（de）執行（háng）功能（néng），把MRP計劃同車間作業現場控製，通過執行係（xì）統聯（lián）係起來。這裏的現場（chǎng）控製包括PLC程控器、數據采集器、條形碼、各種計量及檢測（cè）儀器及機械手等。MES係統設置了必要的接口，與提供生產現場控（kòng）製設施（shī）的廠商建立合作。

MES對從訂單下達到產（chǎn）品（pǐn）完成的整個生產過程進行優化管理，對工廠事件及時做出響應、報告、跟蹤及處理，對生產狀態的快速響應使MES能夠優化工藝流程，提高管理效率，有效地指導工廠的生產運作過程（chéng）。

MES是（shì）企業CIMS信息集成的紐帶，是（shì）實現車間（jiān）生產敏捷（jié）化的基（jī）本（běn）技術手段;是近10年來在國際上迅速發展、麵向車間層的生產管理（lǐ）技術（shù）與實時信息係（xì）統。MES可以為用戶提供一個快速反應（yīng）、有彈性、精細化的製造業（yè）環（huán）境，幫助企業減（jiǎn）低成本、按期交貨、提高產品質量。

投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作（zuò），歡迎聯係本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推薦（jiàn）

業界視點

| 更多

行業數據（jù）

| 更多

博文選萃

| 更多

數控機（jī）床