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高壓油泵驅（qū）動單元凸輪軸（zhóu）智能生（shēng）產線的（de）研發和應用

2019-7-19 來源：寶雞機（jī）床集團有限（xiàn）公（gōng）司作者：張（zhāng）同兵艾紹陽

近幾年，中國汽車產業持續（xù）快速增長，並已（yǐ）成為世界汽車工業的重要組成部分。但在國內汽（qì）車關鍵（jiàn）零部件製造行業，以發動機高壓油泵驅動單元（yuán）、輪轂（gū）單元等為代表的關鍵（jiàn）零部件製（zhì）造的關鍵設（shè）備，仍主要（yào）依靠國外供應商，因此（cǐ），國內汽車關（guān）鍵零部件成本居高不下。

機（jī）床製造行業的中高檔設備沒有從高速增長的汽車工業獲得應（yīng）有的發展，一方麵是由於國內（nèi）機床（chuáng）製造技術水平、機床可靠性（xìng）等與國外產品存在差距；另一方（fāng）麵也是由於國內機床製造（zào）企業的工藝技術成套性不足。迫於汽車主機（jī）廠的高要求和（hé）進（jìn）口關（guān）鍵設備製約的（de）雙重壓力，國內裝備企（qǐ）業迫切需要打破僵局，給國產機床設備、機器人和數控係統創造上場機會。

為此，寶雞機床集團有限公司借2016年國家（jiā）科技重大專項（04專項）的東風，設計研（yán）發出高（gāo）壓油泵驅動單元凸輪軸智能生產線。

一、生（shēng）產線簡介

高壓油泵驅動單元凸輪軸智能生產（chǎn）線是針對汽車高壓油泵驅動單元凸輪軸零件自動加工的智能生產線。生產（chǎn）線的設計以產品（pǐn）工藝要求為基礎，以（yǐ）設備的生產能（néng）力為條件，力求（qiú）作業人員便捷的操作與維護，使設備的性價（jià）比達到最高。設計設備時以經濟性（xìng）、安全性、良好的操作性、可靠性作為設計準則，並把設（shè）備的可靠性與高柔性作為首（shǒu）要追求目標（biāo），同（tóng）時更（gèng）加注重選（xuǎn）用設備的合理性以及柔性加工生產線更長的使用壽命。

針對高壓油泵凸（tū）輪軸零件的加工要求，本智（zhì）能生產線由4台（tái）CK7520C數控車床、4台VMC850L立（lì）式加工中心、料庫、中轉料台、工件料道、液壓（氣動）工裝夾具等組成（chéng）, 3台（tái）國產機器（qì）人為自動線提供自動上下料服務，經過三道工序，實現（xiàn）對凸輪軸工件從（cóng）毛坯（pī）至成品的自動加工。

高壓油泵（bèng）驅動單元（yuán）凸輪軸智能生（shēng）產線整體布局緊湊，占（zhàn）地麵積小，配置有數控係統的雲服務平台、智能化技術平台、生產過程可視（shì）化平台，實現生產線—數控設備—產（chǎn）品的大（dà）閉環控製（zhì），如圖（tú）1、2、3所示。

凸（tū）輪特前自動線平麵布局

圖1 生產線（xiàn）平麵布局圖

圖2 生產線工藝流程

圖3 生產線現場實景

二（èr）、主要技術參數

國產機床、數控（kòng）係統配套比例100%；關鍵工（gōng）序（xù）能力指數CPK值≥1.67；凸輪軸零件年產量可達到20萬（wàn）件；機床MTBF達到1500h以上；零件合格率99%以上。

三、設計特點

1．國產機床（chuáng）、數控係統、機器人配套（tào）比例100%

該生產線應用的CK7520C數控車床、VMC850L立式加工中心均為寶雞機床研發製造，配備（bèi）華（huá）中數控（kòng）係統及華中關節機器（qì）人。國產機（jī）床、數控係統（tǒng）、機（jī）器人配套比例100%。

2．工序匹配，提高機床利用率

針（zhēn）對高壓油泵凸輪軸零（líng）件的加工（gōng）工藝，對（duì）凸輪軸零（líng）件工藝節拍進行了詳細計算，確定（dìng）機床數量，合理（lǐ）平衡機床加工能力，使整條自（zì）動生產線的機床發揮（huī）最大潛能，有效提（tí）高機床利用率。

3．合理布局，提高空間利（lì）用率

生產線機床采用麵對麵布置，關節機器人從兩側機床中部穿過；充分利用空間對自動（dòng）生產線（xiàn）進行（háng）整（zhěng）體布局，使自動生產線結構緊湊，空間利用率（lǜ）高。

4．巧妙的設計，解決異形件角（jiǎo）向定（dìng）位

凸輪軸零件為異（yì）形件，工件在料庫托盤采用上下錯位擺放，有效利用空間（jiān），每（měi）件托盤放（fàng）置4件工件，通過雙V形對（duì）工件定位，為生產線提供（gòng）可靠毛坯供應。料庫配備有工件找正（zhèng）裝置，保（bǎo）證機器人抓取位工件（jiàn）角度（dù）準確無誤（見（jiàn）圖4）

圖4 凸輪軸料庫及（jí）找正裝置

5. 數控係統的雲服務平台

該智能生產線采（cǎi）用的數控（kòng）雲服（fú）務是集成物聯網、大數據、雲數控等技術的應用服務平台（tái），涵蓋了DNC、MDC和部分MES功能。平台采集數控係統的位置、電流（liú）、溫度、力矩、振動、跟隨誤差、聲音、圖形、視頻等大數據，分布式存儲管理大（dà）數據，應用大數據分析特征提（tí）取等智能算法，深度挖掘數控（kòng）機床的能力，從而提（tí）高數控（kòng）機床的管（guǎn）理效率、加工效率、加工質（zhì）量，並保障（zhàng）機床的健康工作。同時提供了（le）十分豐富的開放式數據接口，為其他係統的接入開通了便捷通道（見圖5）

圖5 數據采集平台

高壓油泵驅動單元凸輪（lún）軸智能生產線采用產品質量在線監控、信（xìn）息采集、機床健康狀態檢測和評價（jià）、數控（kòng）機床線（xiàn）性熱誤差補償（cháng）、產品信息（xī）追溯（sù）等（děng）技術，實現生產管理、質量管理和（hé）設備管理多層監控（kòng），涵蓋了工藝參數優化、健康保（bǎo）障和工藝能（néng）力提（tí）升（shēng）評估模（mó）塊、機床溫度監控等，提升生產線關鍵工序能力指數保障能力，從（cóng）而達到智能化生產的目的（見圖6）。

圖6 智能化技術（shù）平（píng）台

7. 生產過程可視化平台（tái）

針對汽車關鍵零部件車間生（shēng）產過程，該智能生產線建立了生產過程可視化平台（涵蓋部分（fèn）ERP、工藝排程和優化等），主（zhǔ）要包括5個模塊：（1）混流係（xì）統生產作業排（pái）程與調度；（2）混流（liú）係統報工、報檢與自動跟（gēn）蹤；（3）全麵設備管理；（4）質量管理；（5）協同管控平台等（見圖7）。

圖7 生產過程可視化平台

五、應用和推廣（guǎng）情況（kuàng）

根據國內市場對汽車零部件生產的需求（qiú）現狀和寶雞機床（chuáng）多年機床研發、服務經驗，高壓油泵驅（qū）動單元（yuán）凸輪軸智能生產線研發市場方向（xiàng）明確，項（xiàng）目成果可替代進口產品。通過產（chǎn）品不斷完善，將努力（lì）提升國（guó）內製造業水平，實現汽車零部件的進口替代（dài），避免對進口汽車零部件及進口設（shè）備的依賴。研發（fā）成果可推廣應（yīng）用至（zhì）汽車（chē）、摩托車、紡織機械等機械設備的短軸類零件的車削、銑（xǐ）削自動加工。

利用高（gāo）壓油泵驅動單（dān）元凸輪軸智能生產線的集成經驗，以“三高（gāo）一化”為方向，形成（chéng）了以柔性加工單元、智能生產（chǎn）線、智能機床等中高檔、自動化（huà）、智能化產品群。承擔和參與04專項、“換腦工程”等近30項，承擔重點用戶“交鑰匙”工程100多項。部分項目成為智能製造領域示範工程，起到（dào）一定（dìng）的輻射（shè）作用，充分帶動寶雞機床集團有限（xiàn）公司機床及自動（dòng）化產品的銷售工作。

高壓（yā）油（yóu）泵驅動單元凸輪軸智能生產線的集（jí）成是企業（yè）在堅持自主創新，推進中高檔數控機床（chuáng）、生產（chǎn）線集成產業化、推進國產數控係統應用的道路上邁出的堅（jiān）實一步，堅定了企業加快自主創新、轉型（xíng）升級步伐的信念。

為鞏固成果（guǒ），企業將繼續加（jiā）大產學（xué）研力度，加強不同專業間的技術融合，充分利用智能生產線集（jí）成經驗，有針對性地開發製造出滿足不同用戶需求的汽車零部件智（zhì）能生產線，切實（shí）推進核心智能（néng）裝置與智能製造裝備研發、產業化、推廣應用（yòng）一條龍發展，從而不斷提升國內製造（zào）業整體自動化、智能化水（shuǐ）平，不斷縮小與國外先進水平之間的差距（jù）。

來源（yuán）：《世界製（zhì）造技術與裝備市場（WMEM）》

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