金属加工|从CIMES看设备与工艺的关系

本文插图
? 这是金属加工（mw1950pub）发布的第11792篇文章
针对如何选择合适的制造方式，提出规模决定设备、设备决定工艺的观点，以阶梯轴类零件加工为例，分别介绍基于小批量和大批量生产工艺的自动化生产线及其工艺流程。结合历年CIMES展会上展品的总体情况，指出目前存在的问题，并对前景进行了展望。

本文插图
高级工程师王汉翼
近几年来，中国国际机床工具展览会（CIMES）在自动化柔性化制造、数字化和信息化等领域展出了许多精品案例，但是，对于具体的制造企业来说，应该怎样选择适合自己企业的制造方式？这种制造方式，怎样既能照顾到自己的产品特点，又能匹配企业规模？这些问题比选择一台加工设备要复杂得多。本文就这些问题，以及在智能制造案例设计及应用中遇到的一些问题，谈一些观点，希望对大家有所帮助。
1. 规模决定设备、设备决定工艺
企业的发展需要过程，初期往往采用的是通用设备，随着规模的不断扩大，各种专用机床就会不断地增加，因此，同样的产品，在企业发展的不同阶段，会有完全不同的加工设备及加工工艺。下面以常见的轴类零件为例，分析小批量生产与大批量生产的区别。
图1所示为普通的阶梯轴类零件。这种结构的阶梯轴在电动机、减速机、水泵和粮食机械等很多行业都有应用，在年产5万件以下的多品种、小批量生产企业中，大多采用通用设备加工，其加工工艺见表1 。

本文插图
图1普通阶梯轴类零件

本文插图
在表1所示生产模式中，由于采用的是通用设备，产品换型容易，缺点是生产效率比较低。
在大批量生产中，往往采用专机生产，其生产工艺见表2 。

本文插图
对比表1、表2可以发现，表2比表1少了一道加工工序，而且在表2大批量生产工艺中，工序一加工时间比较短，这就是采用专机加工的优势。
表1、表2两种工艺的优缺点对比见表3 。

本文插图
2. 基于生产工艺的自动化生产线
图2所示为表1阶梯轴类零件小批量生产自动化生产线布局，其加工工艺流程如图3所示，具体的工艺流程描述见表4 。图2中，数控车床1车左端面，数控车床3车右端面，数控车床4车右外圆，数控车床12车左外圆，数控铣床11铣键槽。

本文插图
图2小批量生产自动化生产线布局
1、3、4、12—数控车床2—上料仓5、7、9—机器人6、8—输送线
10—下料仓 11—数控铣床

本文插图
图3小批量生产工艺流程示意

本文插图
根据工艺流程分析，最大加工时间为170s ，换料需20s ，因此生产单个工件所需时间为170＋20＝190（s）。 1个月按工作26天、1天按16h计算，并且考虑机器定期维修保养、暖机以及准备刀具、毛坯和工件搬运等非生产工时后，根据本公司的经验及统计资料，该自动化加工单元的使用率约为82.3% 。月产量为26×16×3 600×0.823/190＝6 486（件）。