汽車加工過程中「零障礙」的實現思路

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鉆孔加工只需要3.5s左右時間，這段時間汽車可以在道路上疾馳100m，但也是這短短幾秒內，關鍵的發動機部件也許會發生故障，這其中蘊含的加工技術都是在不斷改進中被總結出來的。

案例背景

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DSR擁有21臺數控加工機床，各代機床都在可以在這里看到，工廠內有單獨的制造區、碳纖維修復區等。隨著工件數量和種類的增加，應對競爭壓力的策略也層出不窮。如今不僅是三軸VMC和車床，連五軸金屬碳化物車銑托盤進料臥式加工中心都在金屬上加工碳化物。從夾持到刀具再到軟件，流程設計可以最大程度確保主軸接觸工件，并減少加工周期內所需的手動干預。

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從立式變為臥式

高速運動的汽車在所有產生應力的發動機部件中，連桿是最關鍵且最先影響工廠數控加工技術擴展的部件。最初，這種擴展主要是增加更多主軸，更新更好的主軸。最開始使用的機器是三臺VMC，但是操作人員在每一步后續操作（端面銑削、壓型、鉆孔、鉆錐坑、做標記）之前都要翻轉工件，工廠每天只能生產約16個連桿。

連桿生產的第一次改進是實現了多零件固定裝置從VMC到HMC的轉移，為后續操作做準備，而不是在一臺機床上完整加工每個零件。這些零件安裝后，在更大的鉆孔內進行精加工。由于加工部分是之前操作中的夾持位置，操作人員必須拔出塞子（圖中左起第二個零件頂部松動）并沿零件長度進行夾持。

將每天產量提高到40個不需要進行太大的技術升級。然而，卻需要換一種思路考慮如何充分利用機床的能力。與加工自己零件的機床不同，這3個VMC現在的運行模式更像一條流水線，固定在不同加工站——定制固定裝置上的零件同時進行著各個不同階段的加工操作。多數站點一次可固定8個零件，例外情況包括一個4站式固定裝置和一個16站式固定裝置，裝置使用帶0.008in直徑尖端的刻刀鋸開兩端桿的連接端。

連桿加工工藝最新的思路：加工盡可能多的原材料，避免加工中斷。這種情況下HMC能夠保證剛度和精度，高效切割兩塊坯料，而非近網狀鍛件加工，矩形坯料簡化了工件夾持工作，同時可調節式墓碑夾具可以在不同生產階段針對每個面自定義固定裝置，加工時更容易接觸到每個零件。不需要操作人員將零件組從機床轉移到機床，HMC可以通過調整墓碑夾具直接對另一組零件進行后續的加工操作。人員使用每臺機床的兩個墓碑式夾具可以實現對一組零件的所有必要的重新夾持，而不必中斷其他零件的加工操作，這樣工廠每天就能生產多達50根連桿。

采用雙軸車銑

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雙軸車銑機床與Y軸車床相比，主軸和副軸都能夾持零件，具備高轉速雙功能銑刀軸，多位置ATC和刀具轉臺等。要確保這種設備提高加工效率而不發生錯誤，就需要仔細進行設計，并在Mastercam中進行虛擬仿真。希望切口是什么樣子？機床如何移動？轉臺是否會影響下一步操作？所有變化必須在脫機程序中表現出來，并且調整空間很小。

▲模擬示意

典型的例子是增壓器軸承外殼，這種部件長度為11.07 in，直徑為8 in，采用7075合金鋁材料制造，使用老式車床時設置和加工需要花費近8h，在進行設置和檢驗的操作人員身上的花費甚至比冗長的加工過程中的花費還高。然而，采用雙軸車銑加工這種零件只需要40 min。從主軸到副軸自動轉移技能縮短用時，又能降低發生層壓結構錯誤的風險，零件的加工步驟由六步縮減為一步。

▲增壓器示意

之前的設備需要反復清理和重新安裝鏜桿，以擴鉆較深的中心孔，機床控制系統可以減少中斷流程，手動更換刀具的次數，否則在同一個轉臺上使用較小的刀具進行后續加工操作會出現破裂的情況。

如何配合多軸機床的加工

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DSR工廠最先進的五軸大多數時間都用于切割汽缸蓋。使用帶托盤的HMC系統生產汽缸蓋需要操作人員進行3次重要的手動干預：初始安裝、翻轉零件使主軸接觸到之前被墓碑式夾具阻擋的部分和最后將零件移到轉盤墓碑式夾具上進行精加工。

五軸加工中心能夠完全無中斷地切割零件，除非加工過程中進行脫離機床的操作。另外五軸機床可以自由切割其他零件，如環狀零件和飛輪。精加工汽缸蓋時，將部件移到五軸機床與將其從粗加工墓碑式夾具移到轉盤墓碑式夾具相比，不會增加時間。同時其他工藝方面的配合也很重要。

例如，CAM軟件模擬對于五軸機床和車銑同等重要，具備3D思維才能正確的指導加工。同時要使用正確的刀具，這與加工增壓器軸承箱的中心孔一樣。對于工件夾持裝置，零點式夾頭對于汽缸蓋精加工操作產生了重要影響。使用老式VMC時，操作人員必須將零件搬到指定位置，然后固定各種螺栓和夾具。如今工廠在原坯料上加工高精度的孔時配合牽引螺栓，夾持更快速、便捷和統一。

（來源jiajuxia）

磁鋼專家

前景錢

這個管理水平很厲害了