大型鑄件加工效率問題探討

1、    大型鑄件加工效率問題探討    張艷華+王大宇+董漢偉摘 要：一些設(shè)備中大型鑄件加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。該文利用工序分析法對其生產(chǎn)工藝進行分析，將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個小工序，并采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)，輔以一種高剛性夾具減少工件裝夾與找正時間，可以將產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 d降為3 d，滿足產(chǎn)品交貨期要求。關(guān)鍵詞：大型鑄件 加工效率 工序分析 高剛性夾具：tg24 ：a ：1674-098x（2014）06（b）-0052-01隨著社會的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進步，客戶對于產(chǎn)品的交付速度提出較高

2、要求。復(fù)雜鑄件作為設(shè)備的主要構(gòu)件，屬于大型鑄件，其加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。本文主要以大型鑄件的加工問題為切入點，利用工序分析法對生產(chǎn)工藝進行分析，優(yōu)化工藝方案，探討縮短其生產(chǎn)周期的方法。1 產(chǎn)品工藝及特點1.1 產(chǎn)品特點鑄件毛坯重量達9 t，外形尺寸3.3 m×1.5 m×1 m，示意圖見圖1。加工內(nèi)容包括六軸孔和七級減速結(jié)構(gòu)。零件外形無可用加工基準，需劃線并焊接基準塊，人工制作加工基準。1.2 工藝路線該零件的主要加工路線為：劃線鏜削鉆轉(zhuǎn)序，各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時見表1。根據(jù)整機產(chǎn)品生產(chǎn)周期要求，該零件的交付周期為3.5 d。從表1中各工序

3、所需工時來看，時間最長的一道工序為鏜削工序，加工周期為8260 min（約7 d）。即使按照工序劃分進行流水線式儲備生產(chǎn)，由于其生產(chǎn)節(jié)拍中鏜削工序耗時較長，導(dǎo)致整機生產(chǎn)周期至少為7 d，鏜削工序成為影響交貨期的瓶頸工序。2 方案探索與設(shè)計為滿足3.5 d/件的交貨周期，要求整個工序的生產(chǎn)節(jié)拍少于3.5 d。然而現(xiàn)有生產(chǎn)節(jié)拍為7 d，生產(chǎn)現(xiàn)狀與目標周期差異較大，通過效率提升、刀具改善等方法無法解決。初步解決方案是對瓶頸工序進一步拆分，將一道大工序分解為若干個小工序，由不同機床分別完成相應(yīng)小工序的加工任務(wù)，使產(chǎn)品流起來；減少瓶頸工序的作業(yè)時間，達到各工序間基本均衡的目的，最終使得生產(chǎn)節(jié)拍滿足交貨期

4、要求?；谝陨显瓌t，對鏜削工序進行拆分。經(jīng)過仔細分析產(chǎn)品圖紙后，將上述鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個小工序。經(jīng)過現(xiàn)場試制，各工序的生產(chǎn)節(jié)拍均低于交貨期要求的4200 min，因此采用流水式分設(shè)備生產(chǎn)模式可以解決生產(chǎn)瓶頸問題。拆分后各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時情況見表2。3 問題分析與處理3.1 問題上述方案雖然解決了生產(chǎn)瓶頸問題，但工序拆分后的三道工序的工時總和為10290 min，高于拆分前的8260 min，導(dǎo)致工時成本增加了21%，影響產(chǎn)品利潤。3.2 解決措施經(jīng)過對現(xiàn)場加工過程進行分析，發(fā)現(xiàn)零件的純加工作業(yè)時間與改善前基本持平（切削量與切削參數(shù)沒有變化），但每次轉(zhuǎn)換設(shè)備時產(chǎn)生了大量裝

5、夾與找正時間，尤其是半精加工到精加工的轉(zhuǎn)換過程。針對此問題，在對產(chǎn)品工藝特性進行分析后，設(shè)計了一款高剛性夾具。該高剛性夾具基本原理是將零件固定在夾具上，利用特殊設(shè)計的定位裝置，實現(xiàn)每次工序轉(zhuǎn)換時零件與夾具一起轉(zhuǎn)移，到下工序時僅需對夾具上的定位裝置校正坐標原點后即可進行加工。4 夾具設(shè)計與驗證4.1 夾具設(shè)計高剛性夾具設(shè)計如圖2所示。夾具夾緊過程采用手動操作，輔助支撐采用液壓控制。定位銷經(jīng)過滲碳處理，滲層深度0.81.2 mm，硬度hrc5862，確保其具有一定的精度維持能力；支撐塊經(jīng)淬火處理，硬度hrc5862；吊鉤用于夾具轉(zhuǎn)運。裝夾工件時利用工件上已加工完成的底面及兩個側(cè)面與夾具匹配找正，然

6、后將工件上預(yù)先加工的工藝孔套入夾具體的定位銷，實現(xiàn)最終定位。裝夾時工件相關(guān)平面及工藝孔的位置精度是定位準確的前提。裝夾完成后采用機械夾緊與液壓夾緊相結(jié)合的方式進行夾緊固定，緊固過程方便快速。設(shè)備轉(zhuǎn)換需要對刀時，通過設(shè)置在夾具上表面上的對刀點實現(xiàn)快速找正。4.2 效果驗證工件利用高剛性夾具進行固定，并通過拆分后的工序路線進行加工。實踐證明可以顯著降低工件的裝夾與找正時間，提升工作效率，改進后各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時情況見表3。鏜削工序總工時比改善前降低13.3%，達到了降低制造成本的目的。改善后工件的生產(chǎn)周期約為3 d，滿足了3.5 件/d的生產(chǎn)周期要求。5 結(jié)語針對產(chǎn)品交貨周期問題的解決方案為

7、：將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個小工序；采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)；設(shè)計了一種高剛性夾具，減少工件裝夾與找正時間。經(jīng)過以上三點改進，使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 天降為3 天，滿足產(chǎn)品交貨期要求。參考文獻1 成大先.機械設(shè)計手冊m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.2 李超.采煤機搖臂加工設(shè)備的柔性選擇j.金屬加工（冷加工），2013（8）：25-26.3 蔡學(xué)良，董漢偉.焊接組對工裝的研究與設(shè)計j.煤礦機械，2012（6）.endprint摘 要：一些設(shè)備中大型鑄件加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。該文利用工序分析法對其生產(chǎn)工藝進行分析，將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削

8、工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個小工序，并采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)，輔以一種高剛性夾具減少工件裝夾與找正時間，可以將產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 d降為3 d，滿足產(chǎn)品交貨期要求。關(guān)鍵詞：大型鑄件 加工效率 工序分析 高剛性夾具：tg24 ：a ：1674-098x（2014）06（b）-0052-01隨著社會的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進步，客戶對于產(chǎn)品的交付速度提出較高要求。復(fù)雜鑄件作為設(shè)備的主要構(gòu)件，屬于大型鑄件，其加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。本文主要以大型鑄件的加工問題為切入點，利用工序分析法對生產(chǎn)工藝進行分析，優(yōu)化工藝方案，探討縮短其生產(chǎn)周期的方法。1 產(chǎn)品工藝及特點1.1 產(chǎn)

9、品特點鑄件毛坯重量達9 t，外形尺寸3.3 m×1.5 m×1 m，示意圖見圖1。加工內(nèi)容包括六軸孔和七級減速結(jié)構(gòu)。零件外形無可用加工基準，需劃線并焊接基準塊，人工制作加工基準。1.2 工藝路線該零件的主要加工路線為：劃線鏜削鉆轉(zhuǎn)序，各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時見表1。根據(jù)整機產(chǎn)品生產(chǎn)周期要求，該零件的交付周期為3.5 d。從表1中各工序所需工時來看，時間最長的一道工序為鏜削工序，加工周期為8260 min（約7 d）。即使按照工序劃分進行流水線式儲備生產(chǎn)，由于其生產(chǎn)節(jié)拍中鏜削工序耗時較長，導(dǎo)致整機生產(chǎn)周期至少為7 d，鏜削工序成為影響交貨期的瓶頸工序。2 方案探索與設(shè)計為滿足

10、3.5 d/件的交貨周期，要求整個工序的生產(chǎn)節(jié)拍少于3.5 d。然而現(xiàn)有生產(chǎn)節(jié)拍為7 d，生產(chǎn)現(xiàn)狀與目標周期差異較大，通過效率提升、刀具改善等方法無法解決。初步解決方案是對瓶頸工序進一步拆分，將一道大工序分解為若干個小工序，由不同機床分別完成相應(yīng)小工序的加工任務(wù)，使產(chǎn)品流起來；減少瓶頸工序的作業(yè)時間，達到各工序間基本均衡的目的，最終使得生產(chǎn)節(jié)拍滿足交貨期要求?；谝陨显瓌t，對鏜削工序進行拆分。經(jīng)過仔細分析產(chǎn)品圖紙后，將上述鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個小工序。經(jīng)過現(xiàn)場試制，各工序的生產(chǎn)節(jié)拍均低于交貨期要求的4200 min，因此采用流水式分設(shè)備生產(chǎn)模式可以解決生產(chǎn)瓶頸問題。拆分后各工序?qū)?/p>

11、應(yīng)加工設(shè)備及工時情況見表2。3 問題分析與處理3.1 問題上述方案雖然解決了生產(chǎn)瓶頸問題，但工序拆分后的三道工序的工時總和為10290 min，高于拆分前的8260 min，導(dǎo)致工時成本增加了21%，影響產(chǎn)品利潤。3.2 解決措施經(jīng)過對現(xiàn)場加工過程進行分析，發(fā)現(xiàn)零件的純加工作業(yè)時間與改善前基本持平（切削量與切削參數(shù)沒有變化），但每次轉(zhuǎn)換設(shè)備時產(chǎn)生了大量裝夾與找正時間，尤其是半精加工到精加工的轉(zhuǎn)換過程。針對此問題，在對產(chǎn)品工藝特性進行分析后，設(shè)計了一款高剛性夾具。該高剛性夾具基本原理是將零件固定在夾具上，利用特殊設(shè)計的定位裝置，實現(xiàn)每次工序轉(zhuǎn)換時零件與夾具一起轉(zhuǎn)移，到下工序時僅需對夾具上的定位裝

12、置校正坐標原點后即可進行加工。4 夾具設(shè)計與驗證4.1 夾具設(shè)計高剛性夾具設(shè)計如圖2所示。夾具夾緊過程采用手動操作，輔助支撐采用液壓控制。定位銷經(jīng)過滲碳處理，滲層深度0.81.2 mm，硬度hrc5862，確保其具有一定的精度維持能力；支撐塊經(jīng)淬火處理，硬度hrc5862；吊鉤用于夾具轉(zhuǎn)運。裝夾工件時利用工件上已加工完成的底面及兩個側(cè)面與夾具匹配找正，然后將工件上預(yù)先加工的工藝孔套入夾具體的定位銷，實現(xiàn)最終定位。裝夾時工件相關(guān)平面及工藝孔的位置精度是定位準確的前提。裝夾完成后采用機械夾緊與液壓夾緊相結(jié)合的方式進行夾緊固定，緊固過程方便快速。設(shè)備轉(zhuǎn)換需要對刀時，通過設(shè)置在夾具上表面上的對刀點實現(xiàn)

13、快速找正。4.2 效果驗證工件利用高剛性夾具進行固定，并通過拆分后的工序路線進行加工。實踐證明可以顯著降低工件的裝夾與找正時間，提升工作效率，改進后各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時情況見表3。鏜削工序總工時比改善前降低13.3%，達到了降低制造成本的目的。改善后工件的生產(chǎn)周期約為3 d，滿足了3.5 件/d的生產(chǎn)周期要求。5 結(jié)語針對產(chǎn)品交貨周期問題的解決方案為：將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個小工序；采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)；設(shè)計了一種高剛性夾具，減少工件裝夾與找正時間。經(jīng)過以上三點改進，使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 天降為3 天，滿足產(chǎn)品交貨期要求。參考文獻1 成大先.機械設(shè)計手冊m

14、.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.2 李超.采煤機搖臂加工設(shè)備的柔性選擇j.金屬加工（冷加工），2013（8）：25-26.3 蔡學(xué)良，董漢偉.焊接組對工裝的研究與設(shè)計j.煤礦機械，2012（6）.endprint摘 要：一些設(shè)備中大型鑄件加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。該文利用工序分析法對其生產(chǎn)工藝進行分析，將產(chǎn)品工藝路線中的鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個小工序，并采用流水式分設(shè)備模式生產(chǎn)，輔以一種高剛性夾具減少工件裝夾與找正時間，可以將產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由7 d降為3 d，滿足產(chǎn)品交貨期要求。關(guān)鍵詞：大型鑄件 加工效率 工序分析 高剛性夾具：tg24 ：a ：167

15、4-098x（2014）06（b）-0052-01隨著社會的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進步，客戶對于產(chǎn)品的交付速度提出較高要求。復(fù)雜鑄件作為設(shè)備的主要構(gòu)件，屬于大型鑄件，其加工量大，生產(chǎn)周期長，影響整機交貨周期，成為生產(chǎn)瓶頸。本文主要以大型鑄件的加工問題為切入點，利用工序分析法對生產(chǎn)工藝進行分析，優(yōu)化工藝方案，探討縮短其生產(chǎn)周期的方法。1 產(chǎn)品工藝及特點1.1 產(chǎn)品特點鑄件毛坯重量達9 t，外形尺寸3.3 m×1.5 m×1 m，示意圖見圖1。加工內(nèi)容包括六軸孔和七級減速結(jié)構(gòu)。零件外形無可用加工基準，需劃線并焊接基準塊，人工制作加工基準。1.2 工藝路線該零件的主要加工路線為：劃線鏜

16、削鉆轉(zhuǎn)序，各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時見表1。根據(jù)整機產(chǎn)品生產(chǎn)周期要求，該零件的交付周期為3.5 d。從表1中各工序所需工時來看，時間最長的一道工序為鏜削工序，加工周期為8260 min（約7 d）。即使按照工序劃分進行流水線式儲備生產(chǎn)，由于其生產(chǎn)節(jié)拍中鏜削工序耗時較長，導(dǎo)致整機生產(chǎn)周期至少為7 d，鏜削工序成為影響交貨期的瓶頸工序。2 方案探索與設(shè)計為滿足3.5 d/件的交貨周期，要求整個工序的生產(chǎn)節(jié)拍少于3.5 d。然而現(xiàn)有生產(chǎn)節(jié)拍為7 d，生產(chǎn)現(xiàn)狀與目標周期差異較大，通過效率提升、刀具改善等方法無法解決。初步解決方案是對瓶頸工序進一步拆分，將一道大工序分解為若干個小工序，由不同機床分別完成相

17、應(yīng)小工序的加工任務(wù)，使產(chǎn)品流起來；減少瓶頸工序的作業(yè)時間，達到各工序間基本均衡的目的，最終使得生產(chǎn)節(jié)拍滿足交貨期要求。基于以上原則，對鏜削工序進行拆分。經(jīng)過仔細分析產(chǎn)品圖紙后，將上述鏜削工序拆分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個小工序。經(jīng)過現(xiàn)場試制，各工序的生產(chǎn)節(jié)拍均低于交貨期要求的4200 min，因此采用流水式分設(shè)備生產(chǎn)模式可以解決生產(chǎn)瓶頸問題。拆分后各工序?qū)?yīng)加工設(shè)備及工時情況見表2。3 問題分析與處理3.1 問題上述方案雖然解決了生產(chǎn)瓶頸問題，但工序拆分后的三道工序的工時總和為10290 min，高于拆分前的8260 min，導(dǎo)致工時成本增加了21%，影響產(chǎn)品利潤。3.2 解決措施經(jīng)過對現(xiàn)場加工

18、過程進行分析，發(fā)現(xiàn)零件的純加工作業(yè)時間與改善前基本持平（切削量與切削參數(shù)沒有變化），但每次轉(zhuǎn)換設(shè)備時產(chǎn)生了大量裝夾與找正時間，尤其是半精加工到精加工的轉(zhuǎn)換過程。針對此問題，在對產(chǎn)品工藝特性進行分析后，設(shè)計了一款高剛性夾具。該高剛性夾具基本原理是將零件固定在夾具上，利用特殊設(shè)計的定位裝置，實現(xiàn)每次工序轉(zhuǎn)換時零件與夾具一起轉(zhuǎn)移，到下工序時僅需對夾具上的定位裝置校正坐標原點后即可進行加工。4 夾具設(shè)計與驗證4.1 夾具設(shè)計高剛性夾具設(shè)計如圖2所示。夾具夾緊過程采用手動操作，輔助支撐采用液壓控制。定位銷經(jīng)過滲碳處理，滲層深度0.81.2 mm，硬度hrc5862，確保其具有一定的精度維持能力；支撐塊經(jīng)淬火處理，硬度hrc5862；吊鉤用于夾具轉(zhuǎn)運。裝夾工件時利用工件上已加工完成的底面及兩個側(cè)面與夾具匹配找正，然后將工件上預(yù)先加工的工藝孔套入夾具體的定位銷，實現(xiàn)最終定位。裝夾時工件相關(guān)平面及工藝孔的位置精度是定位準確的前提。