CCMT2016組合機床、自動線及柔性自動線展品評述

中國機床工具工業協會組合機床分會

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CCMT2016組合機床、自動線及柔性自動線展品評述

中國機床工具工業協會組合機床分會

這次展覽會國內外組合機床行業參展企業很少，因為行業的特殊性，行業企業生產的組合機床及柔性自動線都是為客戶量身定做的，終驗收一般在客戶現場，時間不容易與展會同步，即使同步客戶也不一定同意參展。

參展的國內組合機床及柔性生產線制造廠如大連機床集團有限責任公司、北京北方紅旗組合機床廠、江蘇恒力組合機床股份有限公司及臺州路橋景耀數控機床廠等。

大連機床

大連機床集團積極開發面向汽車零部件加工的柔性智能制造系統，設計開發多種式高速加工中心、立式加工中心和桁架機器人組成的柔性自動線。圖1是大連機床集團展出了一條轉向節加工智能柔性生產線。轉向節是汽車的重要部件，隨著國內汽車銷量的不斷增長，汽車轉向節的需求量也必將進一步增加。目前國內汽車轉向節的生產方式主要是依靠通用機床進行單機加工，所以針對汽車轉向節的加工，開發智能柔性生產線具有極大市場前景。

該生產線是加工汽車轉向節的智能柔性生產線，由4臺TD700立式鉆削中心機床、3臺DL—20M/600數控車床、輸送桁架、3臺機器人、二維視覺識別裝置以及隨行緩存臺、過渡臺、上料臺、下料臺等部件組成（見圖2）。

該生產線對轉向節進行了合理的工藝流程安排，實現工件從毛坯上料到成品下料的全自動智能生產。為降低勞動成本，提高生產率，保證產品質量，針對不同的加工工序選用了合理的金屬切削設備，具有較高的生產加工穩定性和可靠性。

1. OP10工序

轉向節在機床內姿態及夾緊形式如圖3所示，該工序所用金切設備為DL-20M/600數控車床。通過機床四爪卡盤自動夾持轉向節φ40mm外圓，將轉向節右側端面、φ46mm、φ47mm外圓及φ42mm、φ29mm內孔在一次裝夾下加工成品。

圖1　大連機床集團展出的轉向節加工智能柔性生產線

2. OP20工序

轉向節在機床內姿態及夾緊形式如圖4所示，該工序所用金切設備為DL-20M/600數控車床。加工轉向節的專用夾具固定在機床的主軸上，夾具芯軸上的漲緊套將轉向節的φ29mm內孔漲緊，夾具底座上的防轉軸緊靠在轉向節的φ44mm外圓上。在一次裝夾下將轉向節的左側端面、φ41mm外圓、3×15°倒角及4.8mm寬空刀、φ37mm內孔加工成品。

3. OP30工序

轉向節在機床內姿態及夾緊形式如圖5所，該工序所用金切設備為TD700立式鉆削中心機床。加工轉向節的專用夾具固定在立式鉆削中心的工作臺上，專用夾具分兩個工位，左側為Ⅰ工位，右側為Ⅱ工位。

Ⅰ工位轉向節定位及夾壓形式：以轉向節右側端面為定位基面，φ42mm孔及φ41mm外圓為定位基準，以φ47mm外圓為角向定位基準，限制轉向節六個自由度。兩個旋轉式夾緊液壓缸分別夾壓在φ46mm及φ41mm外圓上。

Ⅱ工位轉向節定位及夾壓形式：以轉向節φ42mm孔及φ41mm外圓為定位基準，以φ30mm孔為軸向及角向定位基準，限制轉向節六個自由度。兩個旋轉式夾緊液壓缸分別夾壓在φ46mm及φ41mm外圓上。

Ⅰ工位轉向節加工內容：在一次裝夾下將轉向節φ42mm端面、φ30H8mm孔、M32×1.5—6H螺紋及1×45°螺紋孔口倒角加工成品。

Ⅱ工位轉向節加工內容：在一次裝夾下將轉向節φ4 2 m m端面、φ26H9mm、φ28M7mm孔、M30×1.5—6H螺紋及1×45°螺紋孔口倒角加工成品。

4. OP40工序

轉向節在機床內姿態及夾緊形式如圖6所示，該工序所用金切設備為DL—20M/600數控車床。加工轉向節的專用夾具固定在機床的主軸上，夾具芯軸上的漲緊套將轉向節的φ26mm內孔漲緊，夾具底座上的防轉軸緊靠在轉向節的φ44mm側棱上。在一次裝夾下將轉向節的φ44mm圓柱內在84.7mm長度上的各孔及空刀加工成品。

5. OP50工序

該工序所用金切設備為TD700立式鉆削中心機床。加工轉向節的專用夾具固定在立式鉆削中心的工作臺上。轉向節以φ42mm孔及φ41mm外圓為定位基準，以φ30mm孔為軸向及角向定位基準，限制轉向節六個自由度。兩個旋轉式夾緊液壓缸分別夾壓在φ46mm及φ41mm外圓上。在一次裝夾下將轉向節的φ45mm凸臺、φ26mm孔、1×45°及6×20°倒角加工成品。

圖2　大連機床集團展出的智能柔性生產線布局圖

圖3

圖4

圖5

圖6

6. OP60工序

轉向節在機床內姿態及夾緊形式如圖7所示，該工序所用金切設備為TD700立式鉆削中心機床。加工轉向節的專用夾具固定在立式鉆削中心的工作臺上，專用夾具分兩個工位，左側為Ⅰ工位，右側為Ⅱ工位。

Ⅰ工位轉向節定位及夾壓形式：以轉向節φ40mm面為定位基面，φ34.5mm孔為定位基準，以φ30mm孔為角向定位基準，限制轉向節六個自由度。旋轉式夾緊液壓缸夾壓在M30×1.5-6H螺紋孔孔口倒角上。

Ⅱ工位轉向節定位及夾壓形式：以轉向節φ40mm面為定位基面，φ34.5mm孔為定位基準，以φ10mm孔為角向定位基準，限制轉向節六個自由度。推拉式夾緊液壓缸夾壓在M30x1.5-6H螺紋孔孔口倒角上。

Ⅰ工位轉向節加工內容：在一次裝夾下將轉向節42mm高凸臺、凸臺上M17×1.5—6H、M16×1.5—6H螺紋孔、2—φ10mm、φ5mm、φ4mm孔以及2處錐面加工成品。

Ⅱ工位轉向節加工內容：在一次裝夾下將轉向節37mm高凸臺、凸臺上2—M12×1-6H螺紋孔、2—φ5.7mm孔、2—φ4mm孔以及2處錐面加工成品。

7. OP70工序

轉向節在機床內姿態及夾緊形式如圖8所示，該工序所用金切設備為TD700立式鉆削中心機床。加工轉向節的專用夾具固定在立式鉆削中心的工作臺上，專用夾具分兩個工位，左側為Ⅰ工位，右側為Ⅱ工位。

Ⅰ工位轉向節定位及夾壓形式：以轉向節的φ46mm、φ41mm外圓為定位基準，以φ30mm孔為軸向及角向定位基準，限制轉向節六個自由度。兩個旋轉式夾緊液壓缸分別夾壓在φ53.5mm及φ41mm外圓上。

Ⅱ工位轉向節定位及夾壓形式：以轉向節φ42mm孔及φ41mm外圓為定位基準，以φ30mm孔為軸向及角向定位基準，限制轉向節六個自由度。兩個旋轉式夾緊液壓缸分別夾壓在φ46mm及φ41mm外圓上。

Ⅰ工位轉向節加工內容：在一次裝夾下將轉向節φ41mm外圓上的φ10mm孔加工成品。

Ⅱ工位轉向節加工內容：在一次裝夾下將轉向節的φ45mm凸臺、1x45°及6x20°倒角加工成品。

8. 輸送機器人

機器人型號M-20iA，最大負載20 kg，臂展1810 mm，重復定位精度±0.08 mm（見圖9）。在第2與第3臺機器人的安裝載板上各安裝一個隨行緩存臺，跟隨機器人一起運行，隨行緩存臺上安裝2臺氣爪，用來夾持緩存工件。

9. 機器人手爪

圖7

圖8

1號機器人采用雙手爪形式，抓取方式見右圖，分別對應OP10 與OP20數控車床的上下料（見圖10）。

2號機器人采用單手爪形式，如圖11所示，手爪共有3種抓取姿態，可滿足OP30、OP40、OP50機床中的工件裝夾姿態。每道工序間工件姿態通過隨行緩存臺以及過渡臺2來實現轉換。

圖9

圖10

圖11

3號機器人采用單手爪形式，見圖12，手爪共有2種抓取姿態，可滿足OP60、OP70機床中的工件裝夾姿態。每道工序間工件姿態通過隨行緩存臺來實現轉換。

圖12

大連機床集團還展出了一條缸蓋柔性制造生產線（見圖13）。展品由3臺HDL50三坐標加工中心單元和精密桁架機械手組成。大連機床集團展出的EA型缸蓋加工柔性線，是國內先進的汽車發動機缸蓋柔性生產線。

EA型缸蓋加工柔性線是為國內先進的汽油氣缸蓋加工示范線，性能和精度指標達到國外同類產品水平。柔性線用于加工鑄鋁合金汽油機4缸缸蓋，由18臺HDL50三坐標加工中心單元組成，各主機配A軸或B軸轉臺，針對缸蓋的前后面、頂底面及進、排氣面進行銑、鉆、擴、鉸、攻絲等工序加工。

自動線采用精密桁架機械手敏捷物流輸送，自動裝、卸料。通過機械手上、下料，缸蓋加工姿態機械手自動轉換，效率高。各主機配備專用夾具，定位準確，夾緊可靠。配備切削液上供裝置和上排裝置可滿足集中冷卻系統供液、排屑，切削液加壓供給主軸內冷，使自動線更加綠色、環保。

自動線采用的大連機床自主研發的HDL50臥式三坐標加工中心單元，主軸功率大，可提高工件的金屬切除率，縮短加工節拍，特別是用于鑄鋁合金缸蓋加工。主軸轉速高，能夠滿足被加工零件面、孔高效加工；主軸冷卻采用水冷卻方式，更有效地降低了主軸定子和前端軸承的發熱量，保證主軸回轉圓跳動精度，滿足工件加工精度要求。機床配置的在線實時手動換刀裝置可以在不影響機床工作的情況下，完成刀具交換任務，提高了機床自動化程度。該自動線整體設計水平先進，可滿足國內外汽車等行業零部件加工。

圖13　大連機床集團展出的EA型缸蓋加工柔性自動線

江蘇恒力

江蘇恒力組合機床股份有限公司展出了HPC63臥式加工中心（見圖14）。HPC系列臥式加工中心是德國VOGTLAND公司與江蘇恒力組合機床有限公司合作生產的新一代高性能模塊化加工中心，該系列產品是針對汽車、發動機和摩托車行業大批量制造而研發的，具有高速度、高精度、高效等特點，即可以單機使用，也適合多機組成自動線和柔性加工生產線。

圖14　HPC63臥式加工中心

主要參數和性能指標

機床主要由精密三坐標單元、旋轉工作臺等組成，主軸部件具有X、Y、Z三個軸向運動，自動換刀裝置和鏈式刀庫安裝于機床立柱上，具有最短的刀具交換路徑，顯著節省刀具交換時間，各運動軸采用高剛性滾柱直線導軌、精密滾珠絲杠、光柵尺組成，保證機床具有良好的精度、剛性、穩定性和快速響應等特性。

路橋景耀

臺州市路橋景耀數控機床廠是專業生產精密鏜銑動力頭系列、數控（硬軌、線軌）滑臺系列、數控專機，并根據行業的產品生產特性提供模塊化組合設計、制造方案，有效提高生產能力并能按照客戶要求產品的應用方向，開發生產柔性生產線（見圖15）。

展覽后的思考

大連機床集團展出的兩條柔性生產線在國內處于領先水平。隨著科學技術的發展，人類社會對產品的功能與質量的要求越來越高，產品更新換代的周期越來越短，產品的復雜程度也隨之增大，傳統的大批量生產方式受到了挑戰。這種挑戰不僅對中小企業形成了威脅，而且也困擾著大中型企業。因為，在大批量生產方式中，柔性和生產率是相互矛盾的。眾所周知，只有品種單一、批量大、設備專用、工藝穩定、效率高才能構成規模經濟效益；反之，多品種的小批量生產，設備的專用性低，在加工形式相似的情況下，頻繁的調整工夾具，工藝穩定難度增大，生產效率勢必受到影響。為了同時提高制造工業的柔性和生產效率，使之在保證產品質量的前提下，縮短產品生產周期，降低產品成本，最終使中小批量生產能與大批量生產抗衡，柔性自動化系統便應運而生。幾十年來，從單臺數控機床的應用逐漸發展到加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統和計算機集成制造系統，使柔性自動化得到了迅速發展。

圖15　臺州市路橋景耀數控機床廠展位

柔性制造系統是由統一的信息控制系統、物料儲運系統和一組數字控制加工設備組成，能適應加工對象變換的自動化機械制造系統，柔性制造系統是一種技術復雜、高度自動化的系統，它將微電子學、計算機和系統工程等技術有機地結合起來，理想和圓滿地解決了機械制造高自動化與高柔性化之間的矛盾。

開發柔性組合機床及柔性自動線是組合機床行業大勢所趨。在中國的行業企業中已經開發生產出具有國內先進水平的柔性組合機床及柔性自動線，取得了一些經驗。在我國各大汽車廠中，國產的柔性自動線不斷被采用，并已經取得了可觀的經濟效益。

隨著我國汽車工業的迅猛發展，產量的快速增加，汽車的換代越來越快。柔性加工生產線是今后發動機缸體、缸蓋以及其他汽車零件加工的主要技術裝備。進一步加快高速加工中心的發展，加快智能化物流系統研發。提供高質量的柔性加工生產線，是中國組合機床行業迫切需要解決的問題?！?/p>