淺談1.8L缸體生產線共線改造情況

梁作通，蔡啟玲，趙日丹

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州545005）

0 前言

隨著汽車車型的更新換代越來越快，原來大批量生產也逐漸轉變為多車型小批量生產。為適應市場變化，多品種共線生產成為一個趨勢。缸體作為發動機的核心部件，也加入到了共線生產的發展潮流中。

我司根據市場需要，在1.8 L系列發動機平臺的基礎上開發了2.0 L系列發動機，需要在現有1.8 L缸體生產線基礎上進行共線改造，實現1.8 L和2.0 L缸體共線生產。

1 1.8L缸體的外觀與生產線

1.1 1.8 L缸體與2.0 L缸體外觀主要區別簡述

1.8 L缸體與2.0 L缸體外觀主要區別是缸體高度、缸孔孔徑、進排氣側面、油底殼面局部以及缸蓋結合面局部加工不一樣，如圖1所示。

圖1 區別圖

1.2 1.8L缸體生產線簡述

我司1.8L缸體生產線是由專機、立式加工中心、臥式加工中心、輔機構成的普通生產線，產線設備40多臺，41道加工工序。1.8 L缸體工藝流程及設備配置見表1。

表11 .8L缸體工藝流程及設備配置

2 共線改造工藝方案

2.1 工藝流程方案

1.8 L和2.0 L缸體外形大致相近，加工定位方式一致，主要是頂部高度及進排氣面差異，機加工藝流程整體不變，但需對2.0 L缸體的不同點及加工難點進行工藝調整。經分析，加工難點引起的工藝調整主要集中在以下幾點：

（1）1.8 L缸體的鑄造工藝與2.0 L缸體的鑄造工藝不一樣，1.8 L缸孔和內腔是整體泥芯鑄造，2.0 L缸孔是分體組合泥芯鑄造。鑄造工藝的變化，導致原有粗基準定位加工方式不能滿足兼容2種系列缸體的加工，需要調整粗基準加工方式。粗基準由原來的三個定位平面+缸孔分中改為1/5軸承座平面+缸孔分中+第3軸承座分中。通過新購1.8 L和2.0 L缸體粗基準共用開坯夾具，并配合加高立式加工中心，實現2種缸體共用機床及夾具。

（2）1.8 L缸體和2.0 L缸體的缸間距一致，但2.0 L缸體缸孔孔徑更大，造成壁厚不一致，原來1.8L缸體可以抵抗的珩磨變形量，2.0 L缸體不一定能。需要調整珩磨工藝，由原來的粗精同軸珩磨升級為粗精分軸珩磨，增加平臺珩。通過粗精分軸珩磨的時間間隔，減少粗珩磨應力和粗珩殘留熱量。

（3）2.0 L缸體頂面增加了交叉的細長孔加工，孔徑Φ2，深度30，刀具懸長100 mm。加工極易斷刀，且難以取出斷的鉆頭，造成工件直接報廢。工藝要求新購高精度刀夾及進口高硬度鉆頭，并另配高精度加工中心，采用銑平面，做引孔工藝方案保證精度及穩定性。

（4）2.0 L缸體的水道、內腔有新增加工內容，但不影響現有的內試方案，只需對試漏機增加水道、內腔封堵，并增加不同機型試漏程序，即可實現1.8 L和2.0 L缸體共用試漏機。

2.2 設備/工裝/夾具改造方案

夾具改造方案：2.0 L缸體外觀與1.8 L缸體外觀相差不大，2.0 L缸體新增加工內容相對常規無三維孔等特殊加工要求，夾具只需對夾緊壓頭進行修改，機濾部位干涉進行修磨，即可達到夾具共用的目的。

設備改造方案：設備改造主要分為專機、數控加工設備、輔機三部分。

因專機加工時多是采用油底殼面及其面定位銷孔定位，2.0 L缸體變高無影響，只是孔徑變化引起部分利用缸孔進行預定位的專機需要更換預定位圓柱，在機濾器位置限位或夾緊的夾具進行干涉修磨，以及缸孔孔徑變化引起專機刀具更換，改造難度小。

數控加工設備改造主要是珩磨設備的改造，需要通過更改或新增程序，變更珩磨參數，并搭配粗精分軸的珩磨頭，將原來的1軸珩磨1/3缸孔，2軸珩磨2/4缸孔珩磨工藝改為1軸粗珩4個缸孔，2軸精珩、平臺珩4個缸孔，實現粗精珩分軸珩磨。其余設備只需新購刀具、重新編程即可同時滿足兩種系列缸體的加工。

輔機改造是本次共線改造的難點之一，1.8 L缸體生產線的輔機共8臺，其中改造難度最大、改造周期最長的是2臺試漏機，需原廠家協助，其余設備則由我司自行改造。輔機共線改造方案，詳見表2。

表2 輔機共線改造方案

2.3 共線防錯方案

多機型多批次切換必然需要做好機型防錯方案，否則極易造成混料或者加工廢品。

針對同系列機型防錯主要采取首末件掛牌流轉+區別點目視管理+完工檢100%目視檢查區別點。

針對不同系列機型防錯主要采用上線開坯工序夾具防錯+首末件掛牌流轉+區別點目視管理+設備/刀具換型防錯+完工檢100%目視檢查區別點+自動分組、打碼設備不同測量方式實現防錯。其中自動分組、打碼設備的不同測量方式，可實現不同機型防錯，并幫助實現落板精確追溯、批次追溯的目的。

3 共線改造方案實施情況

根據改造方案，目前所有的改造項目均已完成，工藝調整也已完成。其中夾具干涉改造7套，重新設計制造1套，外購開坯夾具1套，設備改造8臺。

工藝調整3處：

（1）開坯定位方式調整，采用1/5軸承座平面+缸孔分中+第3軸承座分中，外購整體式分中開坯夾具配合立式加工中心，將加工工藝由粗銑頂面—粗銑/半精銑底面—半精銑頂面改為半精銑頂面—半精銑底面（見表3），且調整后工序過程能力Cmk≥1.67。

（2）調用1臺立式加工中心，配合日本進口刀夾、鉆頭專門加工交叉細長孔（表3），并制定每80件強制換刀要求，將2.0L缸體頂面交叉孔斷刀造成的廢品概率控制在萬分之三以內。

（3）珩磨工藝的調整。珩磨工藝未調整前1.8 L缸體缸孔孔徑公差要求是（+0.013/0），粗精同軸珩磨不能完全保證珩磨孔徑符合公差，需經常更換油石才能改善孔徑控制。且1.8 L缸體缸孔壁厚是7.5 mm，缸孔間厚度8.5 mm，而2.0 L缸體缸孔壁厚只有5 mm，缸孔間厚度6 mm。在珩磨缸孔形貌參數要求、缸體材料、珩磨油石相同情況下，2.0 L缸體缸孔變形量更大。粗精珩分軸珩磨后，粗珩產生的應力，缸體有短暫時間釋放掉部分，且精珩時采用雙漲刀機構珩磨頭，精珩完成后，利用漲刀機構將平臺珩油石漲出進行二次修磨，改善缸孔形貌參數、圓度、圓柱度。孔徑控制也不需使用雙軸同時保證，單軸控制保證即可。此次珩磨工藝調整升級由我司內部改造完成。

表3 工藝調整前后對比

4 共線改造成果

1.8 L缸體生產線共線改造已經實現了4個產品的共線批量生產（其中1.8 L缸體2種，2.0 L缸體2種），目前已進行了多次的批量切換加工，期間還完成了10多種2.0 L缸體衍生產品的試制，改造后產線兼容能力極強。

換型時間：據統計，目前產品換型時間可以控制在2個小時之內，可根據生產計劃，實現快速切換、不間斷生產。在同平臺缸體加工情況下，普通產線換型比自動化產線換型更有優勢，換型調試時間也更快。

質量情況：挑選28項關鍵/重要尺寸做過程能力分析，采集數據顯示Cpk≥ 1.67的8項，1.33≤Cpk＜1.67的14項，1.0≤ Cpk＜1.33的6項。夾具改進及刀具變化對產線加工穩定性影響不明顯。

工藝調整：粗基準定位變更后，開坯加工工序減少且合并在主產線上（原來開坯在另外車間，缸體需要落板、搬運），每班可減少1人。珩磨工藝提升后，珩磨不合格率由千分之二降低到萬分之二。

經濟效益：本次1.8 L缸體生產線共線改造工裝設備成本控制在35萬內，主要費用是新購開坯夾具10萬，2臺試漏機改造11萬，一套珩磨頭等刀具7萬，內部設計改造設備/夾具5萬。通過少量投資即可實現兩種不同系列產品的線生產，經濟效益很顯著，投資風險也小。

5 結束語

本次共線改造的成功主要得益于產品的平臺化，定位方式的通用化，其次是成熟、靈活的工藝設備及夾具方案，如采用機器人式清洗機，采用CNC+導條鏜刀方式加工曲軸孔，精加工前夾具夾緊位置多為半圓孔、頂面等。