NSE连杆生产线自动化应用分析

■ 南京汽车集团有限公司动力总成机加工生产部技术主管 胡劲松

NSE连杆生产线自动化应用分析

■ 南京汽车集团有限公司动力总成机加工生产部技术主管 胡劲松

我们厂的NSE连杆（见图1）生产线是目前国内比较先进的自动化装置，共有7道工序（见附表）、6台设备，其中包括：德国ALFING多工位专机3台，德国DISKUS卧式双面磨床1台，德国MTM清洗机1台，意大利MARPOSS综合测量机1台。这些设备均采用SIEMENS 840D的人机界面数控系统，配有自动测量、自动补偿、故障诊断及过载保护等装置。工件的输送是由德国AMT输送链道来实现的，工序的上下料通过日本FANUC机器人来操作，这些机械手具有对工件摆放的识别和防错功能。整条连杆生产线的生产节拍为13s/根。单班操作工的编制为6人，自动化程度比较高。

图1　连杆

NSE连杆生产线表现

连杆的粗磨（OP10）和精磨（OP40）安排在一台卧式双面磨床上（见图2）进行，两者之间通过NC加工程序的切换就可实现，只需2～3min。加工循环为：零件进入送料盘→小头面在前进入砂轮→砂轮进给，进行切入磨→进给停止，进入光磨→连杆随进给盘转出。在磨削过程中，机床自动检测加工尺寸，砂轮的磨损量自动补偿。合格件自动剔除到废品料道上。

图2　卧式双面磨床

工序明细表

O P20由3个加工工位组成（见图3）：机器人上料和下料→镗小头孔并倒角；镗大头孔、铣

止口槽；粗铣螺栓支承面→精铣螺栓支承面；钻螺纹底孔；螺栓孔背面扩孔；攻螺栓孔螺纹。该设备配有ARTIS刀具监控及机床状况监控系统，在加工过程中，可准确地检测到断刀、钝刀及缺刀状况。一旦出现异常状况，机床便立刻停机，避免了刀具、工件及机床的再一次损伤；使用该系统可有效地减少故障停机时间，减少次品，延长刀具的使用寿命。

O P30由5个加工工位组成（见图4）：机器人上料和下料→激光割槽→涨断连杆→装配螺栓和预拧紧螺栓→终拧紧螺栓。激光涨断技术的运用是基于断裂力学和应力集中的原理：在大头孔内侧用激光加工出两条对称的激光割槽（应力槽），形成宏观裂纹缺口，造成该处的应力集中，再利用材料（C70S6）对缺口显著的敏感性，由锲形铁向下推动涨套，在连杆的大、小头孔中心连线的轴线方向产生压力，使激光割槽启裂并快速扩展，在几乎不发生塑性变形的情况下达到连杆本体与连杆盖分离的目的。

O P50由4个加工工位组成（见图5）：机器人上料和下料，测量小头孔→半精镗大头孔，铣小头端面及小头孔倒角→精镗大小头孔→珩磨，测量大头孔。大头孔的珩磨采用的是定压进给的刚性珩磨头，可以纠正大头孔的形状误差和对垂直度误差。连杆大小头的精镗采用的是偏转机构微调镗刀，通过在线测量系统可以实现尺寸的自动补偿，连杆大、小头孔直径的在线测量和自动补偿流程如下。

图3　回转式三工位专机

图4　回转式五工位专机

图5　回转式四工位专机

1. 大头孔直径

（1）珩磨前，测量大头孔的精镗尺寸。当测量尺寸在工艺尺寸（φ50.995±0.01）mm之内时，机床则自动进行珩磨加工。在工艺尺寸范围内又有两个状态：当测量尺寸在（φ51.002±0.002）mm之内时，机床不实施大头孔精镗尺寸的自动补偿；当测量尺寸超出（φ51.002±0.002）mm时，机床则会在下一个工作循环中实施大头孔精镗尺寸的自动补偿。

（2）当测量尺寸超出精镗大头孔的工艺尺寸（φ50.995 ±0.01）mm时，机床则不进行后续的珩磨加工，工件被转到一工位，机器人则自动把该工件放入废品链道区。

（3）正常珩磨（粗珩2次，精珩2次后，每次的单边珩磨量为0.001mm），再次测量大头孔孔径。当测量尺寸小于φ51.008 5 m m时，机床则再次进行精珩（2次）；当测量尺寸大于φ51.008 5mm时，工件被转到一工位；在满足工艺尺寸的要求的情况下，机器人自动把该工件放入合格品链道区。

（4）当珩磨尺寸超出工艺尺寸(φ51.009 5±0.009 5)mm时，工件被转到一工位，机器人则自动把该工件放入废品链道区。

2. 小头孔直径

（1）机器人下料前，测量小头孔的精镗尺寸，当测量尺寸在工艺尺寸（φ17.967 5±0.006 5）mm之内时，机器人则自动把该工件放入合格品链道区。在工艺尺寸范围内又有两个状态：当测量尺寸在（φ17.967 5±0.002）mm时，机床不实施精镗小头孔的自动补偿；当测量尺寸超出（φ17.967 5±0.002）mm时，机床则会在下一个工作循环中实施精镗小头孔的自动补偿。

（2）当测量尺寸超出精镗小头孔的工艺尺寸（φ17.967 5 ±0.006 5）mm时，机器人则自动把该工件放入废品链道区。

O P60由4个加工工位组成（见图6）：清洗→漂洗→烘干→吹干。清洗是为了消除工件表面的油污等，漂洗是为了消除清洗剂残留，所以要先清洗后漂洗。

O P70由7个加工工位组成（见图7）：上料→预检→称重→样件校零→终检→打标记→重量分组、废品剔除。主要检测连杆

大头孔和小头孔的直径、形状误差和位置误差。按6g一组分组。

此外，生产线上大量地采用了德国MAPAL复合刀具，优化了加工工艺，提高了生产节拍；每道工序的线边综合检具均由德国HOMMEL制造，使用方便，测量精度高，测量结果能够及时通过Q-DAS软件上传到数据库，实现对关键尺寸远程SPC监控。

图6　通过式多工位清洗机

图7　综合测量机

对NSE连杆生产线建议

NSE连杆生产线已经正式投产5年了，高自动化、高精度是它的特点，但是还有一些方面值得总结：

（1）线边检具和综合测量机分属两个不同的制造厂家（HOMMEL和MARPOSS），测量精度有时会有一些差异，这给产品质量的控制和判断带来了不便，往往通过第三种测量手段加以验证。

（2）激光涨断的工废类型主要有爆口过大、涨断面台阶过大、涨断面夹渣、涨断面错位及涨断面张开等现象，加工后需要操作工100%进行目视检查和缺陷甄别，耗时耗人。在改善涨断面质量的同时，还希望以检具代替经验。

（3）虽然大量采用了复合刀具，提高了生产效率，但是，在精镗大、小头孔中如何解决刀具寿命短、排屑不畅及定位面报警等问题，还需要我们因地制宜地加以解决。

（4）面对高自动化的生产线，对设备的操作人员和维修人员的业务素养和工作能力的培训非常必要。

收稿日期：（20150210）