G3503A风道盘加工自动线研制

单春哲 吴维宇

摘 要： 文章介绍了一种乘用车刹车盘加工自动线，为自动化技术在刹车盘领域应用提供了一种思路，文章首先介绍了自动化场景下的刹车盘产品加工工艺、加工流程，然后介绍了该自动线的主要组成部分，最后对自动线采用的新工艺、先进技术手段等进行了详细表述，对这条自动线的先进性和达到的效果进行了总结。

关键词： 刹车盘加工；自动线；新工艺；技术手段

0引言

国内刹车盘加工起源于上世纪八九十年代，开始时是以普通车床，摇臂钻床、通用磨床为主，随着我国数控技术的普及和发展，经济型数控车床，专用磨床逐步取代了普通设备成为我国刹车盘加工的主要设备，近年来，上游客户对刹车盘产品的精度以及产品质量稳定性要求日益苛刻，同时行业发展趋于饱和，竞争加剧，加工精度和稳定性更优的斜床身臥式车床、立式车床、立式加工中心成为了刹车盘企业更新设备的首选，另一方面，随着我国人口红利消失、刹车盘加工环境恶劣，越来越多的刹车盘企业被用工难的问题困扰，在我国政府大力推进产业升级、智能制造的大环境下，在刹车盘加工领域应用自动化技术，成为越来越多刹车盘企业的切实需求，在这种背景下，沈阳机床G3503A风道盘加工自动线应运而生。该生产线由两个相同加工单元共用一个检测单元组成，自动线加工节拍78s/2件，基本达到毛坯上料，成品下料的全自动加工生产模式。

G3503A风道盘加工自动线是将沈阳机床近年来在自动化应用领域与刹车盘加工领域积累的实践经验有机结合的产物，在开发过程中，根据项目要求， 对刹车盘加工工艺流程进行了重新梳理，并针对自动化要求做出了相应创新性优化， 以下是对该自动线的详细介绍。

1加工工序的确定

1.1加工基准的确定

粗精加工一共分为七序（第一序在铸造车间完成，自动线内实际是六序），各序基准及传递如下：毛坯基准→小外圆粗基准→大外圆精基准→小外圆精基准→加工中心孔基准→小外圆动平衡基准→安装面与定位面检测基准。基准安排充分考虑了工艺合理性，尽量做到加工基准和设计基准的统一，其中毛坯基准主要考虑保证第一序加工时B面尺寸和后序A面加工余量的均匀分配； 小外圆精基准主要保证两刹车面相对基准跳动、平行度等要求；加工中心孔基准主要保证安装螺栓孔相对于安装中心孔位置度要求；安装孔与定位面检测基准主要保证相对基准要求的各形位公差的测量准确性。

1.2加工工艺流程的制定

区别与当前普遍应用的粗-精分开加工方式，创新性的简化粗加工工序，只需对铸造毛坯的A面（凸台面）进行简单粗加工，此加工部位作为进入自动化单元后精加工的基准。根据加工工艺流程的方式、 加工基准的传递路线、 刹车盘加工的内容和生产管理的需要， 整线加工主要包括六台立式车床、两台立式加工中心机、两台双工位全自动平衡机、一台刹车盘全检机和五台六轴关节机械手，由两个相同加工单元共用一个检测单元组成。G3503A风道盘加工流程示意图如图 2 所示。

毛坯在进入自动生产线前，需对小外圆及凸台面进行粗车，以作为自动线一序加工的基准，工人将工件放入料道后，滚动料道转动将工件传递到定位装置，定位完成后经由顶升装置将工件托举，等待机器人进行抓取，机械手配合翻转工作台实现工件在各设备上下料。第一序采用立式车床粗车刹车面、内孔中心孔、安装面及粗精车大外圆，为后续精车保留合适余量同时确立后序加工基准；第二序同样采用立式车床粗车另一刹车面、精车小外圆及凸台面、中心孔倒角；第三序使用带有双修模块的数控立式车床，一次完成安装面及中心孔、刹车面的车削，实现以车代磨；第四序使用立式加工中心配合定制钻头一次进刀完成钻孔及正反倒角加工；第五序平衡去重；第六序对图纸要求各关键精度检测，不合格零件导出。

2自动线主要组成部分

根据项目规划要求，确定整线线体主要组成部分的技术方案如下：

（1）主机构成：本自动线配置为4台i5T6.3智能立式车床，2台i5T6.3双刀智能立式车床，2台i5M4.2-580智能立式加工中心、4台6轴关节机器人、2台全自动平衡机、1台刹车盘全检机、2套上料仓、2套下料仓、2套中转料仓、4套翻面台。

（2）总控系统：整线采用中央控制， 每个独立的加工单元可以分段、 独立控制，同时每台主机（ 机床） 也可以独立操作，具有独立的操作面板。总控面板上可以实时显示各机床设备运行状态、执行一键启动及暂停操作、监控与总控交互IO信号情况等。

（3）输送：采用辊子料仓，人工将工件摆放到料道上，滚动料道转动将工件传递到定位装置，定位完成后经由顶升装置将工件托举，等待机器人进行抓取。料仓具有满料和无料报警功能，按照车间尺寸进行规划上、下料仓整体储料10件，中转储料6件。

（4）上下料：整线采用6轴工业机器人实现各设备上下料。各机器人第6轴上配有抓手模块，工件抓手模块由2套气爪组成，可同步完成上料与下料动作，上下料效率高，气爪为两指气爪。工件需要翻面时，在自动线的两序之间加一个翻转工位来实现对工件的180°翻转。

（5）检测：整线出口处配有一台刹车盘全检机，该机型针对刹车盘零件定制化设计，一次装卡就可以实现所有重要要求精度的检测，筛选出的不合格品直接导入下层废料仓，整线还配有激光打标接口，可在工件上雕刻二维码，通过关联该工件全部产品信息，便于实现全生命周期管理。

3 整线研制过程所采用的新工艺方案和先进技术控制手段

本自动线在车序加工工序设计、提升设备利用率、提升加工效率及工件精度等方面采用了较新的工艺方案和先进的技术控制手段。

（1）创新性的将车序分成三序加工。有如下优点：a）通过工艺设计可使车序三序间节拍大致相同，减少设备等待，大幅提升设备利用率；b）刹车盘B面加工实现粗精分开，第三序车序只加工基准中心孔、安装面、刹车面，从而可以大幅提升中心孔圆度、安装面平面度、刹面跳动、DTV等刹车盘关键精度要求。

（2）本自动线通过应用高级切削材料实现效率与稳定性的大幅提升。车序全部使用CBN刀片切削，与传统硬质合金刀片相比：a）线速度提升3倍以上，大幅缩短加工节拍；b）CBN刀片单刃加工寿命可达1000件以上，大大缩短了换刀辅助时间，同时提升产品质量稳定性、合格率。

（3）本自动线采用两个相同的加工单元共用一台检测设备的布线形式，通过这种有机组合能够更加有效的提升检测设备及机器人的利用率，有利于降低组线成本，节约工厂占地面积。

4 结束语

G3503A 风道盘加工自动线从立项之初就充分考虑在自动化场景下刹车盘加工所要面临的新的挑战，尤其是对传统的单机加工工艺进行了大胆的改良，使整体工艺更满足自动化的加工要求，从而实现了更高的零件精度、更高的设备利用率，更佳的稳定性，这些无疑都为企业大大节约了制造成本的同时提升了产品的市场竞争力，整条自动线的技术水准达到国内领先水平。

参考文献

[1]宋绪丁.机械制造技术基础[M].西安：西北工业大学出版社，2011.

[2]王秀伦.现代工艺管理技术 [M].北京：中国铁道出版社，2011.

[3]鲍风雨.典型自动化设备及生产线应用与维护 [M].北京：机械工业出版社，2011.