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汽車發動機缸體缸蓋加工自動線是汽車制造業中應用最廣的一種高效設備。它與流水線不同，被加工件不需要人工搬運來完成各工序的加工內容。利用控制系統將各個工序的機床和輔助裝置的動作聯系起來，按規定的程序自動地進行工作。由于缸體和缸蓋的批量大，精度要求高，采用自動線加工的方法是最優的選擇。近年來，自動線加工技術及水平發展得越來越快、越高，而自動線的形式也在變化。在我國，加工缸體缸蓋應用最多的就是組合機床自動線，其輸送形式有棘爪輸送、擺桿式輸送和抬起步伐輸送等。 這些加工自動線均為剛性自動線，其主機是專門根據被加工工件的某一工序設計的。由于汽車產品變形更新快，多品種的汽車如雨后春筍，剛性自動線的弱點便顯現出來，其專用性已跟不上汽車變換的節拍，適合加工大批量高效率的光環不再那么耀眼，自動線中的專用機床逐漸被加工中心機床所取代，進而由加工中心機床組成的柔性加工自動線顯示出更高的優越性。自動線的柔性以適應不斷變化的產品轉型生產，已成為制造生產線的一種流行趨勢，如配上桁架機械手空中輸送，無論檔次和水平，都達到了國際先進水平。在歐美，日本等發達工業國，由高速加工中心和桁架機械手組成的敏捷柔性生產系統已經是主流產品，桁架機械手在高空中運送零件，直接把被加工零件從一臺機床輸送到另一臺機床上，機械手兼有工序間運輸和自動上下料功能。 國內發動機缸體缸蓋自動線現狀 我國汽車發動機關鍵零件加工裝備技術先后經歷了技術的引進、消化吸收、自主開發及產業化等幾個階段。經過近幾十年的不懈努力，我國在汽車發動機缸體缸蓋加工裝備關鍵技術方面取得了明顯進步，部分加工技術指標達到目前國際先進水平，但在高效、高精、柔性、功能、性能和可靠性等方面與國外先進水平仍存在著差距。目前，汽車發動機缸體缸蓋的生產大多采用高速加工中心組成的敏捷生產系統，歐美及日本等國不僅掌握了設備制造的專用技術，而且都非常重視汽車制造工藝流程的開發，他們能夠實現交鑰匙工程，擁有自己的系統開發能力，機床可靠性指標極為先進，制造成本不斷降低，新產品投放周期大大縮短，形成了技術和市場的壟斷局面，國際市場占有率達90%以上。我國汽車發動機生產廠的柔性加工自動線，幾乎全都從國外進口，高檔柔性加工自動線被國外機床廠家所壟斷。 與國外的差距，便是我國機床制造商努力的方向，而采用高效、高精的柔性加工自動線是加工缸體缸蓋的發展趨勢。就目前國內自動線的水平，需要解決高效高精柔性自動線加工技術的創新問題。 自動線關鍵技術亟待攻關 發動機是汽車的心臟，而缸體和缸蓋則是心臟中的關鍵零件。它們的質量決定了發動機的性能。因此，加工出高質量的缸體缸蓋才是關鍵。這就要求機床制造商必須研究缸體缸蓋的加工工藝，了解缸體缸蓋的關鍵精度要求，才能研發適合該精度要求的自動化加工設備。在國外，轎車的發動機缸體缸蓋大多采用加工中心機床，而在國內，由于上述精度要求較高，大多采用專用機床加工。在柔性加工自動線中，關鍵工序是專機，其他工序采用加工中心機床，稱之為剛柔自動線。要想達到國際先進水平，應采用加工中心機床來加工缸體的缸孔及止口、主軸孔和缸蓋氣門導管孔，從而實現國產的全部由加工中心組成的高水平的柔性加工自動線。目前，國內雖然生產出了由加工中心組成的柔性加工自動線，但缸體缸蓋關鍵工序是半精加工，精加工在線外還是用專用機床或自動線加工。因此，國產高速加工中心上水平上檔次是關鍵。 國產立、臥加工中心機床要解決如下幾個方面的技術問題，以適應加工缸體缸蓋自動化加工的需要： 1）高速機床高剛度輕量化優化技術。 2）高速高精度整機動態性能測試與評價技術。 3）高速高精度機床精度保持性技術。 4）高精度機床誤差檢測補償技術。 5）高速高精度高表面質量伺服優化技術。 6）高速切削動態穩定性技術， 7）高速切削加工工藝參數優化和系統可靠性技術。 8）在線測量技術。 對機床的主要要求是高速度、高精度以及高精度保持性。因為用于敏捷柔性自動線的高速加工中心，快移速度已達60～100m/min，加速度達0.6～1.5g，主軸最高轉速達8 000～15 000 r/min，定位精度/重復定位精度——工作臺在1m以下為8μm/4μm，工作臺1m以上為10μm/5μm，主軸普遍應用電主軸，進給運動普遍采用直線電動機，同時普遍運用三坐標模塊化和箱中箱結構，機床非常簡約，外購件比例增加，交貨期大大縮短。為此，國產高速加工中心要達到如CINCINNTILAMB公司的HPC80hp加工中心、CROSS HULLER公司的“啄木烏”加工中心、以及MAZAK公司新一代UH“瘦身”型加工中心的先進水平是柔性加工自動線的發展趨勢。 自動線的輸送及輔助設備同樣有技術問題要解決。 要實現敏捷柔性自動線，必須解決高速桁架機械手關鍵技術： 1）桁架機械手的快速運動單元制造技術。實現高速、高效、高精度的搬運功能，其傳 輸單元及支撐單元必須在高速運動載荷情況下，有足夠的剛度及強度。 2）桁架機械手的快速運動單元高速、高精度控制技術。快速運動單元高速、高精度控制主要表現為伺服電動機高響應、高剛度及高精度的控制技術。在高速搬運過程中要求運動部件在極短的時間內到達給定的速度并能在高速行程中瞬間停準。 3）快速物流單元與加工中心協調控制技術。對于自動線中的加工設備之間進行物料運輸，桁架機械手與加工設備之間存在嚴格的物流分配控制。 現階段一定要緊緊抓住汽車產業大發展的戰略發展機遇，加速汽車制造技術及裝備創新體系建設，國內機床制造商要真正樹立以用戶為中心的市場持續改進的思想，我國的汽車發動機缸體缸蓋自動線技術和水平趕超先進發達國家就指日可待了。
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