CLG856H前車架銑鉆專機柔性化改造

覃國偉，張劍，黃河杰

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西柳州545007）

綠色裝備技術

CLG856H前車架銑鉆專機柔性化改造

覃國偉，張劍，黃河杰

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西柳州545007）

針對前車架銑鉆專機加工零件品種單一的問題，利用柔性化生產理念，對銑鉆專機進行多元化改造，使其滿足不同產品的加工需求，以達到提高生產效率，提高設備使用率，提高產品質量的目的，降低車間運營成本，獲取最大利潤，提高市場競爭力。

前車架；銑鉆專機；柔性化

柔性生產的概念，是1965年，英國的Molins公司首次提出的，它是在柔性制造的基礎上，為適應市場需求多變和市場競爭激烈而產生的市場導向型的按需生產的先進生產方式，其優點是增強制造企業的靈活性和應變能力，縮短產品生產周期，提高設備利用率和員工勞動生產率，改善產品質量，因此，是一種具有旺盛需求和強大生命力的生產模式［1］。

面對日益激烈的市場競爭，只有不斷提升企業競爭優勢，降低運營成本，方能在行業內屹立不倒。運用柔性化理念對現有設備進行多元化的改造，使其滿足不同型號產品的加工需求，從而大大的降低了設備采購成本，提高了設備的使用率。

1　柔性化改造背景

為適應市場需求，保證裝載機產品在國內行業的絕對領先地位，股份公司于2014年正式發布全新CLG856H（以下簡稱856H）輪式裝載機。856H裝載機的成功上市，標志著柳工的設計研發、工藝制造和質量管理都達到了新的頂點。

全新推出的856H裝載機，相比傳統CLG856（以下簡稱50G）裝載機，不論在外觀視覺、綜合使用性能還是燃油經濟性上，均有重大提升，這些得到了客戶及同行業的充分肯定。在未來2～3年時間內，856H將逐步替代50G，繼續領跑柳工裝載機在行業的領先地位。這一現狀，決定了在相當一段時間內，856H和50G必須同時存在。856H前車架，其結構形式較傳統50G機型有著較大的變化，導致原有50G橋搭銑鉆專機無法加工856H前車架，基于現狀和856H未來市場的定位，必須對50G銑鉆專機進行改造，使得其在加工原有產品不變的情況下，兼容加工856H前車架。

2　柔性化改造要點

通過三維軟件放樣對比，同時查閱銑鉆專機相關設備資料和現場測量，小組團隊明確了以下改造要點：

（1）銑鉆專機鉸接定位底座改造；

（2）工件定位點改造；

（3）刀具更換；

（4）銑鉆專機電器系統和PLC控制系統改造。

3　柔性化實施

3.1上鉸接定位底座改造

與傳統50G前車架相比，856H前車架上鉸接由單板形式變為雙板形式，經放樣確認，增加的鉸接板會與上鉸接定位底座發生干涉，如圖1、圖2所示。

圖1　干涉部分三維模擬

圖2　干涉部分實物展示

在保證定位座整體強度滿足要求的情況下，需要對底座干涉部分進行割除。強度驗算過程如下：

（1）U形定位座面積S=80×200=16 000 mm2=0.016 m2

（2）查閱專機設備出廠資料可知，液壓缸壓夾緊力F=65 000 N

（3）底座材質為HT150，改造后壁厚約20 mm，查閱設計手冊，σb=145 MPa，σ=F/S=65 000/0.016 =4.06 MPa＜σb，驗證改造后壁厚20 mm時，強度滿足要求。

由于底座為鑄鐵件，無法直接用火焰進行切割，需要整體拆下，利用雙面鏜進行銑加工。改造前后對比圖如圖3、圖4所示。

圖3　改造前

圖4　改造后

3.2工件定位點改造

由于車架鉸接板由單板變為雙板，鉸接孔大小也發生了變化，同時為了兼顧原有車架的加工，故上鉸接U形定位座與銷軸配合部位的尺寸不能發生變化，轉而需要重新設計與之匹配的鉸接定位銷軸。為了降低員工勞動強度，方便員工拿取，銷軸必須重量輕，如圖5所示。

圖5　上鉸接定位銷軸

銷軸亮點：

（1）銷軸定位部分為45#一體車削成型，中空管狀結構，壁厚8.5～10.4 mm，兩端分別內襯端蓋和把柄，技能降低整體重量，又能保證抗壓強度；

（2）手持把柄部分滾花設計，防止滑落。

在銑鉆專機工作底平臺新增兩處可調定位點，兼顧了新舊前車架均可以裝夾定位，如圖6、圖7所示。

圖6　新增平面定位點

圖7　新增平面定位點

3.3刀具更換

由于856H前車架橋搭子銑面內邊寬度尺寸較50G窄65 mm，銑鉆專機兩銑頭主軸在寬度方向上無法調整，導致原有銑刀盤無法覆蓋856H前車架的橋搭面，通過小組討論，一致建議把2-φ250銑刀盤換為2-φ315銑刀盤，同時為了降低后續對PLC改造的難度，決定保持銑刀盤厚度尺寸不變，如圖8所示。

圖8　更換為φ315銑刀盤

通過適當磨削，調整鉆橋安裝孔4-φ29錐柄麻花鉆的長度，保持第一支和第三支鉆頭長度基本一致，第二和第四支鉆頭長度基本一致，如此配置的鉆頭長度使得鉆孔先后順序有細微差異，保證了鉆孔時工件的平穩，防止專機瞬間受力過大，降低對設備的損害。

3.4銑鉆專機電器系統和PLC控制系統改造

為最大限度的降低電器的改造難度和改造費用，采納了專家團隊的建議：不單獨增加PLC硬件控制器，控制存儲器有兩套控制系統，一套為原50G加工程序，新增856H前車架銑鉆程序，兩者通過物理開關進行切換。該改造方案大大降低了改造難度，只需重新編寫一套856H加工程序和連接切換開關即可實現。

4　柔性化改造效果和效益

通過對50G前車架銑鉆專機的改造，實現了在加工原有50G前車架的基礎上，可以兼容加工856H新產品，并取得了很大的經濟效益。

（1）提升加工效率

單件銑橋搭面和鉆橋搭孔加工工時由原工藝的122 min，降低至59 min，單件節約了63 min，加工效率提升了51.6%，虛線框1部分為原工藝設備加工時間，見圖9，虛線框2部分為用50G銑鉆專機加工時間，如圖10所示。

圖9　原有加工工藝流程

圖10　改進后的加工工藝流程

專機柔性化的改造成功，大大降低了車架的加工時間，提升生產效率效益=（改造前單件加工工時-改造后單件加工工時）×工繳費×年生產臺量-改造費用/14 =（122-59）×57.48/60×550-2500/14=33 016.13元/年。

（2）降低質量內反饋率

原有加工工藝決定了橋搭孔安裝尺寸由操作者移動坐標完成，這一加工方式不可避免的存在錯誤，從2014年7月試制至2014年10月小批量時間段，總裝已反饋兩臺次856H前車架橋孔孔偏（事后調查均是由加工坐標輸入錯誤導致），反饋率達1.67%；改用銑鉆專機加工后，這一孔偏的質量反饋得以徹底解決。

質量提升效益=（改造前質量反饋率-改造后質量反饋率）×返修工時×年生產臺量×工繳費=（1.67% -0）×3×550×57.48=1583.9元/年。

（3）降低員工勞動強度

856H前車架改用銑鉆專機加工后，員工加工車架時不用搬動沉重的銑刀盤。按每班加工4臺車架計算，每天可取消4次彎腰搬運過程，極大地降低了搬運砸傷風險，同時勞動強度也大大降低。

（4）從投資角度，新購一臺856H前車架銑鉆專機需要750 000元，而改造費用為2 500元，節約747 500元。

綜合上述幾點，改造專機的直接經濟效益=提升生產效率效益+質量提升效益=33016.13+1 583.9 =34 600.03元/年。

5　結束語

面對今后市場產品需求的多元化，勢必會有變換多樣的新產品，對工裝和設備的兼容性提出了很高的要求。本次設備柔性化改造效益良好，生產效率和加工產品質量都得到顯著提高，而且還大大降低了員工勞動強度。日后新產品試制到批量產品生產中對工裝設備的需求，可以優先考慮利用現有設備進行兼容柔性化改造。該改造思路和改造方法及后續改造論證，已經推廣至結構件廠后車架鏜銑專機。

［1］遇立基.柔性制造技術［J］.金屬加工：冷加工，1999，（3）：35-38.

856 Front Frame Milling Machine Flexible Transformation

QIN Guo-wei，ZHANG Jian，HUANG He-jie
（Guangxi Liugong Machinery Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Aiming at the problem that the single machine tool machining parts of the front frame，the flexible production concept is used to carry out a variety of milling machine to meet the requirements of different products to improve production efficiency，improve the efficiency of production，improve the quality of the product，reduce the cost of the workshop，obtain the maximum profit and improve the market competitiveness.

front frame；boring machine；flexible

TH123

B

1672-545X（2016）08-0234-04

2016-05-10

覃國偉（1987-），男，廣西柳州人，本科，助理工程師，主要從事新產品結構件工藝工作。