進口連桿專用拉床國產化替代應用研究

倪獻峰 耿志民 馬志強

摘 要：進口組合連桿拉床采用雙床身、雙溜板，360度回轉工作臺的結構，刀座上裝有54把各種型號拉刀，一次行程可完成連桿9個外形面、切斷、剖分面加工、鍵槽加工等多個加工內容，相當于一臺拉削加工中心，設備制造難度奇高，通過研究，采用國產化設備予以替代，滿足工藝要求。

關鍵詞：連桿；專用拉床；國產化；替代

中圖分類號：TG376 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0070-01

1 問題提出

我公司機加車間有一臺從德國進口的某品牌專用雙溜板拉床，是1986年投入使用，該設備制造先進，布局合理、工藝先進，可同時完成連桿9個外形面、切斷、拉鍵槽、拉剖分面等多個加工內容，加工效率高，拉削出的鍵槽公差等級為3級，加工尺寸穩定，一致性較好。其加工能力是十幾臺銑床加工的總和，質量穩定、一致性好，如分解加工，需要十幾臺銑床和相應多的操作人員才能完成，可以節省大量的人力、物力。

但該設備經過20多年的連續超負荷使用，設備性能、加工精度已經出現了明顯的下降，存在：加工出的零件質量難以滿足精度要求，設備故障率明顯上升，加工過程中振動大、刀具消耗、油料消耗異常增加等許多問題。另外，該設備的節拍也不能滿足后面工序需求，還有該設備加工品種較單一，一些新產品連桿需靠外委加工，并且，隨著公司新工業園的開工建設，連桿的數量和品種會進一步增多，這種矛盾會更加突出，所以急需采用新的加工方案或采購新設備，來緩解該矛盾。該設備已經成了制約機加車間生產線生產的瓶頸工序。但若采購新設備，存在國外同類設備報價太高，投資大；而國內拉床制造廠報價雖然比進口的低，但缺乏制造同類設備經驗的矛盾。若想國產化應用成功，必須在加工工藝上進行創新，想辦法降低拉床的制造難度。所以，準備通過研究攻關，想辦法通過創新，簡化設備結構，實現國產化替代。

2 國內外技術和制造能力分析

通過多方調研，我們對國內幾家拉床制造商進行了調研和交流，我們綜合考慮國產拉床廠家設備制造能力、成功案例，并結合我們公司加工工藝、生產場地等現狀，進行調研分析，對收集來的資料論證后認為，若想實現連桿專用拉床國產化替代，需解決以下難點問題：

（1）國內廠家模仿生產垂直布置雙滑臺拉床的風險太大；（2）工作臺360度回轉引起的液壓軟管、線路纏繞問題；（3）重復定位誤差問題；（4）對中裝置替代問題；（5）夾具結構、形式復雜問題。

3 解決問題初步思路

針對國內廠家模仿生產垂直布置雙滑臺拉床的風險太大問題采取解決的思路：通過工藝優化，在不增加其它設備的前提下，調整工序內容，減少拉刀數量，設計方案用單滑臺拉床替代進口品牌雙滑臺拉床，降低設備制造難度，具體為：

（1）調整減少毛坯外形面余量 。三個定位凸臺余量分別減少1.5mm，小頭去重面直接鍛造到最小尺寸，取消連桿小頭側定位面、端定位面、小頭去重面的粗精拉內容，定位面到小頭孔中心的尺寸調整到前面15序拉削定位面和25序鏜小頭孔保證。（2）連桿40序加工前大頭孔為橢圓。取消原30序連桿拉斷前兩次定位裝夾，分別鏜上下半圓孔工序內容，改為連桿拉斷后，連桿蓋、體合裝，一次安裝鏜孔，利用原30序組合鏜床，在不增加設備的前提下，用鏜連桿大頭孔工藝替代原拉削蓋體上下半圓弧工藝。

經與毛坯制造商進行充分交流后，認為可以將連桿毛坯小頭去重臺面尺寸在鍛造時直接控制到最小值，取消該部位拉削內容，同時取消相應的加工刀具，該部分加工內容可不在拉床上加工，直接在連桿分組時，在去重機上加工。取消連桿小頭側定位面、端定位面、小頭去重面的粗、精拉削內容，將該部分加工內容分解，定位面到小頭孔中心的尺寸調整到前面15序拉削定位面和25序鏜小頭孔保證。取消原30序連桿拉斷前兩次定位裝夾，分別鏜上下半圓孔工序內容，改為連桿拉斷后，連桿蓋、體合裝，一次安裝鏜孔，用粗精鏜連桿大頭孔工藝替代原拉削工藝，同時把一些新刀具和新技術可以應用到連桿的加工中，從而起到簡化連桿線加工工藝、降低生產成本和提高生產效率的作用，為驗證該工藝，我們專門設計了4根刀桿，安裝到車間原有的四軸鏜床上進行了加工驗證，效果良好。通過以上調整，需要的拉刀數量可從54把降到37把，并且拉削力最大的拉削連桿上下半圓弧的4把直徑φ73的圓拉刀也予以取消，拉削力也降低了一半以上，使單滑臺替代成為可能。

3.1 液壓軟管、線路隨夾具回轉過程中纏繞問題解決

國外拉床工作臺下面采用油路分配器，使工作臺與夾具的液壓管路系統集成化，夾具上沒有外連油管，回轉工作臺工作時，連續同向旋轉，存在液壓管路纏繞的影響，這種形式制造難度較大，后期維修也較麻煩，所以通過反復論證，考慮將設備工作臺360度連續回轉改為90度正反轉，不但可以有效解決液壓管路纏繞的問題，還可以解決加工節拍問題。

3.2 重復定位誤差問題的解決（拉床切斷連桿體）

進口設備零件一次定位，夾具隨工作臺360度旋轉，在兩個溜板工作下實現連桿的半切開和完全切開，定位誤差小。而采用單溜板結構，因考慮設備行程和換刀因素，零件需兩次定位，存在重復定位。半切開與全切開采用兩次定位，兩次定位方式相同，存在重復定位誤差，加工精度低，容易造成全切時打刀。解決思路如下：

切開定位：連桿半、全切開原采用連桿端面“F”、大頭孔中圓、小頭孔定位，建議改為連桿端面“F”、大頭側定位、小頭孔定位，大頭側定位面在半切開時與半切開槽同時拉削，相對位置準確，在全切開連桿時采用此面定位，可減少定位誤差，避免打刀。

3.3 對中裝置問題解決的思路

改變連桿蓋、體對中推靠裝置形式。連桿蓋拉鍵槽和剖分面時，原采用：端面、螺栓座面和蓋內孔半圓定位，需要在設備上加對中推靠裝置，結構復雜，新設備采用端面、螺栓座面和打字面定位，蓋體推靠裝置隨夾具旋轉。

3.4 夾具結構、形式復雜問題

進口某品牌拉床采用兩套夾具，每套夾具上有四個工位，不同工位間相互位置關聯性很強，兩套夾具間的相互位置精度也存在關聯性，精度的保證、調整難度大，不同夾具間的尺寸一致性調整非常繁瑣，對夾具的設計、制造，零部件的加工、裝配精度要求非常高。而國產替代方案思路為采用一套夾具，不存在兩套夾具間的相互位置關聯，消除了使用兩套夾具加工精度一致性調整的難度。

4 實施效果

針對以上研究思路，逐條進行了論證，認為方案可行性較強，我們和國內某設備制造商進行合作，采用單滑臺替代了進口品牌拉床的雙滑臺，設備工作臺360度回轉改為90度正反轉，取消了對中、推靠裝置，一套夾具替代兩套夾具，拉床的制造難度大大降低，最終實現了國產化替代。目前，設備已按照原思路要求制造、安裝完畢，加工精度滿足工藝要求，現已用于生產。另外，部分成果，也應用到了原進口品牌拉床上，實現了刀具簡化，設備拉削振動減小，有效延長了該設備的使用壽命。

5 經濟效益分析

國產設備價格僅為國外進口同類設備的十分之一，某進口品牌拉床在1985年采購時，就需要人民幣約1000多萬元左右。

該設備因為刀具簡化，刀具數量減少了17把（價值15000元/套），每月使用一套計算，每年可節約刀具費用180000元。

6 進口拉床國產化替代應用結論

通過研究使進口組合拉床得到成功的國產化替代應用，截止目前，國產化設備已加工連桿50萬支左右，設備的節拍、精度、安全性、操作方便性等各項指標均達到或超過進口的某品牌拉床。另外，替代方案的部分成果，也應用到了進口拉床上，取消了拉削上下半圓等內容，實現了刀具簡化，拉削振動減小，改善了設備的加工狀況。產生了可觀的經濟效益，同時國產拉床還具備調整維護簡單等國外設備不可比擬的優點，該設備和技術不但解決了生產線的瓶頸問題，節約了資金，同時吸收了進口設備制造的先進理念，為我們和設備制造商積累了大量的寶貴經驗，它的推廣應用必將對我們的加工工藝、設備制造水平提升具有非常積極的作用。