大型铸件加工效率问题探讨.docx

大型铸件加工效率问题探讨 张艳华+王大宇+董汉伟摘 要：一些设备中大型铸件加工量大，生产周期长，影响整机交货周期，成为生产瓶颈该文利用工序分析法对其生产工艺进行分析，将产品工艺路线中的镗削工序拆分为粗镗、半精镗、精镗三个小工序，并采用流水式分设备模式生产，辅以一种高刚性夹具减少工件装夹与找正时间，可以将产品的生产周期由7 d降为3 d，满足产品交货期要求关键词：大型铸件 加工效率 工序分析 高刚性夹具：TG24 ：A ：1674-098X（2014）06（b）-0052-01随着社会的发展与科学技术的进步，客户对于产品的交付速度提出较高要求复杂铸件作为设备的主要构件，属于大型铸件，其加工量大，生产周期长，影响整机交货周期，成为生产瓶颈本文主要以大型铸件的加工问题为切入点，利用工序分析法对生产工艺进行分析，优化工艺方案，探讨缩短其生产周期的方法1 产品工艺及特点1.1 产品特点铸件毛坯重量达9 t，外形尺寸3.3 m1.5 m1 m，示意图见图1加工内容包括六轴孔和七级减速结构零件外形无可用加工基准，需划线并焊接基准块，人工制作加工基准1.2 工艺路线该零件的主要加工路线为：划线→镗削→钻→转序，各工序对应加工设备及工时见表1。

根据整机产品生产周期要求，该零件的交付周期为3.5 d从表1中各工序所需工时来看，时间最长的一道工序为镗削工序，加工周期为8260 min（约7 d）即使按照工序划分进行流水线式储备生产，由于其生产节拍中镗削工序耗时较长，导致整机生产周期至少为7 d，镗削工序成为影响交货期的瓶颈工序2 方案探索与设计为满足3.5 d/件的交货周期，要求整个工序的生产节拍少于3.5 d然而现有生产节拍为7 d，生产现状与目标周期差异较大，通过效率提升、刀具改善等方法无法解决初步解决方案是对瓶颈工序进一步拆分，将一道大工序分解为若干个小工序，由不同机床分别完成相应小工序的加工任务，使产品流起来；减少瓶颈工序的作业时间，达到各工序间基本均衡的目的，最终使得生产节拍满足交货期要求基于以上原则，对镗削工序进行拆分经过仔细分析产品图纸后，将上述镗削工序拆分为粗镗、半精镗、精镗三个小工序经过现场试制，各工序的生产节拍均低于交货期要求的4200 min，因此采用流水式分设备生产模式可以解决生产瓶颈问题拆分后各工序对应加工设备及工时情况见表23 问题分析与处理3.1 问题上述方案虽然解决了生产瓶颈问题，但工序拆分后的三道工序的工时总和为10290 min，高于拆分前的8260 min，导致工时成本增加了21%，影响产品利润。

3.2 解决措施经过对现场加工过程进行分析，发现零件的纯加工作业时间与改善前基本持平（切削量与切削参数没有变化），但每次转换设备时产生了大量装夹与找正时间，尤其是半精加工到精加工的转换过程针对此问题，在对产品工艺特性进行分析后，设计了一款高刚性夹具该高刚性夹具基本原理是将零件固定在夹具上，利用特殊设计的定位装置，实现每次工序转换时零件与夹具一起转移，到下工序时仅需对夹具上的定位装置校正坐标原点后即可进行加工4 夹具设计与验证4.1 夹具设计高刚性夹具设计如图2所示夹具夹紧过程采用手动操作，辅助支撑采用液压控制定位销经过渗碳处理，渗层深度0.8～1.2 mm，硬度HRC58～62，确保其具有一定的精度维持能力；支撑块经淬火处理，硬度HRC58～62；吊钩用于夹具转运装夹工件时利用工件上已加工完成的底面及两个侧面与夹具匹配找正，然后将工件上预先加工的工艺孔套入夹具体的定位销，实现最终定位装夹时工件相关平面及工艺孔的位置精度是定位准确的前提装夹完成后采用机械夹紧与液压夹紧相结合的方式进行夹紧固定，紧固过程方便快速设备转换需要对刀时，通过设置在夹具上表面上的对刀点实现快速找正4.2 效果验证工件利用高刚性夹具进行固定，并通过拆分后的工序路线进行加工。

实践证明可以显著降低工件的装夹与找正时间，提升工作效率，改进后各工序对应加工设备及工时情况见表3镗削工序总工时比改善前降低13.3%，达到了降低制造成本的目的改善后工件的生产周期约为3 d，满足了3.5 件/d的生产周期要求5 结语针对产品交货周期问题的解决方案为：①将产品工艺路线中的镗削工序拆分为粗镗、半精镗、精镗三个小工序；②采用流水式分设备模式生产；③设计了一种高刚性夹具，减少工件装夹与找正时间经过以上三点改进，使产品的生产周期由7 天降为3 天，满足产品交货期要求参考文献[1] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002.[2] 李超.采煤机摇臂加工设备的柔性选择[J].金属加工（冷加工），2013（8）：25-26.[3] 蔡学良，董汉伟.焊接组对工装的研究与设计[J].煤矿机械，2012（6）.endprint摘 要：一些设备中大型铸件加工量大，生产周期长，影响整机交货周期，成为生产瓶颈该文利用工序分析法对其生产工艺进行分析，将产品工艺路线中的镗削工序拆分为粗镗、半精镗、精镗三个小工序，并采用流水式分设备模式生产，辅以一种高刚性夹具减少工件装夹与找正时间，可以将产品的生产周期由7 d降为3 d，满足产品交货期要求。

关键词：大型铸件 加工效率 工序分析 高刚性夹具：TG24 ：A ：1674-098X（2014）06（b）-0052-01随着社会的发展与科学技术的进步，客户对于产品的交付速度提出较高要求复杂铸件作为设备的主要构件，属于大型铸件，其加工量大，生产周期长，影响整机交货周期，成为生产瓶颈本文主要以大型铸件的加工问题为切入点，利用工序分析法对生产工艺进行分析，优化工艺方案，探讨缩短其生产周期的方法1 产品工艺及特点1.1 产品特点铸件毛坯重量达9 t，外形尺寸3.3 m1.5 m1 m，示意图见图1加工内容包括六轴孔和七级减速结构零件外形无可用加工基准，需划线并焊接基准块，人工制作加工基准1.2 工艺路线该零件的主要加工路线为：划线→镗削→钻→转序，各工序对应加工设备及工时见表1根据整机产品生产周期要求，该零件的交付周期为3.5 d从表1中各工序所需工时来看，时间最长的一道工序为镗削工序，加工周期为8260 min（约7 d）即使按照工序划分进行流水线式储备生产，由于其生产节拍中镗削工序耗时较长，导致整机生产周期至少为7 d，镗削工序成为影响交货期的瓶颈工序2 方案探索与设计为满足3.5 d/件的交货周期，要求整个工序的生产节拍少于3.5 d。

然而现有生产节拍为7 d，生产现状与目标周期差异较大，通过效率提升、刀具改善等方法无法解决初步解决方案是对瓶颈工序进一步拆分，将一道大工序分解为若干个小工序，由不同机床分别完成相应小工序的加工任务，使产品流起来；减少瓶颈工序的作业时间，达到各工序间基本均衡的目的，最终使得生产节拍满足交货期要求基于以上原则，对镗削工序进行拆分经过仔细分析产品图纸后，将上述镗削工序拆分为粗镗、半精镗、精镗三个小工序经过现场试制，各工序的生产节拍均低于交货期要求的4200 min，因此采用流水式分设备生产模式可以解决生产瓶颈问题拆分后各工序对应加工设备及工时情况见表23 问题分析与处理3.1 问题上述方案虽然解决了生产瓶颈问题，但工序拆分后的三道工序的工时总和为10290 min，高于拆分前的8260 min，导致工时成本增加了21%，影响产品利润3.2 解决措施经过对现场加工过程进行分析，发现零件的纯加工作业时间与改善前基本持平（切削量与切削参数没有变化），但每次转换设备时产生了大量装夹与找正时间，尤其是半精加工到精加工的转换过程针对此问题，在对产品工艺特性进行分析后，设计了一款高刚性夹具该高刚性夹具基本原理是将零件固定在夹具上，利用特殊设计的定位装置，实现每次工序转换时零件与夹具一起转移，到下工序时仅需对夹具上的定位装置校正坐标原点后即可进行加工。

4 夹具设计与验证4.1 夹具设计高刚性夹具设计如图2所示夹具夹紧过程采用手动操作，辅助支撑采用液压控制定位销经过渗碳处理，渗层深度0.8～1.2 mm，硬度HRC58～62，确保其具有一定的精度维持能力；支撑块经淬火处理，硬度HRC58～62；吊钩用于夹具转运装夹工件时利用工件上已加工完成的底面及两个侧面与夹具匹配找正，然后将工件上预先加工的工艺孔套入夹具体的定位销，实现最终定位装夹时工件相关平面及工艺孔的位置精度是定位准确的前提装夹完成后采用机械夹紧与液压夹紧相结合的方式进行夹紧固定，紧固过程方便快速设备转换需要对刀时，通过设置在夹具上表面上的对刀点实现快速找正4.2 效果验证工件利用高刚性夹具进行固定，并通过拆分后的工序路线进行加工实践证明可以显著降低工件的装夹与找正时间，提升工作效率，改进后各工序对应加工设备及工时情况见表3镗削工序总工时比改善前降低13.3%，达到了降低制造成本的目的改善后工件的生产周期约为3 d，满足了3.5 件/d的生产周期要求5 结语针对产品交货周期问题的解决方案为：①将产品工艺路线中的镗削工序拆分为粗镗、半精镗、精镗三个小工序；②采用流水式分设备模式生产；③设计了一种高刚性夹具，减少工件装夹与找正时间。

经过以上三点改进，使产品的生产周期由7 天降为3 天，满足产品交货期要求参考文献[1] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002.[2] 李超.采煤机摇臂加工设备的柔性选择[J].金属加工（冷加工），2013（8）：25-26.[3] 蔡学良，董汉伟.焊接组对工装的研究与设计[J].煤矿机械，2012（6）.endprint摘 要：一些设备中大型铸件加工量大，生产周期长，影响整机交货周期，成为生产瓶颈该文利用工序分析法对其生产工艺进行分析，将产品工艺路线中的镗削工序拆分为粗镗、半精镗、精镗三个小工序，并采用流水式分设备模式生产，辅以一种高刚性夹具减少工件装夹与找正时间，可以将产品的生产周期由7 d降为3 d，满足产品交货期要求关键词：大型铸件 加工效率 工序分析 高刚性夹具：TG24 ：A ：1674-098X（2014）06（b）-0052-01随着社会的发展与科学技术的进步，客户对于产品的交付速度提出较高要求复杂铸件作为设备的主要构件，属于大型铸件，其加工量大，生产周期长，影响整机交货周期，成为生产瓶颈本文主要以大型铸件的加工问题为切入点，利用工序分析法对生产工艺进行分析，优化工艺方案，探讨缩短其生产周期的方法。

1 产品工艺及特点1.1 产品特点铸件毛坯重量达9 t，外形尺寸3.3 m1.5 m1 m，示意图见图1加工内容包括六轴孔和七级减速结构零件外形无可用加工基准，需划线并焊接基准块，人工制作加工基准1.2 工艺路线该零件的主要加工路线为：划线→镗削→钻→转序，各工序对应加工设备及工时见表1根据整机产品生产周期要求，该零件的交付周期为3.5 d从表1中各工序所需工时来看，时间最长的一道工序为镗削工序，加工周期为8260 min（约7 d）即使按照工序划分进行流水线式储备生产，由于其生产节拍中镗削工序耗时较长，导致整机生产周期至少为7 d，镗削工序成为影响交货期的瓶颈工序2 方案探索与设计为满足3.5 d/件的交货周期，要求整个工序的生产节拍少于3.5 d然而现有生产节拍为7 d，生产现状与目标周期差异较大，通过效率提升、刀具改善等方法无法解决初步解决方案是对瓶颈工序进一步拆分，将一道大工序分解为若干个小工序，由不同机床分别完成相应小工序的加工任务，使产品流起来；减少瓶颈工序的作业时间，达到各工序间基本均衡的目的，最终。