工程機(jī)械變速箱體零件自動(dòng)生產(chǎn)線的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1、工程機(jī)械變速箱體自動(dòng)生產(chǎn)線的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1 概述十幾年前，中國(guó)工程機(jī)械市場(chǎng)是小松、卡特彼勒、日立建機(jī)、利勃海爾這些國(guó)際品牌的天下。它們占據(jù)了90%的市場(chǎng)份額。但是近10年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，全國(guó)各地大興基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是一批國(guó)家重點(diǎn)大型基建項(xiàng)目的陸續(xù)上馬，帶動(dòng)整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)迅猛發(fā)展。據(jù)中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2011年1-6月，全國(guó)工程機(jī)械行業(yè)主要產(chǎn)品銷售同比增長(zhǎng)28.9%，銷售收入同比增長(zhǎng)41.4%，工程機(jī)械重點(diǎn)聯(lián)系的11家企業(yè)集團(tuán)完成銷售收入1966億元，同比增長(zhǎng)41.46%1。中國(guó)本土的企業(yè)不但分食了外資企業(yè)在中國(guó)的市場(chǎng)，還雄心勃勃地向全球市場(chǎng)發(fā)起進(jìn)攻。當(dāng)然，作為工

2、程機(jī)械行業(yè)主要機(jī)種-裝載機(jī)也不例外。隨著裝載機(jī)市場(chǎng)生產(chǎn)總量的猛增，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，越來越低，但用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求并沒有隨著其價(jià)格的下降而降低，相反對(duì)質(zhì)量的要求卻在不斷地提高。作為工程機(jī)械的關(guān)鍵部件之一-變速箱，它的質(zhì)量和制造水平就顯得尤為重要。因此，目前國(guó)內(nèi)幾家大的裝載機(jī)制造廠家如柳工、徐工、臨工、廈工均先后將箱體技改規(guī)劃作為近期的技改重頭戲，成立變速箱制造分廠，增加變速箱的產(chǎn)量，以實(shí)現(xiàn)變速箱的完全自制配套，以實(shí)現(xiàn)提高質(zhì)量、降低成本雙收益。雖然這幾年很多企業(yè)乘勢(shì)而上，加大技術(shù)改造力度，引進(jìn)了一些先進(jìn)設(shè)備特別是關(guān)鍵設(shè)備，但原有基礎(chǔ)薄弱，現(xiàn)有的裝備水平離國(guó)外企業(yè)有不小差距，特別是試驗(yàn)設(shè)備差距

3、較大，國(guó)內(nèi)的設(shè)備、裝備和加工技術(shù)仍然落后國(guó)外2。與此同時(shí)，外資企業(yè)大量進(jìn)入中國(guó)，搶灘中國(guó)市場(chǎng)。較早的1995年由廣西柳工機(jī)械股份有限公司與德國(guó)采埃孚(zf)集團(tuán)股份公司共同投資建立的生產(chǎn)工程機(jī)械傳動(dòng)部件的合資企業(yè)；2003年dana公司在無錫建立了中國(guó)制造基地，生產(chǎn)高檔變速箱以及驅(qū)動(dòng)橋；意大利carraro公司也在青島投資設(shè)廠，主要以工程機(jī)械中高檔的驅(qū)動(dòng)橋?yàn)橹?；主機(jī)廠卡特并購(gòu)山工；沃爾沃并購(gòu)臨工等等2。這將對(duì)工程機(jī)械傳動(dòng)零部件的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。2 國(guó)內(nèi)工程機(jī)械變速箱自動(dòng)生產(chǎn)線現(xiàn)狀目前，同行業(yè)各廠家都比較重視變速箱的生產(chǎn)投入，徐工、柳工、廈工、臨工均已先后建成獨(dú)立的橋箱分廠,年生產(chǎn)能力均可實(shí)現(xiàn)

4、10000臺(tái)左右。下面介紹國(guó)內(nèi)各廠家的具體生產(chǎn)情況： 圖1 工程機(jī)械變速箱體零件圖上海龍工3：上海龍工是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)裝載機(jī)主要廠家中唯一的一家民營(yíng)企業(yè)，因其資金較為雄厚，分別于04年初投入較大的資金建成箱體加工分廠：龍工（上海）橋箱有限公司。該箱體分廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為月產(chǎn)1000臺(tái)套。該箱體分廠機(jī)加工部份是一條柔性加工中心生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線包括9臺(tái)臥式加工中心、10余臺(tái)數(shù)控車床和2臺(tái)鉆床，該生產(chǎn)線完成除齒輪件以外所有零部件的精加工。毛坯加工和粗加工均采取外部協(xié)作的生產(chǎn)組織形式。齒輪件成品采購(gòu)進(jìn)廠后直接進(jìn)行裝配。該箱體分廠的變速箱的裝配大致過程為：零部件清洗-部裝-總裝磨合試驗(yàn)噴漆-轉(zhuǎn)整機(jī)裝配?？傃b線采

5、用的是地面回線流水裝配線的形式，部裝區(qū)域相對(duì)獨(dú)立。箱體裝配后經(jīng)過短時(shí)間的磨合后進(jìn)行噴漆。龍工的變速箱裝配生產(chǎn)上總裝、部裝、噴漆均為較先進(jìn)的流水線，生產(chǎn)效率較高，但其部裝線與總裝線相對(duì)獨(dú)立，增加了周轉(zhuǎn)的次數(shù)，對(duì)質(zhì)量和效率都有一定的影響。龍工目前的這種箱體生產(chǎn)方案，雖然具有加工精度高、生產(chǎn)柔性大的優(yōu)點(diǎn),但技改資金投入較大，運(yùn)作成本較高,且生產(chǎn)效率偏低。廈門工程機(jī)械廠：廈工已于03年完成變速箱分廠的技改增量規(guī)劃工作并正式投產(chǎn)，技改后的變速箱分廠的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為月產(chǎn)800臺(tái)套，但由于技改規(guī)劃中存在一些問題，目前箱的生產(chǎn)能力為月產(chǎn)500600臺(tái)套左右。該箱體分廠機(jī)加工部份相對(duì)較為傳統(tǒng)，缺乏新意，機(jī)加工設(shè)

6、備大部份是龍門銑、立車、鏜床等通用機(jī)床。完成從劃線開始粗、精加工全部加工內(nèi)容，毛坯采取外部協(xié)作的生產(chǎn)組織形式，總廠下設(shè)專門的齒輪分廠為其配套加工齒輪件。該箱體分廠的變速箱的裝配大致過程為：零部件清洗-部裝-總裝磨合組裝三組合轉(zhuǎn)整機(jī)裝配?？傃b線采用的是單線流水線的形式，部裝線與總裝線并排布置。裝配后的箱體進(jìn)行磨合試驗(yàn)并配有所有數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測(cè)。其特點(diǎn)是磨合后的變速箱不噴漆，直接與變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)組裝成三組合后直接運(yùn)至整機(jī)裝配線。廈工目前的這種箱體生產(chǎn)方案，具有設(shè)備投資成本較低,生產(chǎn)較靈活的優(yōu)點(diǎn)，但加工精度不易保證，且生產(chǎn)效率較低3。廈工橋箱公司于09年組建了兩條新的箱體生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線采用柔性加工方

7、案，以加工中心為主，可實(shí)現(xiàn)多型號(hào)產(chǎn)品共線生產(chǎn)。新的生產(chǎn)線采用柔性加工方案，設(shè)備以加工中心為主，由于箱體有深孔和斜孔加工中心加工困難，該部分加工內(nèi)容由車間原有的搖臂鉆和萬向搖臂鉆承擔(dān)。箱體柔性生產(chǎn)線以進(jìn)口設(shè)備為主，線上單機(jī)生產(chǎn)人工上下料，液壓夾緊，自動(dòng)加工，工序問采用搖臂吊輸送。廈工箱體的柔性加工單元由一臺(tái)立式加工中心、一臺(tái)臥式加工中心、一臺(tái)龍門型立式加工中心組成，具體型號(hào)分別是福裕falcon3072vmc立式加工中心(以下簡(jiǎn)稱立加)，馬扎克fi-i8800臥式加工中心(以下簡(jiǎn)稱臥加)、臺(tái)灣亞威vp2012龍門型立式加工中心(以下簡(jiǎn)稱龍門立加)。目前，這條生產(chǎn)線已投入批量生產(chǎn)，加工產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定

8、，生產(chǎn)線順利通過了實(shí)際生產(chǎn)使用的考驗(yàn)，箱體柔性加工單元已成為廈工先進(jìn)加工線的成功案例4。柳州工程機(jī)械廠3:柳工裝載機(jī)的變速箱多年來一直是采取自制的方式，故其變速箱的裝配實(shí)力和質(zhì)量一直處于行業(yè)領(lǐng)先位置。該箱體分廠機(jī)加工部份是一條專機(jī)生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線除2臺(tái)立車是普通設(shè)備外，其它設(shè)備均為專用機(jī)床。該生產(chǎn)線完成從毛坯粗加工開始的全部機(jī)加工工序內(nèi)容，且配有專門的毛坯生產(chǎn)車間。該箱體分廠的變速箱的裝配大致過程為：零部件清洗-部裝-總裝磨合噴漆轉(zhuǎn)整機(jī)裝配。但柳工變速箱的裝配沒采用流水線形式，而是采用地?cái)偸降难b配臺(tái)架進(jìn)行裝配，部裝區(qū)域相對(duì)獨(dú)立，相對(duì)于裝配流水線這種裝配形相對(duì)效率偏低。柳工的這種生產(chǎn)組織方式，具

9、有加工精度高,生產(chǎn)效率高等較明顯的優(yōu)點(diǎn)，但專機(jī)生產(chǎn)線缺乏柔性，一旦產(chǎn)品改型，專機(jī)就必須改動(dòng)或作廢。柳工變速箱裝配線改造項(xiàng)目從2005年12月啟動(dòng)，歷時(shí)一年多總投資280萬元。該項(xiàng)目系統(tǒng)科學(xué)地運(yùn)用了裝配線設(shè)計(jì)的理論并有機(jī)結(jié)合了工業(yè)工程的知識(shí)， 同時(shí)吸收了國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)廠商的成功經(jīng)驗(yàn)，借鑒采用了一些先進(jìn)技術(shù)，如時(shí)間動(dòng)作研究、線平衡等等。裝配線模式充分體現(xiàn)了占地面積小、物流數(shù)量少時(shí)間短、生產(chǎn)管理容易、裝配現(xiàn)場(chǎng)整潔和投資少的優(yōu)點(diǎn)。為了體現(xiàn)改造的先進(jìn)性，裝配線還大量采用保證裝配質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度的先進(jìn)生產(chǎn)工藝及設(shè)備。裝配線投產(chǎn)后，日均衡一班制可裝配變速箱85臺(tái)，技術(shù)居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，接近國(guó)際

10、先進(jìn)水平5。臨沂工程機(jī)械廠3：目前臨工變速箱的生產(chǎn)能力較低，月產(chǎn)300臺(tái)左右，其箱體的加工設(shè)備也大多是龍門銑、立車、鏜床等通用機(jī)床。加工范圍包括從劃線開始的全部加工內(nèi)容。該箱體分廠的變速箱的裝配過程大致為：零部件清洗-部裝-總裝磨合噴漆三組合裝配轉(zhuǎn)整機(jī)裝配。相較與該廠的變速箱加工能力，其變速箱裝配能力較強(qiáng)，該廠的變速箱的總裝線是地下回線自動(dòng)流水線。部裝線與總裝線并排布置?？梢钥闯鲈搹S在變速箱裝配上已具備較強(qiáng)的實(shí)力，但在變速箱加工方面實(shí)力較差，生產(chǎn)能力較低，正是出于要改變這一現(xiàn)狀的考慮，該廠目前正在進(jìn)行技術(shù)改造，提高箱體加工方面的能力，并且該技改項(xiàng)目已進(jìn)入實(shí)際操作階段。杭州齒輪廠3：杭州齒輪廠是

11、變速箱的專業(yè)生產(chǎn)廠家，多年來徐工機(jī)械上一直配套杭齒的變速箱，但工程機(jī)械用變速箱并不是該廠的主要產(chǎn)品，（杭齒主要產(chǎn)品是船舶用變速箱）除齒輪件的加工能力較強(qiáng)外，用于工程機(jī)械變速箱加工的加工設(shè)備和加工能力都顯不足，除少數(shù)關(guān)鍵工序在加工中心上加工外，其余工序均在對(duì)銑、立車、搖臂鉆床等通用機(jī)床上加工。變速箱裝配采用環(huán)形裝配流水線的形式，但環(huán)形裝配流水線的使用狀況較差。裝配后有相應(yīng)的磨合和噴漆工序。杭齒的這種生產(chǎn)組織方式，決定了其工程機(jī)械變速箱的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)能力都不太理想。3 國(guó)外工程機(jī)械變速箱自動(dòng)生產(chǎn)線現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)工程機(jī)械變速箱的生產(chǎn)線雖然近幾年得到大幅度的技術(shù)改造，但相對(duì)于日本和歐美的技術(shù)水平來說還是相

12、當(dāng)落后。上個(gè)世紀(jì)60年代末至70年代初，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家就先后開展了柔性制造技術(shù)以及裝備的研制工作，并逐漸采用了柔性制造系統(tǒng)來生產(chǎn)變速箱。例如，通用汽車公司的傳動(dòng)系部門于1993年開始作同樣的準(zhǔn)備，采用fms，以滿足變速箱類殼體零件多品種的制造要求6；美國(guó)著名的工程機(jī)械生產(chǎn)商卡特彼勒公司東皮奧里亞工廠在1990年就從cincinnati milacron公司引進(jìn)柔性加工單元促進(jìn)箱體零件生產(chǎn)率的提高7。柔性制造系統(tǒng)在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，目前，柔性制造線在我國(guó)還處于開發(fā)階段，與國(guó)際先進(jìn)水平仍有較大差距。圖2 加工變速箱體的柔性自動(dòng)線4 工程機(jī)械變速箱自動(dòng)生產(chǎn)線發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的飛

13、速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，先進(jìn)的生產(chǎn)模式對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線及技術(shù)提出了多種不同的要求，這些要求也同時(shí)代表了自動(dòng)生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢(shì)。自動(dòng)生產(chǎn)線的柔性化柔性自動(dòng)線（ftl）是柔性制造系統(tǒng)(fms)類型之一。80年代以來，在工業(yè)化國(guó)家中，柔性制造生產(chǎn)線作為邁向工廠自動(dòng)化的第一步，已獲得了實(shí)際的應(yīng)用。它的應(yīng)用，圓滿地解決了機(jī)械制造高自動(dòng)化和高柔性之間的矛盾8。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的要求越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增高，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅對(duì)中小企業(yè)形成了威脅，而且也困擾著國(guó)有大中型企業(yè)。因?yàn)椋诖笈可a(chǎn)方式中，柔性和生產(chǎn)率是相互矛

14、盾的。眾所周知，只有品種單一、批量大、設(shè)備專用、工藝穩(wěn)定、效率高，才能構(gòu)成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益：反之，多品種、小批量生產(chǎn)，設(shè)備的專用性低，在加工形式相似的情況下，頻繁的調(diào)整工夾具，工藝穩(wěn)定難度增大，生產(chǎn)效率勢(shì)必受到影響。為了同時(shí)提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率，使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，最終使中小批量生產(chǎn)能與大批量生產(chǎn)抗衡，柔性自動(dòng)化系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。90年代后，由于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械與控制設(shè)備的發(fā)展，制造業(yè)自動(dòng)化進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，技術(shù)日臻成熟。柔性制造技術(shù)已成為各工業(yè)化國(guó)家機(jī)械制造自動(dòng)化的研制發(fā)展重點(diǎn)口10。美國(guó)mag集團(tuán)的witzig&fr

15、ank公司開發(fā)了占地面積很小的緊湊型柔性自動(dòng)流水線trifle；日本多家公司推出緊湊型柔性生產(chǎn)線的用于解決汽車等大批量生產(chǎn)行業(yè)加工小型復(fù)雜件；德國(guó)chiron公司由高速加工中心組成的柔性制造系統(tǒng)和日本mazak公司由車銑復(fù)合中心組成的柔性制造系統(tǒng)，是適合小型復(fù)雜零件多品種大批量生產(chǎn)的柔性制造系統(tǒng)11。為了進(jìn)一步提高ftl生產(chǎn)效率，更快適應(yīng)市場(chǎng)，發(fā)展了敏捷柔性自動(dòng)線aftl。目標(biāo)是對(duì)變化的市場(chǎng)需求快速做出反映；滿足零部件“多品種、大批量、高效率、低成本”的需要；符合“精益生產(chǎn)”原則，即用最小投資贏得最大經(jīng)濟(jì)效益。aftl主要有四個(gè)特點(diǎn)：由通用高速加工中心和專用/組合機(jī)床（hsmc+spm/tm）

16、組成混合型自動(dòng)線，按照工序流程排列設(shè)備并由自動(dòng)輸送裝置連接；采用敏捷夾具（柔性夾具可控、可調(diào)夾具）；采用“智能刀具（smart tools）”專用高效刀具，具有機(jī)電液一體化特征；生產(chǎn)效率高，同時(shí)又具有相當(dāng)?shù)娜嵝?，能夠適合大批量生產(chǎn)和變型產(chǎn)品開發(fā)，同時(shí)投資較小9。自動(dòng)生產(chǎn)線的敏捷性敏捷制造是指制造企業(yè)采用現(xiàn)代通信手段，通過快速配置各種資源（包括技術(shù)、管理和人），以有效和協(xié)調(diào)的方式響應(yīng)用戶需求，實(shí)現(xiàn)制造的敏捷性12。先進(jìn)生產(chǎn)模式下的制造自動(dòng)化系統(tǒng)面對(duì)的是無法預(yù)測(cè)的外部環(huán)境，無法在規(guī)劃系統(tǒng)時(shí)預(yù)先設(shè)定系統(tǒng)的有效范圍。但由于系統(tǒng)具有智能且采用了多種新技術(shù)（如模塊化技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)），因此不管外部環(huán)境如何

17、變化，系統(tǒng)都可以通過改變自身的結(jié)構(gòu)與之適應(yīng)。智能制造系統(tǒng)的這種“敏捷性”比“柔性”具有更廣泛的適應(yīng)性。自動(dòng)生產(chǎn)線的智能化自動(dòng)生產(chǎn)線的智能技術(shù)，表現(xiàn)在生產(chǎn)線自動(dòng)控制、刀具自動(dòng)更換、工裝及輔具自動(dòng)更換、工件自動(dòng)調(diào)度、自動(dòng)編程、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償、工件質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)、刀具磨損或破損后自動(dòng)更換和自動(dòng)報(bào)警等9。自動(dòng)生產(chǎn)線未來的趨勢(shì)還有高度可靠化、高速化、精密化、環(huán)?；鹊?。總之，其必將朝著提高生產(chǎn)率，快速反應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境變化，高柔性，高經(jīng)濟(jì)性等方向發(fā)展。面對(duì)21世紀(jì)的全球化競(jìng)爭(zhēng)，我們國(guó)家必須要認(rèn)識(shí)到制造業(yè)未來的生產(chǎn)模式，把握制造業(yè)的發(fā)展方向，才能立足于不敗之地，國(guó)家才能更加興旺發(fā)達(dá)。5 小結(jié)體會(huì)這次的論文，是

18、我運(yùn)用圖書館資源最充分的一次。從查找國(guó)內(nèi)的文獻(xiàn)開始，我運(yùn)用了維普、萬方、中國(guó)期刊、ei、ieee/ite、nature等后面標(biāo)有“全文”和“文摘”的數(shù)據(jù)庫(kù)，甚至是baidu和google這樣的搜索引擎。經(jīng)過這么多天的訓(xùn)練，也獲得了一定的搜索心得：既可以運(yùn)用關(guān)鍵詞進(jìn)行題名搜索，也可以進(jìn)行全文搜索或者文摘搜索等，甚至可以搜索查看相關(guān)論文后面引用的參考文獻(xiàn)，說不定就是自己要找的。在查找過程中，感覺對(duì)中文數(shù)據(jù)庫(kù)的使用相對(duì)熟悉，但是在外文搜索中限于自己有限的英文水平，感到比較吃力，因此搜索到有用的外文文獻(xiàn)較少。同時(shí)，在后期的查找過程中初步接觸了一些關(guān)于先進(jìn)制造的內(nèi)容，開拓了視野和豐富了自己的見識(shí)。由于自己的水平有限，這篇論文有不少的不足和缺點(diǎn)，請(qǐng)胡老師指正和批評(píng)。6 參考文獻(xiàn)1蘇子孟.2011上半年及全年工程機(jī)械行業(yè)運(yùn)行分析預(yù)測(cè)j.工程機(jī)械.2011.9.2陳天生.工程機(jī)械齒輪傳動(dòng)裝置及我國(guó)行業(yè)現(xiàn)狀j.建筑機(jī)械.2009.11.3梁娟.工程機(jī)械變速箱生產(chǎn)線的規(guī)劃設(shè)計(jì)d.吉林大學(xué).2005. 4江蕾.箱體