零點(diǎn)定位快換系統(tǒng) 挑起生產(chǎn)線智能化的重任

北京汽車動(dòng)力總成有限公司是北汽集團(tuán)成功收購(gòu)薩博發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)資產(chǎn)之后組建成立的，由研發(fā)中心、發(fā)動(dòng)機(jī)工廠和變速器工廠三部分構(gòu)成，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品排量涵蓋1.5～2.3l，在產(chǎn)產(chǎn)品包括B系列發(fā)動(dòng)機(jī)(B205、B235、B231、B185等系列產(chǎn)品)、A系列發(fā)動(dòng)機(jī)(A150TD、A151NA等系列產(chǎn)品)，匹配集團(tuán)內(nèi)A級(jí)、B級(jí)轎車以及SUV、越野車等產(chǎn)品。

北汽動(dòng)力的成立是北京汽車股份有限公司加大自主創(chuàng)新力度和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)布局的重要舉措之一。為了應(yīng)對(duì)北汽自主品牌突飛猛進(jìn)的市場(chǎng)需求，并對(duì)產(chǎn)品加工質(zhì)量和效率進(jìn)行嚴(yán)格把控，于 2015 年年底決定建設(shè)全新的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線。“發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋加工難度高，投資大，外協(xié)廠家很難下決心持續(xù)投入，這勢(shì)必影響加工質(zhì)量。要把核心加工技術(shù)掌握在自己手中，才能不受制于人。” 北京汽車動(dòng)力總成有限公司生產(chǎn)管理部副部長(zhǎng)季永杰先生闡述了自主建線的初衷，“目前，我們的A系列發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品有兩種，一種是自然吸氣的A151NA，一種是缸內(nèi)直噴增壓的A150TD。為了兼顧經(jīng)濟(jì)性，我們選擇兩種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)共線生產(chǎn)的方式，因此對(duì)生產(chǎn)線提出了更高要求，不僅要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，還需要具備合理的柔性化。”

北汽動(dòng)力的工藝托盤采用零點(diǎn)定位快換系統(tǒng)VERO-S，有效提高工件定位精度

北汽動(dòng)力決定將生產(chǎn)線定位于智能化、柔性化，并采用雄克的零點(diǎn)定位快換系統(tǒng)來(lái)滿足生產(chǎn)線柔性化的需求。機(jī)加工生產(chǎn)線在設(shè)備、夾具方面進(jìn)行了大膽創(chuàng)新。

自主品牌汽車第一個(gè)吃螃蟹的人

在機(jī)加工領(lǐng)域，汽車的自動(dòng)化程度是最高的，始終引領(lǐng)著機(jī)加工行業(yè)的發(fā)展，高柔性的自動(dòng)化生產(chǎn)線更是屢見不鮮，“但這些生產(chǎn)線幾乎都是隨著外資汽車品牌進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)而來(lái)的，而且大多是設(shè)備集成商或者機(jī)床供應(yīng)商直接整線交鑰匙，利用自主研發(fā)優(yōu)勢(shì)、白手起家來(lái)創(chuàng)建核心零部件生產(chǎn)線的汽車企業(yè)不多，在這方面，北汽動(dòng)力大膽走出了這一步。”雄克中國(guó)區(qū)總經(jīng)理杜尚儉博士感慨地說(shuō)道，在北汽動(dòng)力找到雄克尋求夾具解決方案的時(shí)候，他深深地被北汽動(dòng)力這種敢于創(chuàng)新的勇氣打動(dòng)了。雖然面臨諸多的技術(shù)壁壘和經(jīng)驗(yàn)空白，但北汽動(dòng)力人仍然鼓足干勁，對(duì)自身的工藝方案進(jìn)行反復(fù)的推敲驗(yàn)證和調(diào)整優(yōu)化。正是這種精神，讓北汽動(dòng)力在極短的時(shí)間內(nèi)，就突破了自主汽車品牌始終無(wú)法觸碰的技術(shù)領(lǐng)域，完成了從無(wú)到有，從跟隨到領(lǐng)先的跨越式發(fā)展。

4名工程技術(shù)人員，僅歷時(shí)8個(gè)月，一條由19臺(tái)加工中心、5臺(tái)桁架機(jī)械手、一個(gè)可存放600個(gè)托盤的工藝托盤立體庫(kù)、各種自動(dòng)輔助設(shè)備組成的高柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線順利投產(chǎn)。“不到現(xiàn)場(chǎng)看過(guò)的人，很難相信眼前的一切，當(dāng)我站在這條高度自動(dòng)化、柔性化的生產(chǎn)線面前時(shí)，我的內(nèi)心非常震撼。”杜博士對(duì)北汽動(dòng)力的成果表示由衷的贊嘆，不僅是因?yàn)樾劭嗽谶@里扮演著重要角色，更因?yàn)檫@是自主品牌汽車企業(yè)憑借著自主創(chuàng)新能力敲開自動(dòng)化生產(chǎn)線集成的大門，這對(duì)于整個(gè)自主汽車制造業(yè)來(lái)說(shuō)具有里程碑式的意義。

所有的成功都不是偶然的，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整優(yōu)化的工藝路線與雄克解決方案的完美契合是取得這一成功的關(guān)鍵所在。據(jù)季部長(zhǎng)介紹，自主汽車品牌的特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)品種多，面臨經(jīng)常換型的問(wèn)題，“所以對(duì)于生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，我們最希望提高的就是柔性。另外，生產(chǎn)線上的機(jī)床來(lái)自于不同品牌，在考慮工藝流程的時(shí)候，夾具的標(biāo)準(zhǔn)化也給我們帶來(lái)了更大的難題。” A150TD、A151NA兩種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)差異很大，如果采用傳統(tǒng)的一面兩銷的定位方式，對(duì)工裝的更換、加工程序的調(diào)整都會(huì)造成很大影響，從工藝分析角度考慮，共線生產(chǎn)的工藝性不好，從產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率角度考慮，也會(huì)有很大影響。經(jīng)過(guò)多方面的考慮，北汽動(dòng)力決定采用工藝托盤的加工方式，讓兩種型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋實(shí)現(xiàn)共線生產(chǎn)。

“即便是考慮到使用雄克的夾具總成，我們面臨的壓力還是很大。”季部長(zhǎng)回憶道，“主要就是技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，我們的技術(shù)設(shè)計(jì)能否承受得住，與雄克產(chǎn)品是否能實(shí)現(xiàn)很好的融合。一旦技術(shù)路線出現(xiàn)問(wèn)題，生產(chǎn)停滯，帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)是不可承受的。尤其是對(duì)于自主品牌來(lái)說(shuō)，后果將是致命的。”經(jīng)過(guò)了幾番對(duì)外資品牌的應(yīng)用考察之后，北汽動(dòng)力才決定采用雄克零點(diǎn)定位快換系統(tǒng)。現(xiàn)在，北汽動(dòng)力A系列生產(chǎn)線大部分機(jī)床上都采用了工藝托盤方案，兩個(gè)型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋托盤共計(jì)400個(gè)。“2016年5月投產(chǎn)至今，生產(chǎn)線加工的產(chǎn)品，一直保持著很高的加工質(zhì)量和效率;事實(shí)證明，我們的決定是正確的，零點(diǎn)快換解決了工藝柔性化與標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題，我心里的一塊石頭終于落了地。”季部長(zhǎng)說(shuō)道。雄克夾具集成加工理念的融入，讓北汽動(dòng)力這條生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度和柔性程度堪比國(guó)際水平;北汽動(dòng)力的自主創(chuàng)新，將投資成本降到了某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工廠同等水平生產(chǎn)線的三分之一，同時(shí)在質(zhì)量提升和保證方面，做到了行業(yè)領(lǐng)先。作為國(guó)內(nèi)第一家使用雄克零點(diǎn)定位夾具的自主品牌汽車企業(yè)，北汽動(dòng)力此舉為今后的持續(xù)發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

夾具應(yīng)該被作為工藝優(yōu)化的首選

隨著智能制造理念被市場(chǎng)不斷接受，曾一度被忽視的工裝夾具，在工藝準(zhǔn)備中的重要性被日益凸顯?，F(xiàn)代工裝夾具的發(fā)展方向?yàn)槿嵝浴⒕?、?biāo)準(zhǔn)、智能。在北汽動(dòng)力為發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋設(shè)計(jì)的 24 道工序中，有7道工序使用到了雄克的零 點(diǎn)定位快換夾持系統(tǒng)。該夾持系統(tǒng)包括定位、夾持等功能，能夠在短短數(shù)秒內(nèi)按照參考的精度對(duì)單個(gè)夾持裝置、工件托盤或機(jī)床中配有定位銷的工件進(jìn)行定位和夾持。加工期間，實(shí)際裝夾操作在機(jī)床外完成，這樣可以提高產(chǎn)出、降低成本，并消除夾持過(guò)程中操作員出錯(cuò)的情況。因此，快換夾持系統(tǒng)可以看作是一種可以優(yōu)化加工輔助時(shí)間的高效系統(tǒng)，而且該系統(tǒng)程序具有高度兼容性，為制造、搬運(yùn)、清洗、壓裝、測(cè)量等提供了標(biāo)準(zhǔn)的夾持接口，可廣泛適用于不同加工應(yīng)用。

零點(diǎn)定位快換夾持系統(tǒng)成功的關(guān)鍵在于標(biāo)準(zhǔn)化接口。所有組合都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是都可以通過(guò)VERO-S快換夾持系統(tǒng)的接口安裝連接，在數(shù)秒內(nèi)，即可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)定位銷將工件、夾持裝置、托盤、夾持系統(tǒng)和夾具塔緊固、精確地夾緊在設(shè)備中。在快換模塊中，徑向排列的夾持滑塊通過(guò)碟簧組實(shí)現(xiàn)機(jī)械夾緊，即使在斷氣斷電的情況下，依然保證高達(dá)16?kN的有效夾緊力。得益于整個(gè)夾持解決方案的剛度，零點(diǎn)快換甚至可以在不需要變換工件位置的情況下，可靠地吸收從底部夾持并在高處加工高位零件時(shí)產(chǎn)生的巨大剪切力，而且零點(diǎn)定位快換系統(tǒng)重復(fù)定位精度小于0.005?mm，從而為產(chǎn)品精度的穩(wěn)定性及加工基準(zhǔn)的一致性提供可靠保障。

雄克的零點(diǎn)定位快換夾持系統(tǒng)對(duì)于國(guó)內(nèi)汽車裝備制造業(yè)來(lái)說(shuō)并非是新產(chǎn)品，“多年以來(lái)，雖然市場(chǎng)的認(rèn)可程度很高，但像北汽動(dòng)力這樣敢于以開放的心態(tài)去嘗試工藝革新的團(tuán)隊(duì)很少，大多數(shù)都是在決策關(guān)頭放棄了。”杜博士認(rèn)為，此次北汽動(dòng)力的成功應(yīng)用對(duì)于雄克中國(guó)來(lái)說(shuō)意義也同樣非凡，“我們一直強(qiáng)調(diào)雄克本土的工程能力，致力于強(qiáng)化雄克在中國(guó)的非標(biāo)設(shè)計(jì)能力。我們期待著提供基于客戶實(shí)際工況的更優(yōu)秀的夾持解決方案，讓雄克能為本土客戶帶來(lái)增值服務(wù)。”

杜博士表示，接下來(lái)雄克還會(huì)繼續(xù)深入北汽動(dòng)力的項(xiàng)目應(yīng)用，與北汽動(dòng)力聯(lián)合做切削實(shí)驗(yàn)、耐久性實(shí)驗(yàn)等等，并對(duì)產(chǎn)線技術(shù)人員設(shè)置針對(duì)性的培訓(xùn)計(jì)劃，讓他們真正了解技術(shù)原理，并引進(jìn)德國(guó)成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與他們分享。在備品備件方面，雄克也給予北汽動(dòng)力最大的支持力度，享有與其他國(guó)際一線汽車品牌供應(yīng)商同樣的待遇，“不能讓生產(chǎn)線因?yàn)樾劭水a(chǎn)品的問(wèn)題受到任何影響，如果出現(xiàn)問(wèn)題，我們也有快速的反應(yīng)機(jī)制，24?h之內(nèi)解決問(wèn)題。”杜博士認(rèn)為，讓用戶感覺安全地去使用產(chǎn)品，才是一種健康的合作伙伴關(guān)系。