一、概述：YB系列壓力表是指以彈簧管為彈性元件敏感元件，測量并指示高于環(huán)境壓力的儀表。測量并指示高于環(huán)境壓力的儀表，應(yīng)用極為普遍，它幾乎遍及所有的工業(yè)流程和科研領(lǐng)域。在電力動力、石油化工，冶金開采、熱力管網(wǎng)、油氣傳輸、供水供氣、車輛等領(lǐng)域隨處可見。尤其在工業(yè)過程控制與技術(shù)測量過程中，由于機(jī)械式壓力表的彈性敏感元件具有很高的機(jī)械強度以及讀數(shù)清晰直觀，安裝方便，性價比高等特性，使得機(jī)械式壓力表得到越來越廣泛的應(yīng)用。
YB系列壓力表的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)特點是敏感元件彈簧管、機(jī)芯/指針組件及表盤等全部集中安裝于壓力表機(jī)座上（以下簡稱：機(jī)座），其中彈簧管焊接于機(jī)座并與機(jī)座的介質(zhì)通孔連為通路，實現(xiàn)傳遞被測點的壓力源并經(jīng)轉(zhuǎn)換為可視壓力數(shù)值。壓力表機(jī)座承擔(dān)了壓力表所有零部件的連接組合，同時還與被測裝置實現(xiàn)機(jī)械連接，是壓力表不折不扣的主關(guān)件。
安徽天康集團(tuán)年銷售YB系列壓力表近12萬只，三年內(nèi)將擴(kuò)大到20萬只銷售。長期以來，YB機(jī)座的制造沿用了傳統(tǒng)的按工序分機(jī)床的機(jī)械加工工藝，隨著銷售市場的發(fā)展和客戶對質(zhì)量不斷提升的要求，我們于2016年年初開始就著手對機(jī)座的機(jī)加工方式的智能化制造的設(shè)計，并在一季度進(jìn)入實施，項目一期投入共180萬元，六月份投入運行，目前項目運行平穩(wěn)，機(jī)座制造質(zhì)量，生產(chǎn)線的智能制造水平，生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，項目綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益等均達(dá)到了設(shè)計要求。
二、項目設(shè)計：
1.機(jī)座圖紙（典型Y100機(jī)型）見圖（1）
2.項目機(jī)加工工藝及關(guān)鍵工序點分析
從圖（1）出，工作物毛坯是一截面為正方形不銹鋼棒，要求供貨狀態(tài)符合圖紙尺寸要求和表面粗糙度要求，方鋼棒軸向四面不再二次精加工。圖中M20×1.5在數(shù)控車床完成加工后，剩下的全部加工內(nèi)容轉(zhuǎn)入智能制造環(huán)節(jié)。工作物除軸向一大面沒有加工內(nèi)容，其余5面都需要進(jìn)行各種方式的切削加工，各工序的節(jié)點是1.φ3的深孔鉆削，由于孔深/孔徑超過30D，屬于典型的小直徑深孔，且還必須保證與另一φ3的斜孔相交；由于刀具從一端鉆入，且切削對象是強度及韌性極大的不銹鋼材料，對鉆頭材質(zhì)，類型，鉆削參數(shù)，鉆削過程都必須科學(xué)配置，科學(xué)控制，加工難度極大；2.寬度5的斜槽加工和φ3斜孔的鉆削，且保證與節(jié)點1φ3深孔相交；這兩個節(jié)點也是本工作物加工的關(guān)鍵工序點。由于毛坯5面都需要加工，其中裝夾面僅有一面不加工，這就形成了二次裝夾。
圖（1） 機(jī)座圖紙（典型Y100機(jī)型）
3.項目智能制造工藝過程設(shè)計
根據(jù)對項目機(jī)加工工序及關(guān)鍵工序點的分析，本項目智能制造路線設(shè)計思路如下：
1）.分兩次裝夾，兩次裝夾分別由配兩套液壓夾具完成。兩套液壓夾具設(shè)計為2個工序分別在Ⅰ、Ⅱ兩臺計算機(jī)控制立式銑加工中心（CNC）（以下簡稱CNC）上加工；夾具每次裝夾加工出 4個零件。
2）兩臺CNC各配置一套四軸智能工作臺，液壓夾具裝置于四軸智能工作臺臺面；見（圖2）
圖（2） 配置的四軸智能工作臺及液壓夾具示意圖
3）兩臺CNC加工中心的轉(zhuǎn)序及物流由一套智能計算機(jī)控制機(jī)器人完成轉(zhuǎn)序工件的抓取，轉(zhuǎn)序，落位，定位，夾緊，退出等工步閉環(huán)。
4）Ⅰ號CNC用于完成圖（1）C面斜長槽銑加工和鉆削出φ3的斜孔，E面的圓孔；本序由數(shù)控車床車出的一端作為基準(zhǔn)定位；工步C面和E面的換面和定位由CNC/四軸智能工作臺完成；本序液壓夾具裝置見下圖：
圖（3）Ⅰ號CNC工序液壓夾具裝夾示意圖
1.工件 2.液壓夾緊裝置 3.夾具主體 4.夾具基準(zhǔn)
5）Ⅱ號CNC用于完成圖（1）A面和B面的螺孔加工，D面的螺孔和φ3深孔的加工；本工步是控制關(guān)鍵工步，為確保深孔的順利加工和加工孔的質(zhì)量要求，本液壓夾具又輔助加裝了一套高壓后沖水裝置，實現(xiàn)鉆頭的冷卻和大流量沖屑；本序的加工特點是：先A面加工，完成后，四軸智能工作臺旋轉(zhuǎn)90°，定位，加工D面各工步，D面完成加工后，四軸智能工作臺繼續(xù)同方向旋轉(zhuǎn)90°，定位，加工B面工步；（見圖4）這一面的夾具底面設(shè)計鏤空點，對應(yīng)B面螺孔位置。（見圖5）
圖4 Ⅱ號CNC工序液壓夾具裝夾示意圖
圖5 Ⅱ號CNC工序液壓夾具背面鏤空示意圖
附表（表1） 項目工步自動化節(jié)拍設(shè)計
4.智能制造的工步自動化節(jié)拍的設(shè)計
見上頁附表：項目工步自動化節(jié)拍設(shè)計
5.項目智能制造構(gòu)架及配置
如前所述，本項目根據(jù)對項目機(jī)加工工序及關(guān)鍵工序點的分析，設(shè)計了Ⅰ、Ⅱ兩臺CNC立式銑加工中心，并在兩臺CNC之間配置了計算機(jī)控制機(jī)器人，以完成轉(zhuǎn)序工件的抓取，轉(zhuǎn)序，落位，定位，夾緊，退出等工步閉環(huán)工作。機(jī)器人配置見圖（6）
圖（6）機(jī)器人設(shè)置示意圖
本機(jī)器人方案采用高精度桁架機(jī)器人系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動上下料，單臺設(shè)備自動線上下料節(jié)拍約20秒左右；其技術(shù)參數(shù)見附表（2）
附表（2） 配置桁架機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)
三、項目經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益分析和比較
1.1傳統(tǒng)加工工藝的經(jīng)濟(jì)/效率統(tǒng)計：根據(jù)金工車間生產(chǎn)統(tǒng)計結(jié)果，單位壓力表座方鋼接頭（100型）按工藝設(shè)計為10道工序，踢除M20×1.5外螺紋車削工序，實際統(tǒng)計工序共9道，耗用加工工時總680秒（s），9道工序總工資2.7元，接頭加工車間費用（含物流成本，動力費，工具費，衛(wèi)生費，冷卻和潤滑液費，工人的勞動保護(hù)費）0.9元，單件壓力表方鋼接頭生產(chǎn)加工成本3.6元。如按工廠成本估算，還需加上制造過程財務(wù)成本（設(shè)備折舊，墊資利息，各種提取，稅金）和各種管理成本（生產(chǎn)管理成本，質(zhì)量管理成本，銷售管理成本等），可按（1.2×車間經(jīng)費）1.08元測算，單件壓力表方鋼接頭生產(chǎn)加工成本（不含螺紋加工）即為3.78元；
1.2傳統(tǒng)加工工藝的技術(shù)層面分析：根據(jù)現(xiàn)場考察，壓力表接頭共9道工序，分別由9個操作工操作，工件在工序流轉(zhuǎn)中產(chǎn)生9次裝夾，其操作過程*手動實施，工藝落后，工人勞動強度高，產(chǎn)品質(zhì)量的一致性差。
2.1如上所述，實現(xiàn)數(shù)字化CNC集中加工后，接頭剔除M20×1.5外螺紋車削工序，將其余工序在兩臺CNC加工中心全部一次裝夾，按設(shè)定程序，自動完成全部加工工序，單件加工工時總計：128.4秒，效率提高5.3倍，整體費用按比例降低5.3倍，經(jīng)濟(jì)效益明顯；按此測算如下：整體成本3.78元/5.3=0.71元，這當(dāng)中不含延伸的質(zhì)量提高的含義、及因為智能制造技術(shù)條件下，節(jié)省下的傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生的輔助工時成本。
2.2數(shù)字化CNC集中加工的技術(shù)分析：由于工件機(jī)加工過程實現(xiàn)了機(jī)器人智能自動化裝夾，保證了工序連續(xù)性和一致性，既消除了工序流轉(zhuǎn)的輔助工時，同時又保證了裝夾的定位精度，產(chǎn)品機(jī)加工過程的可靠性和一致性也得到了保證。由于是智能數(shù)字加工，工件制造的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要素都可以在加工工序過程中得到實現(xiàn)和保證，例如倒角等，這些都是在傳統(tǒng)工序中往往難以得到保證和達(dá)到一致性的要素技術(shù)要求；同時，由于CNC加工過程的切削速度，進(jìn)給量，刀具相關(guān)的各部切削角度都進(jìn)行了*化的設(shè)計和選擇，使整個切削過程都受控于計算機(jī)的智能化控制中，不僅僅確保工序的加工表面粗糙度要求，加工部位的位置度要求和加工的尺寸公差，從而使產(chǎn)品的整體質(zhì)量得到提高，為次的產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。
2.3節(jié)省了寶貴的人力資源。傳統(tǒng)制造方式主要以人的參與為特征，但不可否認(rèn)的是，人作為機(jī)器操作者，他的熟練程度，體質(zhì)和精神狀況總是要影響生產(chǎn)效率和制造對象的質(zhì)量。這在工業(yè)制造的人力資源充沛，勞動力成本低廉的階段，且工業(yè)品質(zhì)量要求不高的時代是可以接受的。現(xiàn)代工業(yè)制造面臨著許多的約束和挑戰(zhàn)，其中人力資源的匱乏和勞動力成本的不斷提升，工業(yè)品檔次要求不斷提升，傳統(tǒng)工業(yè)制造的生產(chǎn)方式就不能適應(yīng)時代的發(fā)展。毋庸置疑，天康集團(tuán)也同樣面臨著這些問題的困擾。本項目原來采用的傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式共9道工序，分別使用了9個技術(shù)熟練的操作工，由于生產(chǎn)任務(wù)重，操作工人長期處于超高的勞動強度中，十分辛苦。項目實施了CNC智能制造后，設(shè)計兩條生產(chǎn)線由一名操作工操作監(jiān)控，目前實際投產(chǎn)一條生產(chǎn)線，故仍配備一人操作，監(jiān)控。
對比：項目傳統(tǒng)生產(chǎn)需要9人，實施CNC智能制造后，目前僅僅一人操作，節(jié)約用工數(shù)8人，年節(jié)約工資及費用約40萬元，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯。
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