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汽車發(fā)動機缸體缸蓋加工自動線是汽車制造業(yè)中應用最廣的一種高效設(shè)備。它與流水線不同，被加工件不需要人工搬運來完成各工序的加工內(nèi)容。利用控制系統(tǒng)將各個工序的機床和輔助裝置的動作聯(lián)系起來，按規(guī)定的程序自動地進行工作。由于缸體和缸蓋的批量大，精度要求高，采用自動線加工的方法是最優(yōu)的選擇。近年來，自動線加工技術(shù)及水平發(fā)展得越來越快、越高，而自動線的形式也在變化。在我國，加工缸體缸蓋應用最多的就是組合機床自動線，其輸送形式有棘爪輸送、擺桿式輸送和抬起步伐輸送等。

這些加工自動線均為剛性自動線，其主機是專門根據(jù)被加工工件的某一工序設(shè)計的。由于汽車產(chǎn)品變形更新快，多品種的汽車如雨后春筍，剛性自動線的弱點便顯現(xiàn)出來，其專用性已跟不上汽車變換的節(jié)拍，適合加工大批量高效率的光環(huán)不再那么耀眼，自動線中的專用機床逐漸被加工中心機床所取代，進而由加工中心機床組成的柔性加工自動線顯示出更高的優(yōu)越性。自動線的柔性以適應不斷變化的產(chǎn)品轉(zhuǎn)型生產(chǎn)，已成為制造生產(chǎn)線的一種流行趨勢，如配上桁架機械手空中輸送，無論檔次和水平，都達到了國際先進水平。在歐美，日本等發(fā)達工業(yè)國，由高速加工中心和桁架機械手組成的敏捷柔性生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)是主流產(chǎn)品，桁架機械手在高空中運送零件，直接把被加工零件從一臺機床輸送到另一臺機床上，機械手兼有工序間運輸和自動上下料功能。

國內(nèi)發(fā)動機缸體缸蓋自動線現(xiàn)狀

我國汽車發(fā)動機關(guān)鍵零件加工裝備技術(shù)先后經(jīng)歷了技術(shù)的引進、消化吸收、自主開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化等幾個階段。經(jīng)過近幾十年的不懈努力，我國在汽車發(fā)動機缸體缸蓋加工裝備關(guān)鍵技術(shù)方面取得了明顯進步，部分加工技術(shù)指標達到目前國際先進水平，但在高效、高精、柔性、功能、性能和可靠性等方面與國外先進水平仍存在著差距。目前，汽車發(fā)動機缸體缸蓋的生產(chǎn)大多采用高速加工中心組成的敏捷生產(chǎn)系統(tǒng)，歐美及日本等國不僅掌握了設(shè)備制造的專用技術(shù)，而且都非常重視汽車制造工藝流程的開發(fā)，他們能夠?qū)崿F(xiàn)交鑰匙工程，擁有自己的系統(tǒng)開發(fā)能力，機床可靠性指標極為先進，制造成本不斷降低，新產(chǎn)品投放周期大大縮短，形成了技術(shù)和市場的壟斷局面，國際市場占有率達90%以上。我國汽車發(fā)動機生產(chǎn)廠的柔性加工自動線，幾乎全都從國外進口，高檔柔性加工自動線被國外機床廠家所壟斷。

與國外的差距，便是我國機床制造商努力的方向，而采用高效、高精的柔性加工自動線是加工缸體缸蓋的發(fā)展趨勢。就目前國內(nèi)自動線的水平，需要解決高效高精柔性自動線加工技術(shù)的創(chuàng)新問題。

自動線關(guān)鍵技術(shù)亟待攻關(guān)

發(fā)動機是汽車的心臟，而缸體和缸蓋則是心臟中的關(guān)鍵零件。它們的質(zhì)量決定了發(fā)動機的性能。因此，加工出高質(zhì)量的缸體缸蓋才是關(guān)鍵。這就要求機床制造商必須研究缸體缸蓋的加工工藝，了解缸體缸蓋的關(guān)鍵精度要求，才能研發(fā)適合該精度要求的自動化加工設(shè)備。在國外，轎車的發(fā)動機缸體缸蓋大多采用加工中心機床，而在國內(nèi)，由于上述精度要求較高，大多采用專用機床加工。在柔性加工自動線中，關(guān)鍵工序是專機，其他工序采用加工中心機床，稱之為剛?cè)嶙詣泳€。要想達到國際先進水平，應采用加工中心機床來加工缸體的缸孔及止口、主軸孔和缸蓋氣門導管孔，從而實現(xiàn)國產(chǎn)的全部由加工中心組成的高水平的柔性加工自動線。目前，國內(nèi)雖然生產(chǎn)出了由加工中心組成的柔性加工自動線，但缸體缸蓋關(guān)鍵工序是半精加工，精加工在線外還是用專用機床或自動線加工。因此，國產(chǎn)高速加工中心上水平上檔次是關(guān)鍵。

國產(chǎn)立、臥加工中心機床要解決如下幾個方面的技術(shù)問題，以適應加工缸體缸蓋自動化加工的需要：

1）高速機床高剛度輕量化優(yōu)化技術(shù)。

2）高速高精度整機動態(tài)性能測試與評價技術(shù)。

3）高速高精度機床精度保持性技術(shù)。

4）高精度機床誤差檢測補償技術(shù)。

5）高速高精度高表面質(zhì)量伺服優(yōu)化技術(shù)。

6）高速切削動態(tài)穩(wěn)定性技術(shù)，

7）高速切削加工工藝參數(shù)優(yōu)化和系統(tǒng)可靠性技術(shù)。

8）在線測量技術(shù)。

 對機床的主要要求是高速度、高精度以及高精度保持性。因為用于敏捷柔性自動線的高速加工中心，快移速度已達60～100m/min，加速度達0.6～1.5g，主軸最高轉(zhuǎn)速達8 000～15 000 r/min，定位精度/重復定位精度——工作臺在1m以下為8μm/4μm，工作臺1m以上為10μm/5μm，主軸普遍應用電主軸，進給運動普遍采用直線電動機，同時普遍運用三坐標模塊化和箱中箱結(jié)構(gòu)，機床非常簡約，外購件比例增加，交貨期大大縮短。為此，國產(chǎn)高速加工中心要達到如CINCINNTILAMB公司的HPC80hp加工中心、CROSS HULLER公司的“啄木烏”加工中心、以及MAZAK公司新一代UH“瘦身”型加工中心的先進水平是柔性加工自動線的發(fā)展趨勢。

 自動線的輸送及輔助設(shè)備同樣有技術(shù)問題要解決。

要實現(xiàn)敏捷柔性自動線，必須解決高速桁架機械手關(guān)鍵技術(shù)：

 1）桁架機械手的快速運動單元制造技術(shù)。實現(xiàn)高速、高效、高精度的搬運功能，其傳

 輸單元及支撐單元必須在高速運動載荷情況下，有足夠的剛度及強度。

 2）桁架機械手的快速運動單元高速、高精度控制技術(shù)?？焖龠\動單元高速、高精度控制主要表現(xiàn)為伺服電動機高響應、高剛度及高精度的控制技術(shù)。在高速搬運過程中要求運動部件在極短的時間內(nèi)到達給定的速度并能在高速行程中瞬間停準。

 3）快速物流單元與加工中心協(xié)調(diào)控制技術(shù)。對于自動線中的加工設(shè)備之間進行物料運輸，桁架機械手與加工設(shè)備之間存在嚴格的物流分配控制。

現(xiàn)階段一定要緊緊抓住汽車產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的戰(zhàn)略發(fā)展機遇，加速汽車制造技術(shù)及裝備創(chuàng)新體系建設(shè)，國內(nèi)機床制造商要真正樹立以用戶為中心的市場持續(xù)改進的思想，我國的汽車發(fā)動機缸體缸蓋自動線技術(shù)和水平趕超先進發(fā)達國家就指日可待了。