周 平

（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧大連 116037）

1 研究背景

進(jìn)入21 世紀(jì)后，我國(guó)的汽車工業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展的新階段，汽車銷量位居世界前幾位，已成為當(dāng)今世界汽車銷售增長(zhǎng)最快的國(guó)家。汽車工業(yè)成為近幾年來(lái)拉動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的主要源動(dòng)力，成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)。汽車品牌之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，對(duì)汽車零部件的加工精度要求越來(lái)越高。2015年，《中國(guó)制造2025》正式出臺(tái)，我國(guó)進(jìn)入工業(yè)4.0 時(shí)代，諸多相關(guān)政策陸續(xù)出臺(tái)，如《智能制造發(fā)展規(guī)劃》《智能制造工程實(shí)施指南》《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，給予工業(yè)發(fā)展重要支持，機(jī)械制造開始了智能化發(fā)展。汽車零部件的加工企業(yè)紛紛向智能工廠轉(zhuǎn)變，在傳統(tǒng)的數(shù)字化工廠基礎(chǔ)上，利用機(jī)械手、工業(yè)機(jī)器人等技術(shù)減少人工干預(yù)，提高了生產(chǎn)過(guò)程的可控性。

某發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)公司主要生產(chǎn)制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制裝置及相關(guān)零部件，生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，車削、磨削、裝配等全部工序均配置了自動(dòng)化生產(chǎn)線。在一個(gè)時(shí)期內(nèi)，某品牌汽車所用的GME型號(hào)排氣凸輪軸頻繁出現(xiàn)角度超差的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，客戶意見(jiàn)較大，并影響了后續(xù)生產(chǎn)進(jìn)度。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能，必須嚴(yán)格保證產(chǎn)品精度。分析該階段產(chǎn)品超差的原因，提出解決方案。

2 問(wèn)題分析

首先，通過(guò)產(chǎn)品流程分析判斷出現(xiàn)問(wèn)題的工序（圖1）。因?yàn)橥馆嗇S磨削后檢測(cè)出現(xiàn)超差，判斷影響凸輪軸角度的生產(chǎn)過(guò)程為裝配和磨削其中之一。而裝配工序有Nokra 檢具檢查角度，檢查記錄顯示裝配時(shí)裝配力、裝配角度均正常，故障件在裝配環(huán)節(jié)的檢測(cè)結(jié)果全部為合格，所以鎖定導(dǎo)致凸輪角度超差的過(guò)程為磨削工序。

圖1 凸輪軸生產(chǎn)流程

同時(shí)對(duì)5 組已加工完的凸輪軸進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)（表1），發(fā)現(xiàn)超差的產(chǎn)品全部屬于4#生產(chǎn)線。4#生產(chǎn)線與其他生產(chǎn)線的唯一不同是采用了帶彈簧的頂尖進(jìn)行定位，由機(jī)械手臂自動(dòng)上料裝夾，過(guò)程中完全沒(méi)有人工干預(yù)。其他生產(chǎn)線是機(jī)械手臂上料，人工調(diào)整位置，頂尖為固定頂尖。

隨后的檢查中發(fā)現(xiàn)，機(jī)床上裝夾的凸輪軸實(shí)際定位槽位置的倒角出現(xiàn)了頂傷，分析是頂傷引起凸輪軸的加工角度定位偏移，進(jìn)而導(dǎo)致磨削角度超差。

表1 5 組凸輪軸檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖2 定位裝置

為了驗(yàn)證以上判斷，首先進(jìn)行原理分析。機(jī)械手臂在自動(dòng)上料時(shí)，頂尖的彈簧有一定硬度，機(jī)械手臂將凸輪軸一端鍵槽強(qiáng)行卡入頂尖定位裝置，因沒(méi)有工人做二次輔助調(diào)整，頂尖定位銷定位不準(zhǔn)。凸輪軸在磨削過(guò)程中始終保持轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，頂尖定位銷持續(xù)磨損凸輪軸鍵槽倒角，導(dǎo)致凸輪軸鍵槽處留有頂傷痕跡，影響表面質(zhì)量。并且頂尖會(huì)沿鍵槽頂傷處產(chǎn)生微小偏移，致使頂尖定位銷中心線偏離角度基準(zhǔn)（凸輪軸上的定位槽中心線），最終導(dǎo)致凸輪軸的角度發(fā)生超差。

為了驗(yàn)證判斷，在4#生產(chǎn)線做了模擬頂尖頂傷的實(shí)驗(yàn)，頂傷位置與問(wèn)題件出現(xiàn)的位置一樣。隨后將凸輪軸安裝到3#生產(chǎn)線進(jìn)行二次加工，加工后該軸角度測(cè)量正常，確認(rèn)不合格的結(jié)果就是由倒角處頂尖頂傷引起的角度偏差，說(shuō)明工裝頂尖的連接方式及定位銷形狀設(shè)計(jì)不合理。

圖3 頂傷位置

3 解決方案

通過(guò)分析，凸輪軸角度產(chǎn)生超差的根本原因是工裝頂尖彈簧式連接方式及定位銷形狀設(shè)計(jì)不合理，直接原因是毛坯軸定位異常報(bào)警件取出后，未要求操作者檢查倒角處是否存在頂傷。

解決方案是該生產(chǎn)線暫時(shí)取消彈簧頂尖裝夾，恢復(fù)固定頂尖裝夾，并安排工人輔助機(jī)械手裝夾。對(duì)于角度定位異常報(bào)警件，需檢查鍵槽倒角是否存在頂傷，若頂傷在倒角處，可能影響角度基準(zhǔn)，該件產(chǎn)品需進(jìn)行角度檢測(cè)。同時(shí)與北美項(xiàng)目設(shè)計(jì)部聯(lián)系，修改頂尖設(shè)計(jì)方式，更改頂尖結(jié)構(gòu)，調(diào)整彈簧設(shè)計(jì)，完善定位銷仿形設(shè)計(jì)，完成后通過(guò)驗(yàn)證方可投入生產(chǎn)。

實(shí)施方案后產(chǎn)品質(zhì)量得到改善，方案實(shí)施有效，后續(xù)頂尖設(shè)計(jì)將保持跟進(jìn)。

4 總結(jié)

汽車科技發(fā)展迅速，全球各大品牌車廠雖然致力于生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化，但也很清楚機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備仍有許多不完美之處。有時(shí)，復(fù)雜的自動(dòng)化生產(chǎn)線中的環(huán)節(jié)沒(méi)有設(shè)置到位，本想通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)線降低生產(chǎn)成本，但頻繁出現(xiàn)問(wèn)題，產(chǎn)能進(jìn)度反而落后，導(dǎo)致產(chǎn)能不足，無(wú)法滿足客戶預(yù)訂量，其主要原因就在于過(guò)度依賴機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)。

完全依靠自動(dòng)化生產(chǎn)不是短期內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)階段工業(yè)機(jī)器人仍然無(wú)法取代心靈手巧的人類，在自動(dòng)化生產(chǎn)中依然需要靠人力合作完成的。因此，在降低生產(chǎn)成本與提高生產(chǎn)效率之間，仍需保持保守態(tài)度，在持續(xù)發(fā)展生產(chǎn)自動(dòng)化的情況下，維持必要的人力，穩(wěn)步向智能化時(shí)代邁進(jìn)。