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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，應用極為普遍，它幾乎遍及所有的工業(yè)流程和科研領域。在電力動力、石油化工，冶金開采、熱力管網、油氣傳輸、供水供氣、車輛等領域隨處可見。尤其在工業(yè)過程控制與技術測量過程中，由于機械式壓力表的彈性敏感元件具有很高的機械強度以及讀數(shù)清晰直觀，安裝方便，性價比高等特性，使得機械式壓力表得到越來越廣泛的應用。

YB系列壓力表的構造和結構特點是敏感元件彈簧管、機芯/指針組件及表盤等全部集中安裝于壓力表機座上（以下簡稱：機座），其中彈簧管焊接于機座并與機座的介質通孔連為通路，實現(xiàn)傳遞被測點的壓力源并經轉換為可視壓力數(shù)值。壓力表機座承擔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)機械連接，是壓力表不折不扣的主關件。

安徽天康集團年銷售YB系列壓力表近12萬只，三年內將擴大到20萬只銷售。長期以來，YB機座的制造沿用了傳統(tǒng)的按工序分機床的機械加工工藝，隨著銷售市場的發(fā)展和客戶對質量不斷提升的要求，我們于2016年年初開始就著手對機座的機加工方式的智能化制造的設計，并在一季度進入實施，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)，機座制造質量，生產線的智能制造水平，生產線的生產效率，項目綜合經濟技術效益等均達到了設計要求。

二、項目設計：

1.機座圖紙（典型Y100機型）見圖（1）

2.項目機加工工藝及關鍵工序點分析

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，剩下的全部加工內容轉入智能制造環(huán)節(jié)。工作物除軸向一大面沒有加工內容，其余5面都需要進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，類型，鉆削參數(shù)，鉆削過程都必須科學配置，科學控制，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） 機座圖紙（典型Y100機型）

3.項目智能制造工藝過程設計

根據對項目機加工工序及關鍵工序點的分析，本項目智能制造路線設計思路如下：

1）.分兩次裝夾，兩次裝夾分別由配兩套液壓夾具完成。兩套液壓夾具設計為2個工序分別在Ⅰ、Ⅱ兩臺計算機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加工中心的轉序及物流由一套智能計算機控制機器人完成轉序工件的抓取，轉序，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

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；本工步是控制關鍵工步，為確保深孔的順利加工和加工孔的質量要求，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90°，定位，加工B面工步；（見圖4）這一面的夾具底面設計鏤空點，對應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)拍設計

4.智能制造的工步自動化節(jié)拍的設計

見上頁附表：項目工步自動化節(jié)拍設計

5.項目智能制造構架及配置

如前所述，本項目根據對項目機加工工序及關鍵工序點的分析，設計了Ⅰ、Ⅱ兩臺CNC立式銑加工中心，并在兩臺CNC之間配置了計算機控制機器人，以完成轉序工件的抓取，轉序，落位，定位，夾緊，退出等工步閉環(huán)工作。機器人配置見圖（6）

圖（6）機器人設置示意圖

本機器人方案采用高精度桁架機器人系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動上下料，單臺設備自動線上下料節(jié)拍約20秒左右；其技術參數(shù)見附表（2）

附表（2） 配置桁架機器人主要技術參數(shù)

三、項目經濟技術效益分析和比較

1. 傳統(tǒng)加工工藝的技術經濟分析：

1.1傳統(tǒng)加工工藝的經濟/效率統(tǒng)計：根據金工車間生產統(tǒng)計結果，單位壓力表座方鋼接頭（100型）按工藝設計為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，工人的勞動保護費）0.9元，單件壓力表方鋼接頭生產加工成本3.6元。如按工廠成本估算，還需加上制造過程財務成本（設備折舊，墊資利息，各種提取，稅金）和各種管理成本（生產管理成本，質量管理成本，銷售管理成本等），可按（1.2×車間經費）1.08元測算，單件壓力表方鋼接頭生產加工成本（不含螺紋加工）即為3.78元；

1.2傳統(tǒng)加工工藝的技術層面分析：根據現(xiàn)場考察，壓力表接頭共9道工序，分別由9個操作工操作，工件在工序流轉中產生9次裝夾，其操作過程*手動實施，工藝落后，工人勞動強度高，產品質量的一致性差。

1. 實現(xiàn)智能化CNC集中加工工藝的技術經濟分析：

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，經濟效益明顯；按此測算如下：整體成本3.78元/5.3=0.71元，這當中不含延伸的質量提高的含義、及因為智能制造技術條件下，節(jié)省下的傳統(tǒng)工藝產生的輔助工時成本。

2.2數(shù)字化CNC集中加工的技術分析：由于工件機加工過程實現(xiàn)了機器人智能自動化裝夾，保證了工序連續(xù)性和一致性，既消除了工序流轉的輔助工時，同時又保證了裝夾的定位精度，產品機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，工件制造的標準結構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到一致性的要素技術要求；同時，由于CNC加工過程的切削速度，進給量，刀具相關的各部切削角度都進行了*化的設計和選擇，使整個切削過程都受控于計算機的智能化控制中，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，從而使產品的整體質量得到提高，為次的產品創(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，但不可否認的是，人作為機器操作者，他的熟練程度，體質和精神狀況總是要影響生產效率和制造對象的質量。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)制造的生產方式就不能適應時代的發(fā)展。毋庸置疑，天康集團也同樣面臨著這些問題的困擾。本項目原來采用的傳統(tǒng)的生產方式共9道工序，分別使用了9個技術熟練的操作工，由于生產任務重，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，設計兩條生產線由一名操作工操作監(jiān)控，目前實際投產一條生產線，故仍配備一人操作，監(jiān)控。

對比：項目傳統(tǒng)生產需要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，社會效益和經濟效益明顯。