液压轴向柱塞泵马达工艺设计及生产线规划.docx

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液压轴向柱塞泵马达工艺设计及生产线规划

液压轴向柱塞泵马达工艺设计及生产线规划

一、生产纲领

Xx液压公司厂房的规划建设、设备选型工作按照公司高层指示，紧密围绕挖掘机配套液压元件批量生产来展开，满足年产1万台小型挖掘机、2万台中型挖掘机配套泵、马达的需求，共计年产泵、马达12万台。

XX液压公司对主泵、马达的各零部件按照工艺路线进行分类、汇总，根据各型产品关键零部件的技术和加工工艺特点，确定了批量生产车间各类型主要零件成组单元的生产工艺方案，达到6型马达、3型泵年产I2万台的生产能力。

在设备选型和工艺布置上参照了川崎、萨奥、纳博等标杆液压件生产厂家生产模式，借鉴了国内外一流标杆企业的冷、热加工和辅助设备。

以精益生产为指导思想，按照典型零件成组分类、成组工艺、制定标准工艺流程，根据同类零件年产量确定了中小批量、大批量两种不同生产模式的设备选型和生产单元布置模式。

投产后可满足l万台小型挖掘机（7.5T）、2万台中型挖掘机（23.5T、33.5T）主泵、行走马达、回转马达的配套需求。

1、生产产品型谱及产量

表l批量生产产品型谱汇总表

吨位

类别

产品型号

标杆产品型号

年产（万台）

7.5T挖机

主泵

回转马达

行走马达

23.5T（33.5T）

主泵

主泵

行走马达

行走马达

回转马达

回转马达

合计

2、生产单元零件类型及产量

序号

生产单元名称

成组零件种数

单品种最大年产量

生产规模

共计年产量

1

端盖单元

2

壳体单元

3

斜盘单元

4

阀体单元

5

主轴单元

6

缸体球铰单元

7

柱塞滑靴单元

8

配流盘回程盘单元

9

阀芯阀套单元

10

精密磨削单元

11

热处理、下料单元

12

装配单元

13

试验单元

14

喷漆包装单元

15

原材料、外协外购件仓库

16

动力设备

3、工作时间及设备利用率核算原则

按设备全年有效工作时间300天，每天3班制，有效工作时间20小时计算，全年有效工作时间6000小时。

4、外协、外购零件类型

锻、铸件毛坯热处理、粗加工工序、弹簧、冲压件、简单零件外协；标准件、轴承、密封件外购。

二、厂房工艺布置简述

1、批量生产车间制造流程如图l

厂房设计、施工时，结合液压件精密制造的工艺要求，各生产单元、辅助间、功能区域

等均按其实际使用需求进行设计。

设备基础、防振、恒温、恒湿、防爆、抽风等工艺要求尚需要及厂房的设计部门作充分沟通。

困尚未最终确定设备型号和台数，厂房水电气用量及管网布置暂无法确定。

2.工艺布置原则

工艺布置原则简述如下：

2.I成组技术原则：

对零件的结构、加工工艺进行分析，对相似的零件和工艺流程进行统计，并布置在同一加工单元，采用同类型生产设备集中生产，减少物流、装夹、换刀等待时间，提高生产效率和设备利用率。

可实现同类机床多品种批量柔性制造。

2.2根据批量大小决定是否采自动上下料机构：

根据每种零件的年产量大小、零件重

量、装夹定位复杂程度、单件加工时间等决定上下料方式。

年产量小于5万件的零部件

属于中小批量生产，年产量大于5万件小于10万问的属于中批量生产，中小批量生产零

件选用手工上下料方式。

年产量大干10万件的零件生产属于大批量生产，采用自动上下

料方式。

2.3单机、多机实现柔性制造：

对零件重量重、装夹定位复杂、工序如工时间长的零件，采用工序集中原则来减少装夹次数和时间。

同类型零件在一种机床或两种类型机床上全部加工完成。

选用的卧式加工中心、立式车削中心均具备“多工作台+中央刀库+刀具管理+在线尺寸检测+中央生产管理系统”等功能，根据机床工作台数量的多少，可同时加工几种类型品种的零件，采用手工上下料，不需更换夹具，可实现24小时无间断加工

2.4对滚齿、插齿、珩磨、研磨、去毛刺等非杯设备，由于加工零件种类繁多，年生产量均属于中小批量生产，装夹定位方式复杂，采用手动上下料方式。

2.5精密磨削单元：

采用恒温、无尘、封闭作业。

对于大批量生产的零件采用自动上下料方式，配置自动检测功能，可实现8-24小时无人化加工。

对于中小批量的零件采用手工上下料方式。

2.6各生产单元加工的所有零件的位置尺寸精度采用线后检测。

2.7生产单元布置原则：

对壳体、端盖类零件采用“一个流”布置原则。

对于中小批量的精密零件生产采用U型布置，实现物流最短、一人多机，采用手动上下料方式，工序和机床之间采用滑道传输。

对大批量牛产的零件实现自动上下料，根据不同零件的加工材料、单件加工成本、一次投资大小等因素综合考虑，决定单元自动化程度。

实现8-16小时无人加工。

28热处理生产线采用同类热处理方法、设备集中组线，实现自动上下料方式。

热处理封闭作业，不影响其它生产单元。

29建立泵、马达装配生产线，采用恒温、无尘、封闭作业。

具备在线尺寸、扭矩、气密性、装配防错、漏装检测等功能，可以实现年装配20万台泵、马达的生产能力。

2.10出厂试验单元建立泵、行走马达、回转马达3条试验线，测试数据计算机自动采集，实现快速装卸，试验台对称布置实现一人两机操作。

2.11喷漆单元具备清洗功能，采用机器人自动喷漆，喷漆线采用封闭式作业，采用天然气加热烘干，人工上下料方式，具备年产15万台的生产能力。

三、关键生产单元典型工艺及布置示意图

批量车间内各机加单元（壳体、端盖、斜盘（包括制动油缸）、控制阀体、主轴、缸体和

球铰、柱塞滑靴、配流盘和回程盘、阀芯阀套等机加单元）、热处理单元、装配单元、试验单元、喷漆和包装单元为批量生产的核心单元。

3.1端盖加工单元

3.1.1、端盖类零件年需求量统计

主机

配套主机数量

端盖品种

年需求量

3.1.2、单元描述

根据端盖单元各品种年需求量统计，共计有X种，年需求量共计XX万件。

属于多品种中、小批量，根据组线思路的不同，有两种加工模式：

3.1.2.1．单机FMS柔性制造模式：

设备为单机多托盘形式，殴各及设备间托盘不互相流通，每台设各可以同时装夹几型产品，同类型端盖零件所有加工工序可在一台设备上完成，实现单机柔性制造。

根据端盖类零件的加工特征（单工序加工时间超过30分钟），所以采用手动上下料方式，工装、刀具准备不占用加工时间，可实现24小时不间断加工。

关键尺寸公差可以实现线内自动检测，位置尺寸公差线外手动检测。

3.1.2.2、多机FMS柔性制造模式：

设备为多机多托盘形式，所有设备配置双托盘，采用手动上下料方式。

其余托盘都集中在托盘库中，通过多任务管理系统可以将任意一个托盘通过自动输送的方式调配到单元中任何一台设备上进行加工，因此多机多托盘形式的制造单元具备更大的柔性，可实现24小时连续加工。

两种加工模式优劣对比见表3。

3.1.3、加工零件类型（共计XXX类）

图二零件示意

3.1.4、工艺流程图

图三端盖各零件典型工艺流程

3.1.5、端盖加工单元设备示意图

单机FMS柔性制造模式

图四端盖单机柔性单元平面布置示意图

多机FMS柔性制造模式

图五端盖多机柔性单元平面布置示意图

3.1.6、加工模式优劣对比

加工模式

优点

缺点

单机FMS柔性制造模式

1、投资成本较低，回报周期短；

2、单台设备发生故障不会导致整条生产线停止生产；

3、维护成本低；

4、可以实现单机多任务管理

1、单台设备占地面积大；

2、考虑到托盘和刀库数量，在同台设备上不能实现很多种零件的加工，一般能实现4种以下不同零件的加工。

多机FMS柔性制造模式

1、实现托盘共用，减少了单机托盘数量，最大程度共享资源；

2、能实现零件集中上下料，减少工人行走工作量；

3、能实现单元加工所有类型零件的任务管理；

4、可实现24小时无人加工。

1、投资成本昂贵，回报周期过长；

2、维护成本高；

3、对维护工程师及工艺工程师的技术能力要求高，人才需求紧张；

4、当托盘库、运输机器人任何一个出现故障时，会导致整条生产线停顿。

3.1.7、端盖加工单元设备清单

加工单元

编号

设备名称

型号

用电量（KW）

备选厂家

主要用途

端盖单元

1

振动去毛刺机

11

无锡泰源机器制造有限公司

清理毛坯

2a

单机FMS生产线（多工作台卧加）

93

马扎克/牧野/DMG

加工进出油口/铣面

2b

多机FMS生产线（带中央托盘库）

93

马扎克/牧野/DMG

加工进出油口/铣面

3

压力清洗机

30

CTG\DURR\MAFAC

工序间清洗，用于去除零件表面油脂、杂质

4

热能去毛刺机

52

ATL/易趋宏

除去交叉孔、内外表面的全部细毛刺

5

除锈清洗

40

CTG\DURR\MAFAC

去除因热能去毛刺产生的氧化层

6

立式珩磨机

20

KADIA\莱玛特\善能

加工阀孔，保证圆柱度和粗糙度

7

精细清洗机

80

CTG\DURR\MAFAC

零件终清洗，去除工作表面的油脂、杂质

3.2壳体加工单元

3.2.1壳体类零件年产量统计

主机

配套主机数量

端盖品种

年需求量

3.2.2单元描述

根据壳体单元壳体品种年产量统计，共计有X种，年产量共计XXX万件。

壳体单元属于多品种中、小批量生产模式，壳体零件单序加工时间较长（介于15--40分钟），所以采用手动上下料、起重设备辅助的方式。

所有设备选用双工作台或多工作台形式，装夹、上下料不占用加工时间，从而实现连续不间断加工。

根据零件结构和产量，本单元预布置3条生产线（见图9或图10）。

卧式加工中心的选型有单机多工作台和多机多工作台两种形式，具体分析参照端盖单元。

清洗等设备及端盖单元共用，设备及设备之间采用滑道传输。

壳体单元的立车造型具有两种模式，根据零件重量选用不同立式车削中心。

（1）对零件加上装夹夹具较重（中挖行走壳体、回转壳体、中挖主泵中间体及斜盘座超过50KG）的选用单机多工作台立式车削中心；

（2）对零件加上装夹夹具较轻（中挖回转端盖、小挖行走、回转壳体、小挖主泵壳体、端盖）的选用双主轴双工作台立车。

并在设备选型的时候注重单机多工作台立式车削中心和双主轴双工作台立车的通用性，这两类设备都能覆盖9种零件，保证设备的通用性，批量生产中如单机设备发生故障，生产任务可及时调配。

立车具加工模式优劣对比见表5。

3.2.3壳体单元加工零件图

3.2.4壳体典型工艺流程图

图7中挖壳体类工艺流程

图8小挖壳体、泵盖及小挖行走、回转壳体、中挖壳体工艺流程

3.2.5单元设备布置示意图

单机柔性模式

图9壳体单机柔性单元设备布置示意图

多机柔性模式

图10壳体多机柔性单元设备示意图

3.2.6立车方案优劣对比

表5立车方案优劣对比表

加工模式

优点

缺点

双主轴双工作台立车

1、投资成本低，回报周期短；

2、转塔式刀具布置方式换刀速度快；

1、更换夹具麻烦；

2、只能实现1人1机；

3、机床刚性相对较弱

单机多托盘产车

1、能实现多种零件在同一台机床上加工（不用换夹具）；

2、机床刚性好，能实现重切削；

3、可实现2-4小时无人加工；

4、能实现1人多机操作；

5、能实现刀具快速换型；

1、投资成本昂贵，回报周期过长；

2、维护成本高；

3、对维护工程师及工艺工程师的技术能力要求较高；

3.2.7壳体加工单元设备清单

表6小挖生产线壳体加工单元设备清单

编号

设备名称

型号

用电量

备选厂家

主要用途

1

双主轴立车

OM

车大外圆

2

多工作台卧加

80

DMG

铣面、钻孔、攻螺纹

3

振动去毛刺机

11

无锡泰源机器制造有限公司

去毛刺

4

压力清洗机

39

CTG\DURR\MAFAC

清洗工件

5

精细清洗机

80

CTG\DURR\MAFAC

零件终清洗，去除工作表面的油脂、杂质

表7中挖生产线壳体加工单元设备清单

编号

设备名称

型号

用电量

备选厂家

主要用途

1

多托盘立车

80

OM\MAZAK

车外圆\端面、内孔

2

多工作台卧加

80

DMG

铣面、钻孔、攻螺纹

3

振动去毛刺机

11

无锡泰源机器制造有限公司

去毛刺

4

压力清洗机

39

CTG\DURR\MAFAC

清洗工件

5

精细清洗机

80

CTG\DURR\MAFAC

零件终清洗，去除工作表面的油脂、杂质

3.3斜盘类加工单元

3.3.1斜盘类零件年需求统计

主机

配套主机数量

端盖品种

年需求量

3.3.2单元描述

斜盘单元零件共计种，最大单品种零件年需求量为万件，其余单件品种零件产量为万件。

属于多品种、中、小批量生产模式，采用手动上下料方式。

为提高设备对多品种生产的适应性，本单元选用设备类型为数控车床、立式加工中心、外圆磨床、平面磨床、平面研磨机等，为了减少装夹占用时间，选用双工作台+四轴立加。

上下工序、不同设备间的物流传输采用滑道。

3.3.3斜盘加工单元零件

图11斜盘加工单元加工零件示意图

3.3.4斜盘加工单元典型工艺流程图

图12小挖、中挖行走马达斜盘工艺流程图

图13制动油缸、法兰座、主泵斜盘、小挖主泵斜盘座工艺流程图

3.3.5斜盘加工单元布置示意图

3.3.6斜盘单元加工设备清单

表8斜盘单元加工设备清单

编号

设备名称

型号

用电量

备选厂家

主要用途

1

立加（四轴）

33

MAZAK

铣斜盘端面、斜面

2

双工作台立加

33

MAZAK

加工制动油缸端面孔及主泵斜盘孔

3

单主轴单刀塔数控车

50

HARDINGE\斯宾纳\INDEX

车跑道、车斜盘在平面

4

超声波清洗机

35

CTG\DURR\MAFAC

工序间清洗，用于去除零件表面油脂、杂质

5

平面研磨机

5.5

莱玛特

研磨大平面

6

平面磨床

16

斯图特

磨平面

7

数控外圆磨

60

斯图特

磨斜盘跑道

8

精细清洗机

80

CTG\DURR\MAFAC

零件终清洗，去除工作表面的油脂、杂质

3.4控制阀体加工单元

3.4.1控制阀体加工单元年需求量统计

主机

配套主机数量

端盖品种

年需求量

3.4.2单元描述

控制阀体单品种产量小于万件，属于多品种小批量生产模式，要求生产设备具备柔性制造能力。

本单元采用多工作台卧式加工中心，采用手工上下料方式，上下料不占用设备加工时间。

阀体在一台设备上两序加工完成，减少物流量。

珩磨、清洗等特种加工设备及端盖加工单元台用，设备及设备之间采用滑道传输。

3.4.3阀体加工单元典型零件

图15典型阀体类零件示意图

3.4.4典型工艺流程图

图16阀体典型工艺流程图

3.4.5阀体加单元布置示意图

图17阀体加工单元设备布置示意图

3.4.6阀体加工单元设备清单

表9阀体加工单元设备清单

编号

设备名称

型号

用电量

备选厂家

主要用途

1

多工作台卧加

DMG\牧野\MAZAK

铣、钻、精铰加工，关键形位、尺寸公差保证设备

2

钳工台

去毛刺

3

超声波清洗机

CTG\DURR\MAFAC

热能去毛刺前清洗

4

热能去毛刺机

ATL\易趋宏

除去交叉孔、内外表面的全部细毛刺

5

除锈清洗机

CTG\DURR\MAFAC

去除因热能去毛刺产生的氧化层

6

精细清洗机

CTG\DURR\MAFAC

零件终清洗，去除工作表面的油脂、杂质

3.5主轴加工单元

3.5.1主轴加工单元年需求量统计

主机

配套主机数量

端盖品种

年需求量

3.5.2单元描述

根据主轴单元年产量统计，主轴有两种加工模式：

（1）工序相对分散，采用手动上、下料，选用数控车床加工（见工艺流程图19）；

（2）工序相对集中，车削加工采用自动上、下料方式，选用双主轴、取刀塔车削中心（见工艺流程图20），所有车削工序一次加工完毕。

滚（插）齿、去毛刺、清洗等工序所需设备均为非标特种设备，优先采用国产数控高速加工设备。

非标特种设备采用手动上、下料，设备之间采用滑道输送，实现一人多机生产。

3.5.3主轴加工单元单元典型零件

图18主轴加工单元典型零件图

3.5.4主轴加工单元典型工艺流程

图19主轴加工单元典型工艺流程图（工序分散）

图20主轴加工单元典型工艺流程图（工序集中）

3.5.5主轴加工单元设备布置示意图

图21主轴加工单元设备布置示意图（工序分散）

图22主轴加工单元设备布置示意图（工序集中）

3.5.6主轴加工单元设备清单

两种布置模式优劣对比见表10

表10主轴单元布置模式优劣对比表

加工模式

优点

缺点

工序分散

1、设备专业化程度高，适合中、大批量生产；

2、单机设备维护及出现故障时对生产线节拍影响较小。

1、设备台数多，占地面积大；

2、转型（加工不同类型零件）较困难；

工序集中

1、设备柔性高，适合多品种小批量生产；

2、转型容易；

3、大部分工序在同一台设备上加工完成，物流量小，便于生产管理。

单台设备维护及出现故障时对生产线节拍影响较大。

表11主轴加工单元设备清单（工序分散）

编号

设备名称

型号

用电量

备选厂家

主要用途

1

全自动锯床

锯立煌\昆山合济

锯切棒料

2

铣钻组合机床

自贡长征数控机械有限公司\沈阳大鑫\沈阳机床厂

铣轴类零件定长，钻两中心孔，套车两端倒角

3

单主轴单刀塔数控车

HARDINGE\中村留\MAZAK

粗精车外形

4

数控滚齿机

美国格里森P60\德国普福特PA235\利勃海尔L402\重庆机床厂YS3116CNC7

滚切花键

5

数控插齿机（内）

美国格里森GP200S\德国劳伦茨LS150R\利勃海尔LS150R\南二机床厂YN5132CNC

插内花键

6

数控插齿机（外）

美国格里森GP200S\德国劳伦茨LS150R\利勃海尔LS150R\南二机床厂YN5132CNC

插外花键

7

齿轮去毛刺机

上海普偌迈机电制造有限公司\上海宜众粉末冶金有限公司\深圳金机昌精密机械有限公司

去除滚、插花键产生的毛刺

8

超声波清洗机

CTG\DURR\MAFAC

清洗工件

9

精密万能磨床

斯图特\HARDINGE\Model

磨削外圆及端面

表12主轴加工单元设备清单（工序集中）

编号

设备名称

型号

用电量

备选厂家

主要用途

1

全自动锯床

锯立煌\昆山合济

锯切棒料

2

双主轴、单刀塔车削中心

HARDINGE\中村留\MAZAK

粗精车外形

3

数控滚齿机

美国格里森P60\德国普福特PA235\利布赫尔L402\重庆机床厂YS3116CNC7

滚切花键

4

数控插齿机（内）

美国格里森GP200S\德国劳伦茨LS150R\利勃海尔WS1\南二机床厂YN5132CNC

插内花键

5

数控插齿机（外）

美国格里森GP200S\德国劳伦茨LS150R\利勃海尔WS1\南二机床厂YN5132CNC

插外花键

6

齿轮去毛刺机

上海普偌迈机电制造有限公司\上海宜众粉末冶金有限公司\深圳金机昌精密机械有限公司

去除滚、插花键产生的毛刺

7

超声波清洗机

CTG\DURR\MAFAC

清洗工件

8

精密万能磨床

斯图特\HARDINGE\Model

磨削外圆及端面

3.6缸体加工单元

3.6.1缸体年需求量统计

主机

配套主机数量

端盖品种

年需求量

3.6.2单元描述

3.6.2.1缸体加工单元根据零件材料的不同布置为两条生产线：

铸铁材料缸体生产线（含小挖泵马达、中挖回转）和双台金材料缸体生产线（含中挖泵、行走），详细流程见工艺流程图2。

两条生产线热处理前由车铣复合、拉床、滚齿机完成零件外形、柱塞孔、内外花键的加工，后续根据材料的不同，配置不同的设备进行柱塞孔和球面或平面的精加工。

3.6.2.2其中车铣复合及拉床的布置模式可分为两种：

3.6.2.2.1组线模式：

车铣复合的下料、拉床的上料采用龙门式机器手完成，实现“车铣+拉削”组线加工，实现全自动加工；

3.6.2.2.2独立模式：

车铣复合、拉床采用手工上下料，并独立完成加工。

两条模式中的滚齿机、压床、立加、珩磨机、研磨机、清洗机特种加工设备采用手动上下料方式，零件在设备之间采用滑道输送。

3.6.3缸体加工单元典型零件

图23缸体加工单元典型零件示意图

3.6.4典型零件工艺流程图

.图24缸体加工典型工艺流程图

3.6.5缸体加工单元设备布置示意图

根据车铣复合及拉床组线方式分别对应两种缸体加单元设备布置方式见图25、图26。

图25缸体加工单元设备布置示意图（组线布置模式）

图26缸体加工单元设备布置示意图（独立布置模式）

3.6.6缸体加工单元设备清单

车铣复合及拉床两种布置方案模式优劣对比见表13

加工模式

优点

缺点

“车铣复合+拉床”组线

工序集中，中转自动化，劳动强度低。

单台设备维护及设备故障时对生产线节拍影响较大。

“车铣复合+拉床”独立

设备投资少，单机维护及出现故障时对生产线节拍影响较小。

工人较多，劳动强度大。

表14缸体加工单元设备清单（组线模式）

编号

设备名称

型号

用电量

备选厂家

主要用途

1

双主轴、双刀塔车铣复合加工中心+立式