图1 高精度、高柔性的缸盖生产线

一条现代化的发动机生产线，高精度、高效率和高柔性是其必须具备的特性，本文从生产线规划和验收方面介绍了建设高精度、高效率和高柔性生产线的关键要素。

概述

一条现代化的发动机生产线，要保证产品的技术要求，就要做到高精度；要可靠地控制产品精度，就要做到高质量；要确保生产节拍，就要做到高效率；要有利于多机兼容及产品改型换代，还要做到高柔性。同时，一条精益生产线还要做到投资合理，运行成本低廉，开工率高，使用寿命长。

生产线规划从最初的方案策划到设备终验收结束，大致可分为两个阶段：第一阶段是从前期的市场调研到设备方案的敲定和合同的签署；第二阶段是从方案会签到设备终验收结束。

规划一条现代化的发动机生产线首先要进行市场调研，了解国内外同行业同类产品的新工艺、新技术；了解用了哪些新设备，设备选型的依据是什么。对比我们的产品，哪些可以为我们所用。仅此还不够，要规划一条现代化的发动机生产线还应该有自己的生产线建线大纲，大纲应给出如下内容：投资规模；自动化水平；设计产能、生产节拍和设备可动率（进口/国产）等生产纲领；生产线柔性要求，包括兼容机型、改型方案。

时间就是金钱，效率就是生命，在市场竞争日益激烈，产品更新换代日益加快的今天，产品生产线的规划都在与产品设计同步进行，也就是实施同步工程。所谓的“同步工程”就是：与设计同步分析产品结构，进行产品技术水平定位；同步进行产品工艺分析、确定加工工艺路线，进而确定生产线方案；同步进行市场调研以及与设备厂家进行技术交流，最后结合调研与交流完成生产线规划。

生产线规划及设备选型

生产线规划实质就是根据产品特点合理地选择设备。

1.设备选用三原则：好用、适用和够用

好用是指设备先进、成熟和可靠，经过市场检验，获得用户认可。适用是指适用于所加工的产品；适用于所在的工作环境，如温度、湿度和噪声等；适用于工厂的习惯，如工人的操作习惯、设备维修习惯和备件选用习惯等。够用是指立足于产品精度和生产纲领，满足需要即可。生产线上各工序的加工内容不同，加工精度也不同，如果设备都具有相同的或相当高的配置，必然造成资金、技术和产能的浪费。

2.综合考虑设备故障率和整线寿命

设备故障影响生产成本、生产能力和产品质量，其考核指标是设备故障率。生产线规划必须考虑设备故障率，尤其在整线由不同厂家的设备组成时尤为重要。人们往往认为粗加工的精度不高，应该选择精度低、价格便宜的设备，而这会导致故障率高，整线开工率大大下降。在规划生产线时，不仅要考虑单机价格，还要考虑设备的加工效率，仔细进行节拍计算，更要综合考虑整线设备故障率和整线综合寿命，不要让一台精度低、价格便宜的短命设备成为生产线的“水桶短板”，拉低了生产线的开动率和整线寿命。规划生产线时一定要把握全局，综合考虑，确保整线设备开动率和寿命的一致。对于确保关键参数的把关设备，更不能有半点含糊，必须选用精度高、可靠性好的过硬设备。

图2 现代化的缸体线

3.配置决定精度、质量、效率和寿命

设备的精度、质量、效率和寿命取决于其配置，生产线规划选择设备时，必须落实设备的主要部件的配置，否则设备的高精度、高质量、高效率和高寿命只能是空想。

主轴单元是高速切削技术的主体之一，是高精度、高效率的精密机床的核心功能部件，应该高转速、大功率，低转速、高转矩；应采用高速、高刚度精密陶瓷轴承，高压油气润滑，恒温冷却水自动冷却，主轴温度变形自动补偿。
滚动丝杠副的精度直接影响机床的定位精度和运动精度，应选用具备高精度、高速度且预紧可调的精密滚动丝杠副。

滚动直线导轨系统应该具有高刚度、高载荷承受能力，并且还应该具有非常精确的线性传动精度。

线性运动系统的最现代形式是线性运动系统模块化——所有的部件（丝杠、导轨和滑块）都被预先集成在一个模块中，简单、方便且适用。

4.刀具的选用

刀具选择的一个重要原则就是要充分发挥高效机床的性能和效率，避免机床在低速、低效状态下工作，导致产品生产成本居高不下、缺乏竞争力。选用高速、高效刀具不要担心成本高，既要着眼于刀具的单价，更要着眼于刀具的切削效率和寿命，将单价、效率、寿命以及高寿命刀具缩短的辅助时间等因素综合起来考虑，最后落实到单件产品的刀具成本。选择刀具的原则不是刀具的单价最低，而是单件产品的刀具费用最低。

5.生产线的平面布置

生产线在厂房内的平面布置要遵循操作方便、有利物流、适于维修且便于管理的原则。根据生产线的大小、长短、产量和厂房的格局按S形、U形或一字形布局。

6.物流及工位器具

生产线的规划不止局限于工艺和设备，生产线的物流也是重要组成部分。生产线的物流应简洁、流畅，确保生产节拍，不出现物流阻塞及产品损伤。生产线涉及三种物流：毛坯物流，定时定量将毛坯送到生产线的始端；成品物流，将生产线加工出的合格成品定时、定量送到装配线相应的装配工位；加工过程的物流，加工过程中产品按节拍由上工位输送到下一工位。如果用一句话概括就是物流“四定”：在规定的时间，将规定的产品按规定的数量送到规定的地点。

为确保物流可靠，还应配备必要的工位器具，工位器具应容量适当、结实可靠、方便装卸且利于物流。

生产线的验收

生产线验收是对前期规划工作的检验，是对设备制造厂家的设计方案、设备质量和性能的全面考核，可以说是生产线规划成果的展示。验收分为方案会签、预验收和终验收三个阶段。

1.方案会签

（1）工艺方案会签

产品加工工艺方案包括产品加工工艺路线、选择的设备以及选择的夹具、刀具和量具等加工工装，是交钥匙工程的技术基础，工艺方案由设备生产厂家制定，订货方对方案进行会签。工艺方案会签主要看产品加工的工艺路线、工序内容和工艺参数是否合理；设备的配备是否恰当；夹具、刀具和量具的选用是否适宜；生产线能否满足生产节拍，实现生产纲领；生产线是否有有效的质量控制等。

（2）设备方案会签

着眼点是机床的性能、精度能否满足产品加工需要，主要看主轴功率、转矩、主轴转速、进给速度以及机床定位精度、进给精度和动态反应特性。需要认真审查机床的主轴、导轨、丝杠、床身、立柱、横梁和底座等机床主要零部件的配置能否确保实现机床的精度与性能。

数控系统是机床的神经，应该根据产品的加工内容、精度以及采用的毛坯和刀具，进行有针对性的选择，做到功能适用、够用；切忌盲目从众，更不要贪多求全；恰当的选择应该做到数控系统的功能和机床的性能、产品的加工需要统一。

自动测量、温度监控和刀具监测功能等数控系统的附加功能对于提高加工质量、增加加工可靠性大有益处，必须选用。润滑系统及冷却系统对于确保机床稳定、可靠地工作必不可少，值得提出的是电控系统的有效冷却和主轴内冷对保证机床稳定工作尤为重要，尤其对于深孔加工更是如此。

（3）工装方案会签

夹具：合理的夹具结构、正确的零件定位、合适的定位精度、适宜的加紧力、没有加紧变形和零件装卸方便快捷，是好夹具必须具备的条件，夹具应自动夹紧并具有定位异常报警功能；刀具：综合加工材料、加工效率、加工精度及表面粗糙度等因素，考虑刀具的材料、结构和几何角度来选择刀具，实现高速、高效切削；量具：量具的会签首先是审查生产线的质量保证能力、质量控制水平，当然还有生产线的检测设备、检测仪器和量检具的配备。

方案会签的另一项工作是确定验收方案，保证验收顺利进行。

2.预验收

好的生产线设计方案只是成功的一半，生产线的好坏主要由制造决定，由验收来判断。生产线预验收在设备生产厂家进行。

验收依据：双方签署的商务合同、技术协议、验收方案和会签的技术方案。

验收内容：通过单台设备的验收审查技术协议，会签的技术方案是否得到落实；设备的各个系统、主要部件是否按要求配置；设备的性能、精度是否满足要求。对机床进行静/动态、空运转、噪声和温升检测；产品试加工、小批量加工和批量加工（Cmk验证），考核机床的稳定性、可靠性，检验机床按节拍加工的能力和稳定性，考核机床的加工（尤其是批量加工）质量和质量稳定性；考核加工工艺参数的合理性，夹具、刀具和量具选择的正确性、适用性；考核切削液的冷却、润滑和冲洗效果。

验收原则：将工作做深、做细，充分暴露问题并在生产厂家彻底解决问题，保证预验收通过的设备是完全合格的设备。

3.终验收

如果说预验收的验收是点的验收，那么终验收则要将点连成线，进行整线的验收。生产线是一个整体，只有整体通过验收，才真正具备生产能力。

首先将到厂的设备按生产线平面布置图定位、安装、调试、试运行并完成单台设备的终验收。然后将加工设备、辅助设备和检验设备用辊道、吊具连成线，进行全线调试、试运行，按生产节拍试生产、小批量生产和批量生产，考核生产线按节拍生产的能力（Cpk）、按节拍生产的稳定性；检验产出的产品，考核生产线的质量控制能力和稳定性水平；检验生产线记录的数据，考核生产线的记录能力；确定生产线的加工状况和质量状况是否有准确的记录，是否可检查、可追溯。

生产线终验收最看重的是整条生产线按节拍均衡生产的能力，整条生产线的质量控制能力和物流能力；整条生产线的加工状况和质量状况是否有可检查性和可追溯性。只有这些均满足生产线建线大纲的要求，才能认为终验收完成，生产线才能交付使用。

除了生产线的硬件验收外，终验收还有一项更重要的工作就是人员培训。伴随着设备验收的完成，生产线上的操作者应该具备独立操作能力；维修人员应该具备设备故障的判断能力和修复能力；检验人员应该能正确操作检验设备、仪器，准确有效地检验产品；编程人员能对产品熟练编程。这些都是确保生产线稳定生产的决定因素。

生产线验收结束时，用户端相关人员应该具备使生产线可靠、有效运行的能力，生产线应该能按节拍稳定地生产出合格的产品，这是生产线验收结束的惟一标准。