機械加工生產線的設計及優化

馬林　蔣佳華　陳中樂　常永鑫

摘要：我國目前機械加工行業正面臨著一場新的機遇與挑戰，要求我國機械加工行業要抓住這一機遇，對原有的生產方式進行改進，提高生產效率，以滿足需求。而目前在機械加工行業仍然存在一些問題，本文將就當今機械加工行業內存在的問題對機械加工設備布局方法及其仿真技術進行簡要探討。

關鍵詞：機械加工；生產線；優化

就機械加工生產線而言，它在設計、優化方面的措施直接關系今后企業的經濟利潤和市場競爭力。高效率、低成本、大規模的生產線，可以為企業生存和發展提供最基本的保障，同時也是機械加工生產行業的發展趨勢和方向。因此，做好機械加工生產線的設計和優化具有重要意義。

一、機械加工行業發展現狀

無論是社會基礎設施的建造，還是工農業生產，或是商業服務業質量的提高，都需要機械的支持，因此對機械加工行業的需求越來越緊迫，既要求其產量提高，同時還要求其提高機械質量，這對我國機械加工行業來說，既是一大嚴峻的挑戰，又是一大發展機遇。在此前提下，機械加工業既要尋求合理的降低生產成本的方法，同時又要尋找使生產線更加靈活的方式，以期生產成本和生產效率更理想。而在我國目前大多數機械加工行業中，都沒有對生產設備進行科學合理的布局規劃，就算有部分企業對其生產線上的設備進行了布局設計，但由于其設計理念較為陳舊，仍在使用傳統的設計，所以即使做了設備布局，卻仍然難以滿足當前社會各界對機械加工生產的要求，出現諸如各企業生產效率偏低，生產任務較為復雜時調度方面出現障礙，影響物流效率，甚至影響按時交貨，降低企業信譽等問題。

二、機械加工生產線

（一）機械加工生產線的組成

機械加工生產線的組成主要有五個部分。第一部分是加工設備，主要是指金屬切削機床；第二部分是工藝裝備，如夾具、刀具、量具及其他輔助器具；第三部分為輸送裝備，有工件輸送裝置、上下倆裝置、儲料裝置以及轉移裝置等；第四部分為輔助裝置，主要用來清洗生產過程中產生的碎屑殘渣；第五部分為控制系統，主要傳遞與接收信號，完成整個生產線的自動控制。

（二）機械加工生產線的設計原則

在進行機械加工生產線設計時，首先要保證生產線在設計周期內可以穩定發揮出理想的工作狀態，滿足工件加工過程中對質量、精度的要求。其次，生產線的設計要保留一定的生產潛力。設計生產線時要保留一定的可調整性，避免設計的生產線完全固定。生產線的設計要為操作人員保留安全適宜的工作環境，避免操作人員工作勞動強度過大。生產線要盡量節約占地面積，避免過多的成本投入。最后，還需要貫徹落實節能環保理念，清潔化生產。

三、機械加工生產線的優化措施

（一）布局設計類型分析

機械加工設備的產品導向布置。對于要進行大批量生產的機械加工生產線來說，由于其生產加工過程中已經形成了固定的生產模式，因此只要以生產對象專業化為原則來對機械加工生產線進行布置，使機械加工過程中所需的全套設備和執行工人都以生產對象為主進行聚集，按照其在機械加工過程中的先后順序進行布局。這樣可以使這種連續流水作業之間工序間隔縮小，減少了時間和空間的浪費，從而達到節省運輸時間與成本，提高工作效率的目的。還有另一點就是，這種生產過程由于其操作方式相對簡單，生產計劃也并不復雜，便于組織管理，同時因為這種生產活動的專業化程度較低，對工人專業技術水平的要求也比較低。但是與此同時由于這種布局方式對生產線要求高度同步，一旦出現需要對機械型號進行改變的情況，則需要整條生產線都為之做出相應改變，因此這種布局方式對機械的種類型號變化適應能力較低。而且同樣因為整條生產線高度同步，效率較低的生產設備會影響整體生產線加工效率。

機械加工設備的工藝導向布置。對于生產量較小，生產類型較多的生產線上，則可以采用工藝原則對生產設備進行布局，將機械加工的過程大致分為粗加工、半精加工、熱處理、精加工幾個步驟，在布局時將從屬于統一過程的設備布局在鄰近的位置，并依此將生產線分為小組，這樣即使生產的對象不同，只要有相同的生產步驟就可以在同一小組被進行生產加工。這種布局的優勢在于其對機械生產類型變動的適應力較強，而且一旦小組設備出現故障，有很多可以代替其進行加工任務的其他小組，保證了生產線的穩定性。但是與此同時，這種布局方法容易使物流變得復雜無序，生產資料經常在多個小組之間交互，為集中管理帶來困難，增加了制造成本。

（二）簡易柔性自動化機械加工生產線方案的設計

在一般情況下，圓車及立銑能夠達到加工需要，所以，我們要以數控加工設備作為基點，將銑床及數控化車床作為主要設計目標，在此基礎上加設數控化撞床、磨床以及沖床，擇取SWAI的銑、車、磨、銼以及沖床CNCsystem。計算機拆分成下位機與上位機兩部分，前者用于控制，而后者用于管理。網絡擇取常規局域網技術予以聯接。遵循少投入大回報的原則，配置計算機管理控制系統。數控加工裝置擇取常規機床，通過SWAI系列經濟型CNCsystem與精密機電予以整體改造。

（三）提高加工的可靠性和利用率

優化機械加工生產線，可以從提高加工的可靠性和利用率方面進行考慮。做好對整個加工過程的質量監控工作，及時發現加工過程中出現的問題和故障，同時診斷故障，避免零部件加工中出現過大的偏差。同時，操作人員需要及時處理故障，盡量減少不必要的停機操作。建立故障自動診斷信息庫，整理、收集系統在加工過程中出現的問題和故障，做好故障分析工作，找到產生故障的部位和原因，提高故障排除效率，避免故障進一步擴大?，F階段的生產線自動控制逐漸向著分散控制方式轉變，這種新的控制方式花費遠遠低于集中控制方式的花費，降低電纜在鋪設過程中的長度和覆蓋面積，同時有著節約電氣保養費等特點。

四、結束語

導致機械零件變形的因素有很多，對于不同的原因要采取不同的措施解決。實際操作中，要注重機械加工的每一個細節，不斷完善生產過程，爭取把經濟損失降到最低，以保證機械設備穩定工作，實現機械加工的高質量、高效率目標，從而促使機械加工行業具有一個更好的發展前景和更廣闊的市場。