經(jīng)過40余年的發(fā)展，“柔性化制造”這個概念與時俱進，不斷完善，應(yīng)用范疇也隨之日漸寬廣。1967年，英國莫林斯(MOLINS)公司首次提出了“柔性化制造”的概念。從技術(shù)層面上看，它是以數(shù)控技術(shù)為核心，將計算機技術(shù)、信息技術(shù)、檢測技術(shù)、品質(zhì)控制技術(shù)與生產(chǎn)管理技術(shù)相結(jié)合的一種先進制造技術(shù)。從實際應(yīng)用上來說，它解決了長期以來多品種小批量加工自動化的難題，也更能適應(yīng)產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的需求。

普遍意義上來說，汽車行業(yè)的柔性化大多體現(xiàn)在其生產(chǎn)線的先進程度，同一個生產(chǎn)平臺可以同時生產(chǎn)多種不同類型的零部件，進而靈活地匹配豐富多樣的客戶訂單，達到縮短產(chǎn)品交貨期、提高顧客滿意度的目的，同時并強化了產(chǎn)品的品質(zhì)管理，降低原料庫存，良好地平衡人力與工時。這一理念具體貫徹到各企業(yè)中，則又出現(xiàn)千變?nèi)f化的靈活應(yīng)用。

交鑰匙工程：柔性化滲透入整套方案

奇瑞汽車有限公司第二發(fā)動機廠的曲軸精加工線是由德國勇克（JUNKER）機床總承包的交鑰匙工程。勇克承包了9道加工工序，其中4道主要工序為磨削曲軸主軸頸外圓；曲軸連桿軸頸與止推軸頸；帶凸緣法蘭端；軸頸端。奇瑞第二發(fā)動機廠曲軸精加工線線長蔣仁杰在接受筆者采訪時介紹道，設(shè)備開動后的好處非常明顯，大幅縮短了交貨期，產(chǎn)量提升也相當明顯，而這正是歸功于整條生產(chǎn)線的工藝成熟、柔性化程度高。

該生產(chǎn)線上配有自動上下料系統(tǒng)，在單個加工工序之間集成了隨機抽樣檢測裝置，總的磨削節(jié)拍時間穩(wěn)定為59秒，每道JUNKER機床的磨削工序通過一次裝夾完成。

據(jù)蔣先生介紹，單班產(chǎn)量可達260個，日產(chǎn)800-900件。其柔性程度很高，可共線生產(chǎn)1.3L、1.6L、1.9L、2.0L、2.3L多種型號產(chǎn)品，互相之間的切換也頗為簡單快捷，換型周期短。他舉例道：“以JUCRANK5000曲軸連桿線磨床為例，它采用了隨動技術(shù)，通過對CNC程序調(diào)整實現(xiàn)對不同缸數(shù)、中心距的曲軸的靈活加工；使用CBN砂輪切割加工的線速度可達120m/min?！倍?，該設(shè)備的嫁動率值高，經(jīng)統(tǒng)計計算其OEE（Overall Equipment Effectiveness，設(shè)備綜合效率）值可達86%以上，而一般國內(nèi)市場上同類設(shè)備的水平約在75-80%之間。

蔣先生同時還強調(diào)：“設(shè)備廠家有豐富的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，可為設(shè)備配以最優(yōu)化的刀具和輔具，很好地提高了刀具的切削壽命，從而穩(wěn)定產(chǎn)品品質(zhì)，將工廢率控制在0.3%以下，大幅降低了生產(chǎn)成本?！睆某霎a(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)上看，全線設(shè)備Cmk（machine capability index，設(shè)備能力指數(shù)）大于1.33，個別甚至能達到1.6。

全自動化制造縮短節(jié)拍時間

無獨有偶，上海大眾也購買了勇克帶有兩個工位的JUFLEX3000機床。加工任務(wù)是使用CBN砂輪整體磨削轎車凸輪軸的軸頸、平面、氣門凸輪和部分泵凸輪。

上海大眾汽車動力總成有限公司凸輪軸線工段長丁巍向筆者介紹道：“加工過程通過一個內(nèi)置機械手和兩個外置的上下料傳送帶來實現(xiàn)全自動化?！彼枋龅?，這個設(shè)備的好處在于，將加工任務(wù)合理并節(jié)拍同步地拆分為兩個模塊或者稱為兩個加工工位，換句話說，就是在同步的時間段內(nèi)，兩個機床模塊可以完全獨立地執(zhí)行2個加工任務(wù)。由此，在縮短節(jié)拍的同時，也實現(xiàn)了雙主軸箱的同時運行。使用JUFLEX加工一個工件的時間約為2分鐘。按照大眾汽車動力總成每天3班的進度來計算，一天能加工1500根凸輪軸。

作為一個柔性化生產(chǎn)線，JUNKER的機床設(shè)置了6種型號的凸輪軸生產(chǎn)程序?！跋嗷ブg的程序切換非常簡單，只要在機器操作面板輸入加工參數(shù)，系統(tǒng)便可自動調(diào)整砂輪架的角度和高度。這樣，所有型號的凸輪軸都可以被磨削，而不需要改變夾具等方面的細節(jié)設(shè)置?！倍∠壬f道。

柔性化生產(chǎn)線助力開拓國際市場

國內(nèi)另一自主汽車領(lǐng)軍品牌——吉利汽車也正在不斷加大柔性化生產(chǎn)的投入?！凹Ｍ麑砟馨?/SPAN>2/3的產(chǎn)品出口到國外，這一目標對我們的產(chǎn)品品質(zhì)提出了更高要求?！奔毓杉瘓F上海華普發(fā)動機有限公司的總工程師朱超說：“我們準備從兩方面手，一是提高產(chǎn)品的加工效率，二是把發(fā)動機向‘安全、環(huán)保、節(jié)能’的方向推進。”

上述表態(tài)是朱先生在8月14日于上海舉辦的第三屆汽車及零部件制造技術(shù)論壇上作出的，他同時向與會者詳細介紹了華普對柔性生產(chǎn)線相關(guān)設(shè)備的特定需求。以其正在設(shè)計的、具完全獨立知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品JL6VG35型高端發(fā)動機為例，預(yù)計需投產(chǎn)兩條高性能、品質(zhì)穩(wěn)定可靠的柔性化機加工線—氣缸體、氣缸蓋機加工線各一條。它們的材料是氣缸體高壓鑄造鋁合金（埋鑄合金鑄鐵缸套）；氣缸蓋鑄造鋁合金。預(yù)計生產(chǎn)節(jié)拍為6分鐘/件，設(shè)備采用中外結(jié)合，價格為進口的1/3~1/2。

此外，朱高工強調(diào)，線上自動檢測裝置的配備也相當必要且重要。比如，國外缸體的生產(chǎn)加工自動化程度高，多有主動測量裝置，因而能確保較高的總體加工精度，其尺寸及形位參數(shù)在加工時就能予以保證。他表示，吉利希望能夠自主研發(fā)一批具備高精度的線上自動檢測裝置和系統(tǒng)，價格為國外引進設(shè)備的1/3~1/2。通過使其與加工制造過程有機融合，對加工過程及產(chǎn)品性能指針實施實時檢測與監(jiān)控，提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品品質(zhì)，實現(xiàn)“零廢品制造”。

刀具對于柔性化制造的意義：“如虎添翼”

對汽車業(yè)來說，其主要零部件分為底盤、制動系、行駛系三大類。作為汽車“心臟”的發(fā)動機，其生產(chǎn)制造要求相當嚴格。具體來講，考驗刀具加工品質(zhì)的“重中之重”為缸體、缸蓋、曲軸三大件。為了配合柔性化生產(chǎn)線的加工，刀具企業(yè)從未放緩過與時俱進的步伐。

在8月13日的上海金屬切削研討會上，山高刀具（上海）有限公司機床刀具業(yè)務(wù)經(jīng)理王抒揚介紹了面向汽車發(fā)動機用戶、山高提供刀具的多種技術(shù)特色及實戰(zhàn)經(jīng)驗。他以凸輪軸孔鉸刀、閥座刀具和缸孔粗精復(fù)合鏜刀為重點，介紹了刀具在發(fā)動機缸體缸蓋制造中是如何應(yīng)對用戶的苛刻要求的。

凸輪軸孔的精加工

山高在凸輪軸加工方面比較成熟的工藝是先用缸蓋球頭銑刀粗銑，和軸瓦裝配后導(dǎo)引鉸和精鉸來完成精加工。在凸輪軸鉸刀的設(shè)計上，使用了更耐磨的金屬陶瓷做導(dǎo)向條，刀片的壓裝和調(diào)整則是山高經(jīng)典的BIFIX結(jié)構(gòu)。

鉸刀的前端，幾乎所有廠家都會做成兩刃的，為鏜鉸形式，前一個刀片還起到導(dǎo)向定位的作用。市面上常見的是刀片對稱分布，這雖然減少了刀具的切削行程，但切削力的均布容易引起震刀。在多刃槍鉸的設(shè)計上，山高有更為合理的方案——針對常見的兩刃可調(diào)刀片式，采取了4-6齒焊接PCD可換頭式。

又比如，有些刀具制造商通過人手工的精調(diào)來實現(xiàn)刀具精度，這就不太可能保證兩刃精度的完全一致，加工出來的孔在表面粗糙度抑或同軸度方面都不算上佳。而由于山高的槍鉸相對齒數(shù)較多，更能加快節(jié)拍，可換頭能夠經(jīng)受重復(fù)多次的修磨，同時，成本也會小于那些使用PCD刀片式的鉸刀加工方式。

再來看閥座刀具在工作中是如何解決加工難題的。導(dǎo)管閥座孔系的加工分為壓套前（底孔）和壓套后的加工兩部分，壓套前的加工材質(zhì)為鑄造鋁合金。為避免產(chǎn)生刀的痕跡，一刀過是最理想的加工方法。在速度高時，加工時的動平衡成為刀具的重要衡量指針。材質(zhì)較軟的鋁合金作為刀體，保證了極高的切削速度和高轉(zhuǎn)速。

山高在導(dǎo)管閥座底孔的加工方面有頗為成熟的工藝，也即，一個孔系兩把刀來完成，一般缸蓋分進、排氣兩組孔系，對應(yīng)的壓套前加工刀具就是四把。每個孔系對應(yīng)的刀具為一把復(fù)合粗鏜刀、一把復(fù)合多刃的精鉸刀。鏜刀對導(dǎo)管底孔是僅鏜一小段，給精鉸留做導(dǎo)引用，精鉸刀前端分兩組切削刃—定位導(dǎo)向精鏜鉸。這相對于競爭對手來說，不僅加工效率高，刀具耐用度也更強，加工一個底孔耗時約5-6秒（而競爭對手往往需8-10秒，如采用復(fù)合精鏜來加工底孔，則耗時將更長）。

壓套后進排氣孔的加工

導(dǎo)管閥座孔系壓套后的加工方面，目前成熟的工藝都分為粗、精兩次加工，粗加工也叫導(dǎo)引加工，導(dǎo)管孔切削8-10mm，給精加工做引導(dǎo)用。精加工為復(fù)合鉸刀，控制和保證尺寸。

山高在導(dǎo)管閥座孔的鉸刀設(shè)計方面頗有特色：導(dǎo)管孔的導(dǎo)引鉸和精鉸全采用PCD（硬質(zhì)合金桿上焊接PCD）切削，與刀體的連接采用熱脹連接。閥座角度的加工全采用CBN刀片來切削，所有刀片均裝在可調(diào)精密刀夾上進行調(diào)整，導(dǎo)引鉸把座圈孔起密封作用的角度留量，其余角度加工到尺寸，精加工鉸刀只加工起密封作用的角度，精鉸刀倒角部分設(shè)計為雙刃，保證切削的平衡性。

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