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刹车盘类零件生产线的改进方案 导读：China 中国 Plant 设备Engineering 工程刹车盘类零件生产线的改进方案周淑红，钱丹 （上海振华重工（集团）股份有限公司电气集团，上海 200120）摘要：为实现刹车盘类零件的高速度、高效率方案二:直线型皮带生产线China 中国 Plant 设备Engineering 工程刹车盘类零件生产线的改进方案周淑红，钱丹 （上海振华重工（集团）股份有限公司电气集团，上海 200120）摘要：为实现刹车盘类零件的高速度、高效率生产，提出了一种刹车盘生产线的全自动化改进方案。该方案以倒立车 床和正倒立车床为主要构成要素，由伺服电机驱动和定位的滚道输送线进行衔接，正倒立车后配置动平衡检测 / 校正设备， 实现了刹车盘类零件的全自动化生产。实践表明，在零件批量生产的情况下，此生产线的改进方案，在生产效率和精度等 方面都明显优于现有生产模式，即优于由卧式车床与立式加工中心组成的生产线。关键词：刹车盘类零件；全自动化；批量生产；改进方案 中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2018）04（下）-0061-03刹车盘、制动毂、制动缸等零件均为回转类零件， 主要供应汽配市场，其作为一种关键性零件广泛应用于 汽车行业的制动系统上，且刹车盘属于消耗产品，应用 更换较为频繁。由于汽车品种多样化，造成此类零件的 生产同样具有品种多样、型号单一、生产量小等特点， 属于多品种小批量的生产方式。目前，国内的生产方式 主要是卧式车床与立式加工中心的加工形式，此生产方 式会造成生产效率低、转序频繁、精度保持性差等缺陷。 由于此类零件具有机加工工艺相似，工序流程相同，所 用机加设备相同等特点，因此，对此类零件的加工尺寸 按区间进行分类后，可以采用此文中所阐述的新型生产 方式，即由倒立车床、正倒立车床与其他辅机共同组成 的全自动化生产线。1 全自动化生产线设计1.1 加工对象 文中阐述的新型加工形式的加工对象主要是刹车盘、制动毂、制动缸等盘类回转零件。此类零件具有外 形相似、工艺相同、流程相似、设备相同等特点，极 其适合组成生产线进行加工。现以其中一种零件刹车 盘为例，阐述此全自动化生产线的生产形式。此生产 线中的设备采用：倒立车床、正倒立车床、动平衡机 及动力辊道输送设备等。其中，零件主要参数：外形 尺寸：25638.3mm；材料：HT250，铸件；硬度： HB180-220；重量：约 4.5kg；单边余量：2.5mm；产量： 500 万件 / 年；节拍要求：3.672 秒。刹车盘的三维模 型如下图 1 所示。 1.2 工艺难点及解决措施（1）加工难点：刹车盘通风槽的上下两个端面， 在余量去除时，极其容易产生不均匀的现象（即两个平 面去除的薄厚不相同），这不仅缩短零件的使用寿命， 还会给汽车的制动系统造成安全隐患，因此在加工时，尤其要注意这点，这也是刹车盘零件质量瓶颈点。如图 2 所示。解决措施：采用 V 型卡爪来解决此问题。将卡爪 的顶端设计为 V 字形状，卡盘夹紧通风槽外圆时，V 型 卡爪卡入通风槽的上下内壁之间，从而确定其位置，再 进行加工，如图 3 所示。图 1 零件三维模型图 2 通风槽 图 3 V 型夹爪 （2）加工难点：刹车盘上下两面平行度要求高， 传统加工形式不易达到要求，若上下两面平行度无法达 到要求，则易产生使用时，受力不均等问题，对刹车盘 的寿命产生较大的影响，如图 4 所示。 解决措施：由传统的加工方式，先车削一面，再 车削另一面的分工步机加形式，改为现在的双车刀同时 车削刹车盘的上下两端面，其平行度主要由双车刀自身中国设备工程 2018.04（下） 61Research and Exploration 研究与探索改造与更新的装配精度决定，极大的保证了零件的平行度合格率要 求。如图 5 所示。 图 4 刹车盘上下面 图 5 双车刀（3）加工难点：最后的精车工序时，工件预留的 加工余量已基本全部去除，使得现在的刹车盘零件变为 薄壁零件，在装夹时，要注意夹持力度和装夹方式，以 避免在装夹过程中，零件产生变形。如图 6 所示。解决措施：夹紧卡盘采用 6 爪卡盘形式，防止其夹 紧变形，如图 7 所示。 图 6 刹车盘薄壁处 图 7 六爪卡盘1.3 工艺方案 根据零件的特点，并对现有零件的加工工艺进行优化与整合，确定零件的加工工艺、加工流程、加工设 备等，使得生产线能够达到减少人工参与目的的同时， 能够提高生产效率和零件的加工质量稳定性。此零件工 艺流程简图如下图 8 所示，分为 4 道工序，其加工内容、 加工设备、装夹位置、零件姿态等，如下所述。第一序（OP10）加工内容：粗车刹车盘零件的外 侧端面及外圆；加工设备：倒立车床；定位夹紧：倒立 车床的六爪卡盘夹紧零件的通风槽外圆，并用大端面定 位；零件姿态：呈倒立姿态。第二序（OP20）加工内 容：粗车刹车盘零件的内侧端面及内圆，并钻削均布内 侧的阶梯孔；加工设备：正倒立车床；定位夹紧：正倒 立车床的六爪卡盘夹紧零件的阶梯小外圆，并用其端面 定位；零件姿态：呈正立姿态。第三序（OP30）加工 内容：双车刀同时精车刹车盘零件的内外两侧端面，然 后钻头钻削其余孔；加工设备：正倒立车床；定位夹紧： 正倒立车床的六爪卡盘内撑夹紧零件的内圆，并用其小 圆内端面定位；零件姿态：呈倒立姿态。第四序（OP40） 加工内容：对零件进行动平衡检测，若不合格则铣削去 重；加工设备：动平衡机；定位夹紧：六爪卡盘内撑夹 紧零件的内圆，并用其小圆内端面定位；零件姿态：呈 倒立姿态。62中国设备工程 2018.04 ( 下 )图 8 工艺流程简图1.4 生产线组成 自动化流程。此生产线的自动化流程如图 9 所示，工件由上料工位上料，沿动力滚道输送线，进入第一工 序倒立车床中，进行刹车盘外表面的粗车车削加工；车 削完成后的工件流入动力滚道输送线中，进入第二工序 正倒立车床中，进行刹车盘的其他所有加工；机加工完 成后的工件再次流入动力滚道输送线中，进入第三工序 动平衡测试 / 校正工位，并由机器人完成此工位的自动 上下料动作；完成动平衡测试 / 校正的工件，流入滚道 输送线中，最终至下料工位，此处人工完成下料工作。 自动化生产线的各工序加工内容：OP10 倒主轴从滚道 上抓取工件；刀塔车削加工；倒主轴将工件放回滚道； OP20 上刀塔自带机械手从滚道抓取工件放至正主轴卡 盘；上刀塔车削加工；OP30 倒主轴从正主轴抓取工件； 下刀塔车削加工；倒主轴将工件放至滚道。图 9 自动化流程图2 与传统生产方式的对比现有企业传统生产刹车盘的方式为：卧式车床 + 立式加工中心，在这种形式中，卧式车床主要车削工件 的内外圆及端面，立式加工中心主要完成工件的钻孔、 攻丝等工序。这种生产方式不仅转序多，车床需反复装 夹，加工效率低下；且经过多次转