从复合机床到柔性生产线——高性价比的精益生产

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爱克赛罗（EX-CELL-O）XS211加工中心从概念、设备和自动化这三个方面无不体现着以精益制造为目的的设计理念，这无疑为“精益生产”带来了新的标准。
' c0 l( U& l' Q9 j8 [通用汽车公司购买了爱克赛罗58台XS211加工中心用于加工变速箱外罩和壳体、变速箱顶置气门和下置气门零件。在这个项目中，爱克赛罗工程师们要面对的挑战是：把已证实有效的技术与经过改良的工件传送方式结合起来，开发出最低成本下具有最高技术质量的生产系统。
生产基础
8 s( ]/ ]+ y- C3 q  cXS211加工中心是生产系统的基础，它采用了最新的自动化设计，并且这些设备都是根据用户要求定做的。爱克赛罗公司凭借XS211加工中心的方案为“低廉生产成本”提出了新的标准。该公司的工程人员开发研制出一种以最低生产成本造价满足最高技术要求的生产方案——XS211加工中心。其设计是以爱克赛罗公司模块式机床的设计方案为基础的，每台机床都可以根据用户的需要专门配置。不论是铝件、钢件还是灰口铸铁的加工，XS211加工中心都可以从容胜任。针对于中批量和大批量生产而设计的XS211系列的显著特点是系统的统一性，它可以借助于不同的自动控制接口，轻易地与现有生产系统连接起来。
XS211的生产周期非常短，从单件到组件预装配的结合极大地缩短了装配工时。从这个理论出发，机床整个装配的生产过程就形成了一种流水线装配，其优势是零件的灵活供给和装配周期短。只需10天，整个中心就可以装配完成，投产使用。标准部件的应用，装配组件的划分，也降低了装配成本。例如：机床工作空间防护是以三个装配组件来完成安装的，为了达到最高的质量要求，装配组件的安装由专业人员进行，并在操作过程中进行检测，最后防护配件被作为一个单元安装在XS211上。
" g5 P6 a) j) _% Q# R系统特点
7 l' S# ^  k+ R: W0 W由于成本的降低也要转化到过程中来，所以过程设计的每一环节都要进行分析。带有传送带的落地式自动化系统是专门为XS211开发的，该自动化方式的核心是上料设备，XS211工作台可沿Z轴移动（任选）。
安装在机床底座、立柱和十字滑台上的滚珠轴承导轨保证了极高的精度。直接位移检测系统对X轴、Y轴和Z轴的定位进行检测。数控转盘（B）轴安装在Z轴上，角度分度为360.000×0.000°，通过直接检测系统对角度进行测量，并且B轴转盘可以在任何位置进行液压夹紧。盘式刀库的设计容量为40把配HSK－A63刀柄的刀具，由主驱动轴完成刀具到刀库的装载。主轴配有传感器用于温度监测，因为它是所有加工的核心。

' x  a3 E' r5 g3 d# u  }9 _- [利用自动摆动机构将加工件卸车。通过将自动化单元旋转180°，设备在同一次操作中可由传送带立即再上料。该系统的优点是可以最大限度地缩短上下料时间。所有加工中心都从设备前方上料，因此在生产过程中的任意时间都可方便地介入其他操作。
  d6 T. w, q# F' O4 R爱克赛罗负责从过程设计和刀具到自动化系统的全部机械生产和方案的实施，用户从中的收益是显而易见的：由于交货范围包括所有生产设备，各种不同部件之间可以精确和谐动作，这就保证了系统利用和生产结果的最优化。为了使加工中心在价格上更吸引人，公司将设备零部件减至最少，只保留了那些根据用户要求在技术上是绝对必需的零件。所以，爱克赛罗工程师在保持爱克赛罗生产线的质量标准和成本控制上是相当成功的。
. z+ ^# S* x1 Q. B系列化生产
4 m! Q$ U: b: o! ^" ~% k# D+ ~" n通用这个项目始于2004年5月，目标是要求爱克赛罗于2005年6月交付最后一批XS211设备。因为时间紧迫，整个项目还包括所有零部件的完工和运输，爱克赛罗为此拟订了新的安装方案以确保按期完成。将零件装配改为预装配模块的方法大大缩短了安装时间。在这种模块化安装方式基础上，整线装配的概念也逐步成型，这就意味着在用户现场装配、调试并安装XS211设备在现在仅需要10天时间。
( w$ z% \% C7 ?% u9 [: IXS211组成的生产线具有多种可供选择的柔性上料方式：
1、安装在地面上的自动装置
) A+ |4 E" y9 e) O& a- q8 R0 g上料装置配有可以在XS211的Z轴上进行移动的转台，它是这种自动控制方法的核心。一个自动摆动夹具把加工好的工件放到自动装置并整体旋转180°，然后再装夹毛坯件，所有工作都在一个工作循环内完成。工件上料到自动摆动夹具动作由输送装置完成。本系统的优点是将上下料时间缩至最短。因为加工中心在前部上料，操作人员随时都可以在工作循环中干涉生产工序。
2、配有轨道式安装机器人的柔性上料单元
机器人上料优点：使用工件缓冲支架实现较短的上料循环；机器人作为标准组件造价低廉；工件在夹具的定位灵活；设置不同的机床可以安装同样的机器人（加工中心、清洗机、装配机床等）；工件转换时间快；缓冲装置为生产系统提供工件。
在XS211的开发过程中，爱克赛罗的工程师已经充分考虑了不同接口用于各种自动控制的柔性配置，从而实现了系统的灵活与精确调整，满足客户的要求。这样，在复杂的生产系统中，工程师可以独自对各个加工单元进行调试，因此可以在最短时间内在安装厂家对总体设备进行安装和调试。另外，工件在空中传送到各自的加工单元也避免了空间的干扰。
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