1、 建設(shè)背景

近年來， 國(guó)家對(duì)清潔、 綠色新能源建設(shè)， 傳統(tǒng)能源的綠色開采及新型設(shè)備的投資越來越大。 風(fēng)力發(fā)電作為清潔能源， 屬新能源領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展板塊，發(fā)電機(jī)組、 塔筒、 基座及葉根主要采用螺紋副連接， 且多為高強(qiáng)度緊固件。

高強(qiáng)度緊固件生產(chǎn)線建設(shè)緊跟國(guó)家大力發(fā)展風(fēng)電新能源、 礦山裝備、 盾構(gòu)裝備、 橋梁施工等行業(yè) 的發(fā)展需要， 高強(qiáng)度緊固件每年約有 14 億件的市場(chǎng)容量， 其中風(fēng)電新能源、 礦山裝備行業(yè)的市場(chǎng)需求巨大且持續(xù)穩(wěn)定。 高強(qiáng)度生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品要做好針對(duì)性服務(wù)， 滿足行業(yè)在技術(shù)性能、 個(gè)性化需求、 國(guó)產(chǎn)化替代等方面對(duì)產(chǎn)品的要求。

2、 建設(shè)規(guī)劃與投資規(guī)劃

建設(shè)一條高強(qiáng)度緊固件生產(chǎn)線， 在充分考慮市場(chǎng)規(guī)模和企業(yè)既有高強(qiáng)度緊固件研發(fā)成果轉(zhuǎn)化等各方面因素的情況下， 采取總體規(guī)劃與分期實(shí)施相結(jié) 合的思路， 以期采用最小的投資， 覆蓋盡量多的產(chǎn)品種類， 形成最大的設(shè)計(jì)產(chǎn)能和達(dá)綱產(chǎn)值。 因此，一期建設(shè)的設(shè)計(jì)方案為保證打通工藝流程， 所有必備工藝設(shè)備均須配置到位， 所有信息化必須系統(tǒng)全線貫通， 實(shí)現(xiàn)對(duì)各工序設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集及 監(jiān)控。 規(guī)劃生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品種類可涉及風(fēng)電、 盾構(gòu)、 礦機(jī)、 橋梁等行業(yè)的高強(qiáng)度緊固件。 總體規(guī)劃設(shè)計(jì)產(chǎn)能可達(dá)到 6 700 t/年， 一期建設(shè)設(shè)計(jì)產(chǎn)能1 000 t/年， 后期根據(jù)產(chǎn)品市場(chǎng)擴(kuò)展需求， 分步實(shí) 施產(chǎn)線擴(kuò)能建設(shè)。 一期建設(shè)預(yù)估投資 1 700 萬元，配置各類生產(chǎn)設(shè)備、 控制及信息化系統(tǒng)、 電纜及設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施等， 并進(jìn)行安全生產(chǎn)所需的職業(yè)健康安全評(píng)價(jià)、 環(huán)境保護(hù)評(píng)價(jià)等。

3 、技術(shù)方案

3.1 生產(chǎn)工藝流程

高強(qiáng)度緊固件生產(chǎn)線工藝流程： 原材料倒角→原材料熱處理→無心車外圓→校直壓光→數(shù)控車→沖六方孔→倒角打標(biāo)→鋸切→滾絲→磁粉探傷→包裝。

3.2 設(shè)備配置及產(chǎn)能規(guī)劃

高強(qiáng)度緊固件生產(chǎn)線設(shè)備配置及產(chǎn)能規(guī)劃見表 1。

3.3 工藝設(shè)備布局方案

項(xiàng)目建設(shè)總體規(guī)劃工藝設(shè)備布局方案， 見圖1； 項(xiàng)目一期建設(shè)工藝設(shè)備布局， 見圖 2。

3.4 工藝設(shè)備布局方案說明

3.4.1 原材料入場(chǎng)、 倒角及熱處理單元布局。 

原材料從車間西面大門進(jìn)入廠房， 在原材料堆場(chǎng)暫存。

近鄰原材料堆場(chǎng)， 靠廠房北面依次布置原材料雙頭倒角設(shè)備、 原材料感應(yīng)淬火回火熱處理設(shè)備、 無心車床、 校直壓光機(jī)、 圓盤鋸切設(shè)備各一套； 設(shè)備間均通過輥道、 料架的形式進(jìn)行生產(chǎn)自動(dòng)化銜接， 實(shí) 現(xiàn)產(chǎn)品在定尺切斷及前面各工序連線自動(dòng)化生產(chǎn)。

3.4.2 鋸切、 打標(biāo)、 打孔設(shè)備布局。 

在圓盤鋸切設(shè)備下料端， 由北向南依次布置提升機(jī) 1 臺(tái)、 機(jī)器人1 臺(tái)、 產(chǎn)品雙頭倒角打標(biāo)機(jī) 2 臺(tái)、 提升機(jī) 2 臺(tái)、 雙工位打孔機(jī) 2 臺(tái)、 六方孔打孔機(jī) 1 臺(tái)、 機(jī)器人 1臺(tái)。 提升機(jī)負(fù)責(zé)接收?qǐng)A盤鋸切機(jī)定尺切斷后的工件， 并整料后單件提升至固定位置； 機(jī)器人負(fù)責(zé)從固定位置抓取工件并分別放至 2 臺(tái)雙頭倒角打標(biāo)機(jī)的料倉內(nèi)； 雙頭倒角打標(biāo)機(jī)對(duì)工件進(jìn)行端部倒角打標(biāo)處理， 再通過輸送帶將工件輸送到后續(xù)的提升機(jī)料倉內(nèi)； 提升機(jī)將工件整料后， 單件提升至雙工位打孔機(jī)， 雙工位打孔機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)工件進(jìn)行端部打底孔。 從兩臺(tái)雙工位打孔機(jī)出來的產(chǎn)品經(jīng)過二合一，由輸送帶送至六方孔打孔機(jī)料倉內(nèi)， 由六方孔打孔機(jī)對(duì)工件端部打孔加工。 經(jīng)過打六方孔加工的工件， 在出料口由機(jī)器人夾取并有序放置于標(biāo)準(zhǔn)料框內(nèi)， 待物料轉(zhuǎn)運(yùn)。

3.4.3 數(shù)控加工單元。 

后續(xù)自東向西布置 18 臺(tái)數(shù)控車床， 用于對(duì)工件進(jìn)行車削加工。 每 6 臺(tái)數(shù)控車床組成一個(gè)自動(dòng)化加工單元， 數(shù)控車床兩兩相對(duì)成列布置， 中間由機(jī)器人加地軌負(fù)責(zé) 6 臺(tái)數(shù)控車床的上下料及該加工單元各機(jī)床之間的物料搬運(yùn)。 每個(gè)加工單元的進(jìn)料口和出料口， 由多臺(tái)物流搬運(yùn)車實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)控加工單元與前后工序之間物料的自動(dòng)搬運(yùn)。

3.4.4 滾絲生產(chǎn)單元。 

在數(shù)控車床加工生產(chǎn)線末端， 近鄰布置 3 臺(tái)滾絲機(jī)， 形成滾絲自動(dòng)化生產(chǎn)單元， 由機(jī)器人負(fù)責(zé)該單元的自動(dòng)化上料和下料工 作。 完成滾絲的產(chǎn)品， 再由機(jī)器人負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)至螺紋檢測(cè)設(shè)備， 執(zhí)行滾絲螺紋精度的檢測(cè)， 并對(duì)合格產(chǎn)品和不合格產(chǎn)品進(jìn)行有序分揀隔離， 后續(xù)再由機(jī)器人負(fù)責(zé)將精度合格產(chǎn)品送入熒光磁粉探傷機(jī)內(nèi)， 由該設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行探傷檢驗(yàn)。 經(jīng)過探傷檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)料框內(nèi)， 轉(zhuǎn)運(yùn)至包裝區(qū)進(jìn)行包裝， 不合格的產(chǎn)品進(jìn)行分揀隔離。

3.4.5 檢測(cè)檢驗(yàn)單元。 

當(dāng)在生產(chǎn)檢測(cè)過程中出現(xiàn)不合格產(chǎn)品時(shí)， 利用隔離工位， 實(shí)現(xiàn)物料識(shí)別及處置。 生產(chǎn)管控中， 借鑒公司既有的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)， 進(jìn)行可識(shí)別的批次化管理， 產(chǎn)品打印永久性標(biāo)識(shí)。 對(duì)于同規(guī)格、 不同類型產(chǎn)品， 采用合理的生產(chǎn)安排， 進(jìn)行錯(cuò)時(shí)生產(chǎn)， 使產(chǎn)線產(chǎn)品具備生產(chǎn)柔性。

3.5 系統(tǒng)控制

總體規(guī)劃的設(shè)計(jì)方案建設(shè)完成后， 均采用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)和物料搬運(yùn)， 綜合考慮車削加工工序的原材料消耗、 工件規(guī)格不同等因素， 各工序配置的設(shè)備產(chǎn)能基本平衡， 產(chǎn)能匹配合理。 全產(chǎn)線信 息化系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng) （SCADA）、 制造 執(zhí) 行 系 統(tǒng) （ MES） 、 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 工 藝 設(shè) 計(jì)（CAPP）、 質(zhì)量管理系統(tǒng) （QMS）、 能源管理系統(tǒng)（EMS）、 視頻監(jiān)控系統(tǒng) （NVR）， 實(shí)現(xiàn)信息化系統(tǒng)對(duì)各工序設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控。 關(guān)鍵工序具備在線檢測(cè)能力， 減少人為因素的干擾， 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性得到保證， 并通過自動(dòng)化物流設(shè)備完成工序 間物流自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn)， 以此提升轉(zhuǎn)運(yùn)效率， 減少人員配置， 降低生產(chǎn)成本。 產(chǎn)線滿足高標(biāo)準(zhǔn)、 高效率、自動(dòng)化、 信息化的建設(shè)要求。

4 、一期建設(shè)技術(shù)方案瓶頸及解決

4.1 一期建設(shè)技術(shù)方案瓶頸

一期建設(shè)的設(shè)計(jì)方案要保證打通工藝流程， 所有必備工藝設(shè)備均需配置到位， 所有信息化系統(tǒng)全線貫通， 實(shí)現(xiàn)對(duì)各工序設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控。 數(shù)控車床加工工序配置 3 臺(tái)數(shù)控車床和 1 臺(tái)機(jī)器人形成一套加工單元， 達(dá)到一期建設(shè)的設(shè)計(jì)產(chǎn)能滿足 1000 t/年， 其余工序設(shè)備均具備后期產(chǎn)線擴(kuò)能的產(chǎn)能， 后期產(chǎn)線擴(kuò)能建設(shè)只需按照市場(chǎng)需求情 況， 增加數(shù)控車床、 機(jī)器人和物流搬運(yùn)車等設(shè)備，即可快速提升產(chǎn)線產(chǎn)能。 顯然， 數(shù)控車床加工工序?yàn)槠款i工序。

4.2 數(shù)控車床瓶頸工序與前后工序產(chǎn)能暫不匹配的方案

數(shù)控車床加工站與倒角打標(biāo)打孔生產(chǎn)線出料口之間， 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)料框用于物料緩存。 倒角打標(biāo)打孔生 產(chǎn)線生產(chǎn)完一批待車削的工件， 然后自動(dòng)停機(jī)， 通 過機(jī)器人實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)料框、 數(shù)控車床定位排料架之間的物料搬運(yùn)， 數(shù)控車床加工單元再啟動(dòng)生產(chǎn)程序集 中生產(chǎn)。 待料框清空后， 倒角打標(biāo)打孔生產(chǎn)線再次啟動(dòng)生產(chǎn)， 重復(fù)前述生產(chǎn)流程， 實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

數(shù)控車床加工站與滾絲自動(dòng)化生產(chǎn)單元上料口之間設(shè)標(biāo)準(zhǔn)料框用于物料緩存。 數(shù)控車床工序生產(chǎn)完一批待滾絲的工件， 滾絲機(jī)啟動(dòng)加工程序， 通過機(jī)器人從緩存料架夾取工件到滾絲機(jī)上料機(jī)內(nèi)， 實(shí) 現(xiàn)滾絲自動(dòng)化生產(chǎn)。 待料框清空后， 滾絲機(jī)停機(jī)待料。 重復(fù)前述生產(chǎn)流程， 實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

5 、結(jié)束語

目前， 高強(qiáng)度緊固件生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目已完成各項(xiàng)調(diào)試工作， 將進(jìn)入試生產(chǎn)階段。 借助生產(chǎn)線的實(shí) 施， 公司將實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)新技術(shù)、 新成果轉(zhuǎn)化； 同時(shí)，也將培養(yǎng)鍛煉出一支懂技術(shù)、 敢挑戰(zhàn)、 勇?lián)?dāng)?shù)膶?業(yè)團(tuán)隊(duì)， 為公司未來的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作者單位： 黃華，中鐵隆昌鐵路器材有限公司。