一、汽車齒輪加（jiā）工自動生產線的需求

      汽車工業既是我國最重要、最活躍的支柱（zhù）產（chǎn）業（yè）之（zhī）一，同時也是機床裝備製造業（yè）的重點服務（wù）領域。在我國由汽車工業大國邁向汽車工業強國的（de）發展進程中，汽（qì）車零部件高檔生產裝備及生產線的國產化、自（zì）動化（huà）、成套化將起著（zhe）至關（guān）重要的作用。轎車變速箱齒輪是汽車工業領域量大麵廣，對轎車傳動係統安全、壽命、噪聲、操（cāo）作性（xìng）具有直接（jiē）影響的關鍵零件，其生產技術（shù）與裝（zhuāng）備水平在汽車工業領域具有代表性和典型性。

      當前，歐美日韓（hán）等汽車工業強國已普遍采（cǎi）用集成（chéng）高端（duān）機床裝備和（hé）物流（liú）自動化的齒輪加工自動（dòng）生產線作為汽車變速箱齒輪的製造模（mó）式（shì）; 然而，我國轎車變（biàn）速箱齒輪生產卻仍以勞動密集（jí）型手（shǒu）動生（shēng）產為主，工序間零件轉（zhuǎn）移及生產節拍控製主要通過人（rén）工實現，關健裝備及生產線與國際先進水平差距較（jiào）大，對進口依賴性強，已（yǐ）不能滿足我國企業轉型升級、提升競爭力的需要。

      隨著我國人口年齡結構變化，老齡化趨勢漸現，必將導致適齡勞動力的不足，熟練技工（gōng）的缺乏;另一方麵（miàn），隨社會的（de）發（fā）展進步，員工的薪資福利逐步提升，人力成本必然增加; 同時，人員的技能、態度和流失（shī）等因素都會對生產（chǎn）的效率、產品的質量和精度穩定等造成較大（dà）影響。

      總之，人口紅利消（xiāo）失，使我國製造（zào）業的成本優勢正在（zài）失去，如（rú）何化解上述製約企業發展的因素，是我們值得（dé）思考的問題。可以預見，汽車齒輪加工自動生產線將是我國汽車零（líng）部件加工企業轉型升級的首（shǒu）選（xuǎn），同時也是我國齒輪加工（gōng）機床製造（zào）企業的主要研究（jiū）課題。

二、自主研發轎車變速箱齒輪加工自動

生產線的技術路線和特點

      轎車變速箱齒輪加工自動生產線課題（tí），是一個牽涉麵廣的係統集成創新項目，涉及到（dào）車（chē）削中心、滾齒、倒棱倒角、剃齒、磨齒等線上設備和（hé）工藝工裝，以及數控係統、功能部件、自動控製等集成（chéng）創新工作。因此我們要用係統（tǒng）工程（chéng）的思想方法，從齒（chǐ）輪加工整體解決方案的優化創新入（rù）手，探索新的（de）工藝流程和方法，研究總（zǒng）結組建柔（róu）性自動（dòng）加工單元或自動生產（chǎn）線的整體（tǐ）解決方案（àn）。

      根據（jù）整體解決方（fāng）案的要（yào）求，重（chóng）點研究解決我國高端裝備在設計（jì）優化、動態測試、知識專家庫的建立（lì）、自適（shì）應智能控製補償、網絡化智能監控、可（kě）靠性提升等方麵（miàn）的現狀問題; 研究齒輪（lún）加工高速幹切（qiē）理論和（hé）工藝應（yīng）用研究，設計研製綠色高效、智能精密的機床裝（zhuāng）備，全（quán）麵提升企業高端裝備的技術性能和水平，滿（mǎn）足我國齒輪加工相（xiàng）關領域的發展應用需求。

      研究轎車變速箱齒輪加工（gōng）典型工（gōng）藝流程，結合先進成熟加工技術和設備，基於精益生產思想優化（huà）工藝流程，形成齒輪加工車削（xuē）→滾齒→倒棱→剃齒工藝路線的自動線（xiàn）方案; 齒部成形采用: 滾（gǔn）齒（chǐ）→倒棱（léng）→剃齒的工藝路線，重要特殊要求齒輪（lún）采用滾齒→倒棱→磨齒（chǐ）的路線。

      根（gēn）據CHMTI 最新成熟齒輪加工（gōng）工藝和設備的（de）技術發展狀況，典型（xíng）轎車（chē）變速箱齒輪加工自動生產線整體解決方案有以下技術特點（diǎn）和發展趨勢。

1． 綠色環保的高速幹（gàn）式加工工藝的應用

      齒輪加工采用主流典型的車削、滾齒、倒（dǎo）棱去（qù）毛刺、剃齒工藝流程，整體方案強調（diào）綠色環保（bǎo），在廢（fèi）除切削油，節（jiē）省油料費用的同時（shí），可減少加工中油霧對環境的汙染（rǎn）和對健康的（de）負麵影響。

      (1) 車削工序廢（fèi）除切（qiē）削油的使用，根據技術成熟程（chéng）度可以采用幹式車削、低溫冷風+ MQL、水基切削液替（tì）代切削油等方式，減（jiǎn）少油汙對環境的影（yǐng）響（xiǎng）。

      (2) 滾齒工序選用國產全新高（gāo）速幹切（qiē）滾（gǔn）齒機，采用綠（lǜ）色（sè）環保的（de）全幹式滾齒工藝，擯棄切削液，在節省費用的同時，提升（shēng）可加工（gōng）效率; 消除加工過程中（zhōng）油霧對環境的汙染，減少對操作者的（de）潛在危害。

      (3) 倒棱去毛刺采用幹式加工工藝，不用切（qiē）削液，減少油霧對環境的影響。

      (4) 剃齒工（gōng）序采用水基切削液（yè）替代切削油，減少油汙對環境的影（yǐng）響。

2. 麵向柔性可重組的模（mó）塊化齒輪自動（dòng）加工單（dān）元的開發

      麵向自動化聯線和結構緊湊要求（qiú），設計內嵌桁架機械手或（huò）關節（jiē）機器人的模塊化齒輪加工單元，使齒輪加工自動生產線的組建更柔性化，結構更緊湊。

      (1) 針對盤齒加工，車（chē）削（xuē）工序可以（yǐ）集成CHS20並聯雙主軸（zhóu）車削中心。機床采用並列雙刀塔平行雙主軸的對稱布局，內嵌龍門桁架機械手（shǒu）和零件翻轉機（jī）構（gòu），能自動進行盤類零件兩（liǎng）麵自動裝夾和齒坯（pī）各要（yào）素車削加工（gōng），使傳統加工需要兩台車床完成的工作，集成在一台車削中心完成，整機結構緊（jǐn）湊，效率和加（jiā）工（gōng）精度也得到提高（gāo）。

      (2) 滾（gǔn）齒工序集成YE3120CNC7 數控高速幹切滾齒機（jī），機床采用全新偏置龍門立（lì）柱結構，在提高機床整體剛性的同（tóng）時，便（biàn）於形成清晰（xī）整（zhěng）潔、防護嚴密的切削區，漏鬥式內罩防護完美，切屑排除迅（xùn）速;配有兩工位回轉機械手、自（zì）動送料裝置和桁架機械手，能實現齒輪自動上下料加工，效率和精度都得到提升，滾齒精加工精度穩定（dìng）達到GB/T 10095. 1—2008 的6 級。

      (3) 倒棱（léng）去毛刺工序集成CHMTI 新開發（fā）的GCDV300 數控（kòng）高效倒（dǎo）棱機（jī）。該機（jī）針對齒輪加工自動生產（chǎn）線結構緊湊要求設計，采用刀具軸被動（dòng）、工件軸主動的立式布局結構，主要針對（duì）盤狀齒輪（lún）的倒棱和去除毛刺加工; 內嵌桁架機械手實現齒輪上下的料物流自動化; 具有加工效率高、占地麵積小的特點，特別適合自動生（shēng）產線集成連線。

      (4) 剃齒工（gōng）序集成YZ4232CNC5 數控剃齒（chǐ）機（jī），內嵌（qiàn）桁架機械手，配置（zhì）雙托盤旋（xuán）轉送料機構，提高了機械手上下料的（de）效率; 模塊化設計適合自動線的集成連（lián）線; 配置人機界麵，具有（yǒu）自動補償功能; 剃齒精度（dù）可在滾（gǔn）齒基礎上提高1 ～ 2 級。

3. 自主研發的國產轎車變（biàn）速箱齒輪加工（gōng）自動生產線

      國家“高檔數控機床與基礎製造裝備”重（chóng）大專項的實施，使我國轎車齒（chǐ）輪生產線上的關主裝備，如滾齒機、剃齒機、車床等都得到快速發展; 在加工精度、效率、可靠性等方麵逐步接近或（huò）者達到（dào）進口（kǒu）裝備技術水平，具備自動線集成（chéng）聯線能力; 國產數控係統、功能部件、複雜刀具及生產（chǎn）線網絡化管理係（xì）統等技術的突破（pò），使具有自主（zhǔ）知識產權的國產（chǎn）轎車變速箱齒輪加工自動生（shēng）產線成功推出。

      以 CHMTI 參展（zhǎn）齒輪（lún）加工自動（dòng）生產線為例，自動線集（jí）成齒輪加工機床國產化率100%; 刀具夾具等功能部件國產化率100%; 數控係（xì）統在滿足需求、成熟可靠的基礎上，優先選用國產數控係（xì）統（tǒng），數控係統國產化率60%以上; 該線為齒輪加工典型成套解決（jué）方案，可完成轎車變速（sù）箱齒輪的精車、滾齒、倒（dǎo）棱、去毛刺、剃齒等熱前加工工序（xù），在車削、滾齒、剃（tì）齒工序後（hòu）分別設定抽檢台（tái）對各序（xù）加工進行抽檢，以保證產品的合格（gé）率。整線外觀一體化設（shè）計，弧型的外罩設計，使整條自動生產線像一列（liè）動車車廂，美觀具有速度感，喻意齒輪加工自動生產（chǎn）線綠色環保、高速（sù）高效、自（zì）動化的功能特點和設計理念。該（gāi）線具有變速箱齒輪年產25 萬件生產（chǎn）能力，生產線節拍（pāi）≤50s，工序能力指數CPK 值≥1. 67，熱前齒輪齒部精度穩定達到6 級( GB/T 10095. 1—2008) ，自動生產線設備平均無故障運行時間MTBF≥900h，生產線整機技術指標達（dá）到國（guó）際先（xiān）進水平（píng）。

三、轎車變速箱（xiāng）齒（chǐ）輪加工自（zì）動生產線的應用

      具有自主知識產權的國產轎車齒輪加工自（zì）動（dòng）生產線的（de）研製成功，將為我國（guó）汽車（chē）變速箱齒輪加工（gōng）提供先進科學的成套（tào）解決方案（àn），降低對進口產品的（de）依賴，提升我國汽車零部件加工業的技術水（shuǐ）平和競爭能力，推動我（wǒ）國汽車製造業向世界汽車工業強國（guó）邁進，具有重要的推廣應用前景。現就汽車變速箱齒輪加（jiā）工自動線的三種典型（xíng）解決方案（àn）分述如下:

      1. 獨立（lì）桁架機械手實現物流自動化的齒輪加工自動線（xiàn）該種方案自動線集成設備按工序流程安排，呈直線流水（shuǐ）線布置; 由獨立控製的桁架機械（xiè）手，通過與集成各機床的交互通訊，統一完成齒輪工件在集成機床間的自動傳遞，實現物流的自動化（huà）。

      方案特點: 對集成機床的要求和（hé）改動最小，較易實現多（duō）台設備集成聯（lián）線，性價比較好，但自動線的占（zhàn）地長度較長。這種方案是齒輪加工機床製造商早期推出的自動線實施解決方案，隻需對集成單機的自動上下料裝置（zhì）完善就能實行聯（lián）線。同時，該方案也（yě）是齒輪（lún）加工企（qǐ）業對（duì）原有基（jī）於精益生產布置的手動生產線的自動化改造備（bèi）選方案( 見圖（tú）1）。

2. 內（nèi）嵌桁架機械手（shǒu）模塊化齒輪加工（gōng）單元的組線

      方案該方案是（shì）齒輪加工機床製造企業麵向柔性重（chóng）構和結構緊湊的自動化聯線要求，全新設計帶內嵌桁架機械手( 或關節機器人) 的模塊化齒輪加工（gōng）單元的聯線方式; 該方案使（shǐ）齒輪加工自動（dòng）生產線的組建更柔性化，結構也更緊湊; 自動線集成的各序（xù）機床皆自帶桁架機械手，工件通過機床間的傳輸料道，在各（gè）機械手間傳遞（dì），實現物流自動化; 該方案是（shì）近期和未（wèi）來一段時間，齒輪加工機床製造商重點推薦實（shí）施的方案，也（yě）是汽車變速箱齒輪加工（gōng）企業新投產時自動線的主選方案（àn）( 見圖2) 。

 3. 關節機器人實現物流自動化（huà）的自動化加工單元( 線（xiàn）)

關節機器人在汽車車身（shēn）焊接和噴塗等自動線上被廣泛采（cǎi）用。近期在汽車齒輪加工中，關節機（jī）器人在齒輪自動上下料中得到應（yīng）用。由關節機器人( 機械手) 負責單台設備或（huò）者負責2 ～ 3 台（tái）設備的自動（dòng）上下料加工，組建成自動加工單元。

方案特點: 關（guān）節（jiē）機器人上下料柔性高，上下料空間和路徑靈活; 關節機器人組建自動化加工單元（yuán）對場地需求靈活; 目前國產關節機器人的性能精度和國外（wài）先進（jìn）水（shuǐ）平還有一定差距; 該方（fāng）案（àn）也可作為汽車（chē）齒輪加工企業對原（yuán）有齒輪加工手動（dòng）生產線設備的自動化（huà）改造備選方案( 見圖3) 。

四、結（jié）束（shù）語

      把人（rén）從繁重、重複和繁瑣的勞動中解放（fàng）出（chū）來，從事相對（duì）輕鬆的服務工作，是科技進步的體（tǐ）現，是人類社會發展的趨勢（shì）。

      自動化技術是部分（fèn）代替（tì）人（rén）工，減輕勞動強度，提高加工效率的解決方案。自動化加工在節省人力成本的同時，提高加工效率（lǜ）和加工精度，具有良好的經濟效益。因此，針對我國汽車齒輪加（jiā）工行業的升級需要，自（zì）主研發汽車齒輪加工自動生產（chǎn）線是我國機床裝備製造業重（chóng）要任務，是機床製造企業技術提升、轉型升級的必（bì）然選擇。