机械加工生产线的设计及优化

马林　蒋佳华　陈中乐　常永鑫

摘要：我国目前机械加工行业正面临着一场新的机遇与挑战，要求我国机械加工行业要抓住这一机遇，对原有的生产方式进行改进，提高生产效率，以满足需求。而目前在机械加工行业仍然存在一些问题，本文将就当今机械加工行业内存在的问题对机械加工设备布局方法及其仿真技术进行简要探讨。

关键词：机械加工；生产线；优化

就机械加工生产线而言，它在设计、优化方面的措施直接关系今后企业的经济利润和市场竞争力。高效率、低成本、大规模的生产线，可以为企业生存和发展提供最基本的保障，同时也是机械加工生产行业的发展趋势和方向。因此，做好机械加工生产线的设计和优化具有重要意义。

一、机械加工行业发展现状

无论是社会基础设施的建造，还是工农业生产，或是商业服务业质量的提高，都需要机械的支持，因此对机械加工行业的需求越来越紧迫，既要求其产量提高，同时还要求其提高机械质量，这对我国机械加工行业来说，既是一大严峻的挑战，又是一大发展机遇。在此前提下，机械加工业既要寻求合理的降低生产成本的方法，同时又要寻找使生产线更加灵活的方式，以期生产成本和生产效率更理想。而在我国目前大多数机械加工行业中，都没有对生产设备进行科学合理的布局规划，就算有部分企业对其生产线上的设备进行了布局设计，但由于其设计理念较为陈旧，仍在使用传统的设计，所以即使做了设备布局，却仍然难以满足当前社会各界对机械加工生产的要求，出现诸如各企业生产效率偏低，生产任务较为复杂时调度方面出现障碍，影响物流效率，甚至影响按时交货，降低企业信誉等问题。

二、机械加工生产线

（一）机械加工生产线的组成

机械加工生产线的组成主要有五个部分。第一部分是加工设备，主要是指金属切削机床；第二部分是工艺装备，如夹具、刀具、量具及其他辅助器具；第三部分为输送装备，有工件输送装置、上下俩装置、储料装置以及转移装置等；第四部分为辅助装置，主要用来清洗生产过程中产生的碎屑残渣；第五部分为控制系统，主要传递与接收信号，完成整个生产线的自动控制。

（二）机械加工生产线的设计原则

在进行机械加工生产线设计时，首先要保证生产线在设计周期内可以稳定发挥出理想的工作状态，满足工件加工过程中对质量、精度的要求。其次，生产线的设计要保留一定的生产潜力。设计生产线时要保留一定的可调整性，避免设计的生产线完全固定。生产线的设计要为操作人员保留安全适宜的工作环境，避免操作人员工作劳动强度过大。生产线要尽量节约占地面积，避免过多的成本投入。最后，还需要贯彻落实节能环保理念，清洁化生产。

三、机械加工生产线的优化措施

（一）布局设计类型分析

机械加工设备的产品导向布置。对于要进行大批量生产的机械加工生产线来说，由于其生产加工过程中已经形成了固定的生产模式，因此只要以生产对象专业化为原则来对机械加工生产线进行布置，使机械加工过程中所需的全套设备和执行工人都以生产对象为主进行聚集，按照其在机械加工过程中的先后顺序进行布局。这样可以使这种连续流水作业之间工序间隔缩小，减少了时间和空间的浪费，从而达到节省运输时间与成本，提高工作效率的目的。还有另一点就是，这种生产过程由于其操作方式相对简单，生产计划也并不复杂，便于组织管理，同时因为这种生产活动的专业化程度较低，对工人专业技术水平的要求也比较低。但是与此同时由于这种布局方式对生产线要求高度同步，一旦出现需要对机械型号进行改变的情况，则需要整条生产线都为之做出相应改变，因此这种布局方式对机械的种类型号变化适应能力较低。而且同样因为整条生产线高度同步，效率较低的生产设备会影响整体生产线加工效率。

机械加工设备的工艺导向布置。对于生产量较小，生产类型较多的生产线上，则可以采用工艺原则对生产设备进行布局，将机械加工的过程大致分为粗加工、半精加工、热处理、精加工几个步骤，在布局时将从属于统一过程的设备布局在邻近的位置，并依此将生产线分为小组，这样即使生产的对象不同，只要有相同的生产步骤就可以在同一小组被进行生产加工。这种布局的优势在于其对机械生产类型变动的适应力较强，而且一旦小组设备出现故障，有很多可以代替其进行加工任务的其他小组，保证了生产线的稳定性。但是与此同时，这种布局方法容易使物流变得复杂无序，生产资料经常在多个小组之间交互，为集中管理带来困难，增加了制造成本。

（二）简易柔性自动化机械加工生产线方案的设计

在一般情况下，圆车及立铣能够达到加工需要，所以，我们要以数控加工设备作为基点，将铣床及数控化车床作为主要设计目标，在此基础上加设数控化撞床、磨床以及冲床，择取SWAI的铣、车、磨、锉以及冲床CNCsystem。计算机拆分成下位机与上位机两部分，前者用于控制，而后者用于管理。网络择取常规局域网技术予以联接。遵循少投入大回报的原则，配置计算机管理控制系统。数控加工装置择取常规机床，通过SWAI系列经济型CNCsystem与精密机电予以整体改造。

（三）提高加工的可靠性和利用率

优化机械加工生产线，可以从提高加工的可靠性和利用率方面进行考虑。做好对整个加工过程的质量监控工作，及时发现加工过程中出现的问题和故障，同时诊断故障，避免零部件加工中出现过大的偏差。同时，操作人员需要及时处理故障，尽量减少不必要的停机操作。建立故障自动诊断信息库，整理、收集系统在加工过程中出现的问题和故障，做好故障分析工作，找到产生故障的部位和原因，提高故障排除效率，避免故障进一步扩大。现阶段的生产线自动控制逐渐向着分散控制方式转变，这种新的控制方式花费远远低于集中控制方式的花费，降低电缆在铺设过程中的长度和覆盖面积，同时有着节约电气保养费等特点。

四、結束语

导致机械零件变形的因素有很多，对于不同的原因要采取不同的措施解决。实际操作中，要注重机械加工的每一个细节，不断完善生产过程，争取把经济损失降到最低，以保证机械设备稳定工作，实现机械加工的高质量、高效率目标，从而促使机械加工行业具有一个更好的发展前景和更广阔的市场。