1、建設(shè)背景

近年來，國家對清潔、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14億件的市場容量，其中風(fēng)電新能源、礦山裝備行業(yè)的市場需求巨大且持續(xù)穩(wěn)定。高強(qiáng)度生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品要做好針對性服務(wù)，滿足行業(yè)在技術(shù)性能、個性化需求、國產(chǎn)化替代等方面對產(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)計產(chǎn)能和達(dá)綱產(chǎn)值。因此，一期建設(shè)的設(shè)計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)計產(chǎn)能可達(dá)到6700t/年，一期建設(shè)設(shè)計產(chǎn)能1000t/年，后期根據(jù)產(chǎn)品市場擴(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1700萬元，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)健康安全評價、環(huán)境保護(hù)評價等。

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、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，在原材料堆場暫存。近鄰原材料堆場，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、機(jī)器人1臺、產(chǎn)品雙頭倒角打標(biāo)機(jī)2臺、提升機(jī)2臺、雙工位打孔機(jī)2臺、六方孔打孔機(jī)1臺、機(jī)器人1臺。提升機(jī)負(fù)責(zé)接收圓盤鋸切機(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臺雙頭倒角打標(biāo)機(jī)的料倉內(nèi)；雙頭倒角打標(biāo)機(jī)對工件進(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)對工件進(jìn)行端部打底孔。從兩臺雙工位打孔機(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臺數(shù)控車床，用于對工件進(jìn)行車削加工。每6臺數(shù)控車床組成一個自動化加工單元，數(shù)控車床兩兩相對成列布置，中間由機(jī)器人加地軌負(fù)責(zé)6臺數(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)。每個加工單元的進(jìn)料口和出料口，由多臺物流搬運(yùn)車實(shí)現(xiàn)多個數(shù)控加工單元與前后工序之間物料的自動搬運(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臺滾絲機(jī)，形成滾絲自動化生產(chǎn)單元，由機(jī)器人負(fù)責(zé)該單元的自動化上料和下料工作。完成滾絲的產(chǎn)品，再由機(jī)器人負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)至螺紋檢測設(shè)備，執(zhí)行滾絲螺紋精度的檢測，并對合格產(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檢測檢驗(yàn)單元。

當(dāng)在生產(chǎn)檢測過程中出現(xiàn)不合格產(chǎn)品時，利用隔離工位，實(shí)現(xiàn)物料識別及處置。生產(chǎn)管控中，借鑒公司既有的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行可識別的批次化管理，產(chǎn)品打印永久性標(biāo)識。對于同規(guī)格、不同類型產(chǎn)品，采用合理的生產(chǎn)安排，進(jìn)行錯時生產(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)計方案建設(shè)完成后，均采用自動化設(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）、計算機(jī)輔助工藝設(shè)計（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，并通過自動化物流設(shè)備完成工序間物流自動化轉(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臺數(shù)控車床和1臺機(jī)器人形成一套加工單元，達(dá)到一期建設(shè)的設(shè)計產(chǎn)能滿足1000t/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，也將培養(yǎng)鍛煉出一支懂技術(shù)、敢挑戰(zhàn)、勇?lián)?dāng)?shù)膶I(yè)團(tuán)隊(duì)，為公司未來的發(fā)展奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。