第一版设计,只用了十个小时。
方案很直接。 以云工一号为基础,缩短床身,提高主轴功率,增加自动上下料系统。 通过提高砂轮进给速度,将磨削时间从一百零八秒压缩到四十八秒。 再将装夹和测量时间压缩到十二秒。 理论加工节拍,六十秒。 还是超过要求十五秒。 更严重的是磨削热。 模拟连续加工两百件后,工件温度上升七点六摄氏度。 尺寸漂移达到零点零零九毫米。 是技术要求的四倍多。 【第一版方案综合完成度:36%】 【预计加工节拍:60秒】 【预计连续生产尺寸漂移:0.009毫米】 【主要缺陷:单次磨削去除量过大】 第一版直接作废。 第二版方案采用双工位。 第一工位负责粗磨,第二工位负责精磨。 两个工位同时工作,加工节拍能够降低到四十二秒。 精磨工位只需要去除极少余量,热量也明显下降。 这是目前行业中常见的高效方案。 可工件从第一工位转移到第二工位时,必须进行第二次装夹。 哪怕夹具重复定位精度达到两微米,工件自身的基准变化也会增加误差。 系统给出的预测很不理想。 【第二版方案综合完成度:58%】 【预计加工节拍:42秒】 【预计工件圆度:0.0023毫米】 【主要缺陷:二次装夹产生基准误差】 速度达到要求。 精度却不够。 林浩揉了揉已经发红的眼睛。 “能不能把第二次装夹误差用在线测量补偿掉?” “理论上可以。” 周野说道,“但每一件工件都要重新建立中心坐标。” “测量和计算至少需要十二秒。” “加进去以后,节拍又会超过五十秒。” 速度和精度,像两道永远无法同时关闭的闸门。 提高一个,另一个就会失控。 第二天晚上,众人依旧没有找到真正可行的方案。 技术评审只剩五天。 陈大川已经整理出四十多家供应商,设计却迟迟没有定型。 周国梁盯着两张被否决的草图,忽然说道:“我们为什么一定要移动工件?” “粗磨以后换到精磨工位,会产生二次装夹误差。” “那就让两个砂轮架来找同一个工件。” 一句话,让会议室里所有人同时抬头。 工件不动。 夹具不动。 加工基准也不动。 在同一个工位两侧,分别布置粗磨砂轮架和精磨砂轮架。 粗磨完成后,第一套砂轮退出。 第二套精磨砂轮立即进入。 只需一次装夹,就能完成两种磨削。 “对置双主轴。” 周野立刻在白纸上画出结构。 两套砂轮架分列工件左右两侧。 左侧采用大功率普通静压主轴,负责快速去除大部分余量。 右侧采用野火工业刚刚完成的双路阻尼静压主轴,负责最后几微米的精磨和无火花磨削。 两个砂轮架共用一张高刚度床身。 粗磨用三十秒。 精磨用十秒。 自动上下料和在线测量在磨削间隙同步进行。 理论节拍可以压缩到四十三秒。 更重要的是,工件从头到尾只装夹一次。 基准不会改变。 第三版方案迅速建立。 模拟加工开始。 第一百件。 第三百件。 第六百件。 精度全部合格。 可加工到第八百三十件时,尺寸曲线突然开始漂移。 【第三版方案综合完成度:72%】 【预计加工节拍:43秒】 【预计工件圆度:0.0013毫米】 【连续生产尺寸漂移:0.0056毫米】 【主要缺陷:双砂轮架热场相互干扰】 粗磨砂轮功率大,产生的热量多。 热量通过床身传递到精磨一侧,导致精磨砂轮架位置逐渐变化。 单独看每套主轴都很稳定。 安装在同一张床身上,却会互相影响。 “把两套砂轮架分开安装?” 林浩问道。 “分开以后,两个基准会独立变化。” “误差更难控制。” “增加隔热层?” “可以减慢传热,不能消除热量。” 周野走到云工一号旁。 这台老机床运行几个小时以后,床身温度同样会发生变化。 可由于床身结构厚重,左右变化基本对称,所以对加工中心位置影响不大。 对称。 周野目光一凝。 既然热量无法完全消除,那就让热变形互相抵消。 “粗磨主轴在左侧发热,床身会向右偏。” “如果把液压站和砂轮修整系统的主要热源布置到右后方,就能产生反方向热变形。” 林浩立即建立新模型。 “主动制造反向热场?” “不是主动加热。” “是重新布置原本就存在的热源。” “让整台设备的温度变化保持对称。” 第四版设计开始。 粗磨主轴位于左前方。 液压站布置在右后方。 两套砂轮冷却液采用独立循环,却通过中间换热器保持相同基础温度。 床身内部增加对称回流通道。 控制器根据四十八个温度测点,实时调整两套冷却系统流量。 十个小时后,热场模拟完成。 【第四版方案综合完成度:87%】 【预计加工节拍:43.6秒】 【预计工件圆度:0.0012毫米】 【预计连续运行72小时尺寸漂移:0.0017毫米】 三项核心指标,第一次全部满足要求。 可成本预算又出了问题。 两套高精度主轴。 两套冷却系统。 四十八个温度传感器。 再加上自动上下料和在线测量装置,初步制造成本已经达到九百六十万元。 如果按照正常利润报价,最终价格至少要一千三百万元。 超过项目预算。 “省别的地方可以。” 宋守义说道,“安全系统不能减。” “机械保护、独立油压监控和主轴防护罩,一项都不能少。” 林浩也说道:“温度传感器不能砍。” “热补偿需要足够数据。” “传感器少一半,模型精度至少下降百分之三十。” 陈大川翻着供应商清单。 “进口在线测量系统报价一百二十七万元。” “要是换成国产,能压到六十八万元。” “但对方现有产品的测量周期是九秒。” “我们留给在线测量的时间最多六秒。” 速度不够。 又一次卡住。 周野拿起国产在线测量系统的资料。 测头精度没有问题。 真正拖慢速度的,是测量方式。 现有系统需要接触工件三个位置,再计算直径和圆度趋势。 三次接触,加上测头伸出和收回,至少九秒。 “我们不需要它每次测三个点。” 周野说道,“粗磨结束以后,只测一个位置,快速判断剩余加工量。” “精磨完成后,再在工件旋转过程中进行连续扫描。” “测量和无火花磨削同时进行。” 林浩迅速反应过来。 “把测量时间藏进加工时间里。” “对。” “设备总节拍不用增加。” 但这种方案要求测头在工件旋转时保持稳定接触。 普通测头可能产生弹跳。 周野重新设计了一套恒力测量臂。 用平行四边形弹性结构代替传统滑轨,减少运动间隙。 宋守义负责机械限位。 林浩负责滤除旋转时产生的高频噪声。 第三天凌晨,第一套试验测量臂安装到云工一号上。 他们连续检测了三十只不同尺寸的轴承内圈。 单次测量时间,四点八秒。 重复测量误差,零点零零零五毫米。 达到要求。 成本却只有进口系统的三分之一。 【原创子系统设计完成】 【子系统名称:旋转恒力在线测量装置】 【测量精度:0.0005毫米】 【单次测量时间:4.8秒】 【预计单套制造成本:21万元】 【第四版方案综合完成度提升至93%】 整台野火一号的预计制造成本,下降到八百四十二万元。 最终报价一千一百八十万元。 没有超过项目预算。 还能留下足够资金承担研发和售后风险。 第六天晚上,野火一号技术方案完成。 机械图纸一百二十六张。 电气与控制图纸八十七张。 热变形模拟报告三百四十页。 加工节拍验证视频四十六分钟。 在线测量原型机一套。 还有云工一号连续加工三十件试制品的完整数据。 周野将最后一份文件装入箱子。 系统提示出现。 【第一阶段方案完成度:93%】 【预计通过技术评审概率:71%】 百分之七十一。 剩下的百分之二十九,不在技术。 而在江北集团最终愿不愿意把一千二百万元,交给一家只有四名核心成员的新公司。 ……
