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案例分享|揭秘年產(chǎn)能超百萬臺的變速器制造商,如何穩(wěn)定運行,確保可靠品質(zhì)?

來源:易福門

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所屬頻道:新聞中心

關(guān)鍵詞:易福門 變速器制造商 汽車制造業(yè)

    風(fēng)馳電掣,澎湃動力

    作為中國的支柱性產(chǎn)業(yè)之一,汽車制造行業(yè)在過去的數(shù)十年里一直引領(lǐng)著工廠自動化領(lǐng)域的前沿技術(shù)。

    近幾年來,汽車行業(yè)盡管面臨著銷量持續(xù)下滑的態(tài)勢,競爭環(huán)境日益激烈,但隨著工業(yè)4.0和中國制造2025的提出,如何利用先進的自動化和數(shù)字化技術(shù),提升制造效率、優(yōu)化生產(chǎn)質(zhì)量并降低相應(yīng)成本,開始成為當(dāng)前汽車及零部件制造行業(yè)的關(guān)注焦點。

    在汽車制造邁向工業(yè)4.0的道路上,沒有一套固定的模式可以照搬。不過,對于數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標來說,數(shù)據(jù)顯然是至關(guān)重要的。尤其對于汽車變速器這樣的重資產(chǎn)生產(chǎn)企業(yè)而言,通過機床狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時采集與監(jiān)控,實現(xiàn)加工設(shè)備狀態(tài)的透明化和預(yù)測性維護能力,正是當(dāng)前利用數(shù)據(jù)力量邁向數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標的切實可行途徑。

    因此,長城汽車徐水變速器工廠開始攜手ifm(易福門),為其大約200臺機床部署設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng),力求通過改造升級為其注入“智能工廠”血液。

    超級工廠,運行無憂

    作為長城汽車旗下全資子公司,蜂巢傳動科技河北有限公司在河北保定徐水擁有一個“超級工廠”——年產(chǎn)能超過100萬臺的變速器生產(chǎn)廠,為H6/F7/WEY等多款長城汽車熱銷車型提供7DCT濕式雙離合變速箱。

    面對如此巨大的產(chǎn)量,確保現(xiàn)場機床設(shè)備的穩(wěn)定運行,并且有針對性地安排現(xiàn)場設(shè)備的維修維護,是徐水變速器工廠維修工程師團隊所期待的。因為對于工廠的200多臺機床而言,設(shè)備在運行過程中必須要有一定的監(jiān)控,監(jiān)控設(shè)備健康狀態(tài),從而及時作出維修和保養(yǎng)計劃,提高設(shè)備壽命,才能避免機床運行時出現(xiàn)突發(fā)性的故障和風(fēng)險,減少設(shè)備故障損失,節(jié)省硬件成本。

    針對機床設(shè)備的核心部件,徐水變速器工廠對于機床主軸部件的加工狀態(tài)監(jiān)控尤為關(guān)注。主軸系統(tǒng)通常由主軸、軸承和傳動件(齒輪或帶輪)等組成,主要用以支撐齒輪、帶輪等傳動零件,實現(xiàn)運動及扭矩作用的傳遞,也是機床設(shè)備的易損易耗部件。在機床運行過程中,往往會面臨主軸突然撞擊、主軸軸承磨損、老化等故障,這些突發(fā)和潛在的風(fēng)險都會影響變速器零件的加工精度,嚴重影響生產(chǎn)效率并帶來成本的損失。

    為了保障這些“工業(yè)母機”、“加工重器”始終能夠安穩(wěn)、健康地運行,徐水工廠決定全面采用ifm提供的機床設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。

    狀態(tài)監(jiān)測,防患未然

    基于汽車行業(yè)幾十年的應(yīng)用經(jīng)驗,ifm為長城汽車徐水變速器工廠提供了一整套機床設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控方案,包括傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交互支持、軟件平臺和預(yù)警系統(tǒng):

    該監(jiān)控方案主要針對客戶現(xiàn)場的KAPP磨齒機床,通過在機床主軸加工端安裝振動傳感器探頭,再通過邊緣計算數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)智能分析和數(shù)據(jù)篩選。

    ifm邊緣計算數(shù)據(jù)采集模塊具有三個網(wǎng)絡(luò)接口:兩個接口支持Profinet、Ethermet IP、Modbus TCP等工業(yè)現(xiàn)場總線,另外一個接口是普通TCP/IP接口。

    通過現(xiàn)場和PLC的協(xié)議互通,振動數(shù)據(jù)采集模塊不僅僅采集振動數(shù)據(jù),而且可以直接將現(xiàn)場關(guān)鍵的生產(chǎn)工藝參數(shù)和振動數(shù)據(jù)進行匹配分析。下圖是分析軟件結(jié)合現(xiàn)場主軸電流以及刀具位置信息進行數(shù)據(jù)分析的歷史趨勢展示:

    在機床生產(chǎn)加工過程中,主軸突發(fā)撞擊和主軸軸承故障往往是徐水工廠最為頭疼的問題。以下我們將通過實例詳細說明ifm振動傳感器如何預(yù)測現(xiàn)場的設(shè)備故障。

    下圖為工廠現(xiàn)場一段設(shè)備狀態(tài)歷史趨勢圖,生產(chǎn)過程前期設(shè)備運行較平穩(wěn),到了后期設(shè)備振動值呈逐漸上升趨勢。

    通過顯微鏡拍攝軸承滾動體對比發(fā)現(xiàn),其根本原因在于滾動體的磨損。下方左圖是主軸軸承滾動體磨損照片,右圖是滾動體未磨損照片。

    對此,ifm振動傳感器在第一時間給出報警提示,避免了后續(xù)零件加工的誤差增大,減少了不良品。那么振動傳感器是如何發(fā)現(xiàn)軸承滾動體早期磨損的呢?

    (1)首先明確客戶現(xiàn)場主軸軸承品牌屬于FAG,型號71916。通過ifm振動分析軟件軸承數(shù)據(jù)庫添加對應(yīng)軸承并確定特征頻率,其中滾動體特征頻率因子為10.812。

    (2)確認現(xiàn)場機床當(dāng)時的加工速度大約是4,900rpm,即振動分析基頻為81.67Hz。經(jīng)過振動分析的經(jīng)驗公式(故障頻率=基頻*頻率因子)得出,在4,900RPM轉(zhuǎn)速下的滾動體故障頻率點大約在883Hz。

    (3)通過分析H-FFT頻譜(如下圖),可以很清晰地看到低頻有諧波產(chǎn)生,并且在軸承對應(yīng)的損壞頻率處可以看到峰值,屬于軸承故障的早期階段。

    (4)通過對頻譜的放大查找,可以看到對應(yīng)886.154Hz處有明顯的峰值,和之前確定的滾動體特征頻率頻率883Hz非常接近(如下圖)。

    在振動數(shù)據(jù)采集和通訊的基礎(chǔ)上,ifm機床狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進一步幫助蜂巢傳動徐水工廠實現(xiàn)了機床狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)顯示與可視化分析。

    依托ifm邊緣計算網(wǎng)關(guān)所內(nèi)嵌的LR agent接口技術(shù),現(xiàn)場機床的監(jiān)控數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)直接傳輸?shù)焦S服務(wù)器,在服務(wù)器端安裝有ifm LR Smartobserver軟件,支持工廠辦公室任何一臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備直接訪問/讀取現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)控數(shù)據(jù),并實時查看運行趨勢。此外,利用該軟件的多功能歷史數(shù)據(jù)記錄功能,用戶還可以將不同參數(shù)(曲線顏色不同)在同一坐標系下進行分析(如下圖)。

    通過ifm機床設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng),長城汽車徐水變速器工廠現(xiàn)在不但可以在設(shè)備異常振動時發(fā)現(xiàn)并快速停機、檢測主軸故障原因,而且可以提前監(jiān)測主軸故障,預(yù)先實施維修和保養(yǎng)或進行加工過程的優(yōu)化,從而大大增加了主軸使用壽命,實現(xiàn)了機床設(shè)備的預(yù)測性維護。

    事實上,ifm機床設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)不僅是針對機床主軸,還可以對機床不同部件實現(xiàn)多功能全方位的狀態(tài)監(jiān)測,譬如對滾珠絲桿主軸進行狀態(tài)監(jiān)控、過程及負載控制;對車床設(shè)備進行過程監(jiān)控、顫振監(jiān)測和平衡監(jiān)控;對研磨設(shè)備進行切割刀/工件監(jiān)測、刀具磨損檢測和平衡監(jiān)控等等。

    如今,長城汽車徐水變速器工廠的維護工程師們終于可以放下心來,因為他們可以隨時隨地獲得機床狀態(tài)信息從而提前采取行動,變被動為主動,為保障變速器產(chǎn)品的及時快速交付提供可靠保障。

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    (審核編輯: 智匯張瑜)

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