1、建設背景
近年來，國家對清潔、綠色新能源建設，傳統(tǒng)能源的綠色開采及新型設備的投資越來越大。風力發(fā)電作為清潔能源，屬新能源領域重點發(fā)展板塊，發(fā)電機組、塔筒、基座及葉根主要采用螺紋副連接，且多為高強度緊固件。高強度緊固件生產線建設緊跟國家大力發(fā)展風電新能源、礦山裝備、盾構裝備、橋梁施工等行業(yè)的發(fā)展需要，高強度緊固件每年約有14億件的市場容量，其中風電新能源、礦山裝備行業(yè)的市場需求巨大且持續(xù)穩(wěn)定。高強度生產線生產的產品要做好針對性服務，滿足行業(yè)在技術性能、個性化需求、國產化替代等方面對產品的要求。
2、建設規(guī)劃與投資規(guī)劃
建設一條高強度緊固件生產線，在充分考慮市場規(guī)模和企業(yè)既有高強度緊固件研發(fā)成果轉化等各方面因素的情況下，采取總體規(guī)劃與分期實施相結合的思路，以期采用最小的投資，覆蓋盡量多的產品種類，形成最大的設計產能和達綱產值。因此，一期建設的設計方案為保證打通工藝流程，所有必備工藝設備均須配置到位，所有信息化必須系統(tǒng)全線貫通，實現(xiàn)對各工序設備的生產數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控。規(guī)劃生產線生產的產品種類可涉及風電、盾構、礦機、橋梁等行業(yè)的高強度緊固件。總體規(guī)劃設計產能可達到6700t/年，一期建設設計產能1000t/年，后期根據(jù)產品市場擴展需求，分步實施產線擴能建設。一期建設預估投資1700萬元，配置各類生產設備、控制及信息化系統(tǒng)、電纜及設備基礎設施等，并進行安全生產所需的職業(yè)健康安全評價、環(huán)境保護評價等。
3、技術方案
3.1生產工藝流程
高強度緊固件生產線工藝流程：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→鋸切→滾絲→磁粉探傷→包裝。
3.2設備配置及產能規(guī)劃
高強度緊固件生產線設備配置及產能規(guī)劃見表1。
3.3工藝設備布局方案
項目建設總體規(guī)劃工藝設備布局方案，見圖1；項目一期建設工藝設備布局，見圖2。
3.4工藝設備布局方案說明
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備、原材料感應淬火回火熱處理設備、無心車床、校直壓光機、圓盤鋸切設備各一套；設備間均通過輥道、料架的形式進行生產自動化銜接，實現(xiàn)產品在定尺切斷及前面各工序連線自動化生產。
3.4.2鋸切、打標、打孔設備布局。
在圓盤鋸切設備下料端，由北向南依次布置提升機1臺、機器人1臺、產品雙頭倒角打標機2臺、提升機2臺、雙工位打孔機2臺、六方孔打孔機1臺、機器人1臺。提升機負責接收圓盤鋸切機定尺切斷后的工件，并整料后單件提升至固定位置；機器人負責從固定位置抓取工件并分別放至2臺雙頭倒角打標機的料倉內；雙頭倒角打標機對工件進行端部倒角打標處理，再通過輸送帶將工件輸送到后續(xù)的提升機料倉內；提升機將工件整料后，單件提升至雙工位打孔機，雙工位打孔機負責對工件進行端部打底孔。從兩臺雙工位打孔機出來的產品經過二合一，由輸送帶送至六方孔打孔機料倉內，由六方孔打孔機對工件端部打孔加工。經過打六方孔加工的工件，在出料口由機器人夾取并有序放置于標準料框內，待物料轉運。
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，中間由機器人加地軌負責6臺數(shù)控車床的上下料及該加工單元各機床之間的物料搬運。每個加工單元的進料口和出料口，由多臺物流搬運車實現(xiàn)多個數(shù)控加工單元與前后工序之間物料的自動搬運。
3.4.4滾絲生產單元。
在數(shù)控車床加工生產線末端，近鄰布置3臺滾絲機，形成滾絲自動化生產單元，由機器人負責該單元的自動化上料和下料工作。完成滾絲的產品，再由機器人負責轉運至螺紋檢測設備，執(zhí)行滾絲螺紋精度的檢測，并對合格產品和不合格產品進行有序分揀隔離，后續(xù)再由機器人負責將精度合格產品送入熒光磁粉探傷機內，由該設備對產品進行探傷檢驗。經過探傷檢驗合格的產品進入標準料框內，轉運至包裝區(qū)進行包裝，不合格的產品進行分揀隔離。
3.4.5檢測檢驗單元。
當在生產檢測過程中出現(xiàn)不合格產品時，利用隔離工位，實現(xiàn)物料識別及處置。生產管控中，借鑒公司既有的生產經驗，進行可識別的批次化管理，產品打印永久性標識。對于同規(guī)格、不同類型產品，采用合理的生產安排，進行錯時生產，使產線產品具備生產柔性。
3.5系統(tǒng)控制
總體規(guī)劃的設計方案建設完成后，均采用自動化設備進行生產和物料搬運，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，各工序配置的設備產能基本平衡，產能匹配合理。全產線信息化系統(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）、計算機輔助工藝設計（CAPP）、質量管理系統(tǒng)（QMS）、能源管理系統(tǒng)（EMS）、視頻監(jiān)控系統(tǒng)（NVR），實現(xiàn)信息化系統(tǒng)對各工序設備的生產數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控。關鍵工序具備在線檢測能力，減少人為因素的干擾，產品質量穩(wěn)定性得到保證，并通過自動化物流設備完成工序間物流自動化轉運，以此提升轉運效率，減少人員配置，降低生產成本。產線滿足高標準、高效率、自動化、信息化的建設要求。
4、一期建設技術方案瓶頸及解決
4.1一期建設技術方案瓶頸
一期建設的設計方案要保證打通工藝流程，所有必備工藝設備均需配置到位，所有信息化系統(tǒng)全線貫通，實現(xiàn)對各工序設備的生產數(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臺機器人形成一套加工單元，達到一期建設的設計產能滿足1000t/年，其余工序設備均具備后期產線擴能的產能，后期產線擴能建設只需按照市場需求情況，增加數(shù)控車床、機器人和物流搬運車等設備，即可快速提升產線產能。顯然，數(shù)控車床加工工序為瓶頸工序。
4.2數(shù)控車床瓶頸工序與前后工序產能暫不匹配的方案
數(shù)控車床加工站與倒角打標打孔生產線出料口之間，設標準料框用于物料緩存。倒角打標打孔生產線生產完一批待車削的工件，然后自動停機，通過機器人實現(xiàn)標準料框、數(shù)控車床定位排料架之間的物料搬運，數(shù)控車床加工單元再啟動生產程序集中生產。待料框清空后，倒角打標打孔生產線再次啟動生產，重復前述生產流程，實現(xiàn)連續(xù)生產。數(shù)控車床加工站與滾絲自動化生產單元上料口之間設標準料框用于物料緩存。數(shù)控車床工序生產完一批待滾絲的工件，滾絲機啟動加工程序，通過機器人從緩存料架夾取工件到滾絲機上料機內，實現(xiàn)滾絲自動化生產。待料框清空后，滾絲機停機待料。重復前述生產流程，實現(xiàn)連續(xù)生產。
5、結束語
目前，高強度緊固件生產線建設項目已完成各項調試工作，將進入試生產階段。借助生產線的實施，公司將實現(xiàn)多項新技術、新成果轉化；同時，也將培養(yǎng)鍛煉出一支懂技術、敢挑戰(zhàn)、勇?lián)數(shù)膶I(yè)團隊，為公司未來的發(fā)展奠定堅實基礎。
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