典型零部件范文

典型零部件范文（精选4篇）

典型零部件 第1篇

汽车零部件量大面广, 35%左右是锻件, 其中杯形类活塞、长轴类花键轴、枝丫类拨块等典型汽车零部件需求量大。表1是某汽车零部件配套生产企业典型零部件生产应用情况。

从表1可以发现, 企业汽车零部件配套品种多、产业化前期生产纲领任务重, 产业发展态势良好。其典型零部件的生产工艺主要为坯料前处理、锻造成形、热处理、机械加工、装配等。企业在快速发展的同时, 现有生产设备支撑能力不足, 主要表现在以下方面。

(1) 成形设备吨位偏小, 服役时间过长。成形设备主要以315t四柱液压机、四柱液压机YA32-200A、金属挤压机J87-400、160t摩擦压力机、63t冲床、100t冲床、冷滚轧机床Z28-20等设备为主, 产品类型覆盖范围仅限于小型产品, 面对大型产品如杯形类轴套、内座圈、外座圈等生产需求, 企业现有成形设备能力不足。

(2) 车床负荷大, 精密车床少。现有车床主要以数控车床 (CJK61361) 支撑杯形类零件加工、以数控车床 (GSK928) 支撑长轴类零件加工、以普通车床 (C616) 支撑枝丫类零件加工, 加工设备经常满负荷工作, 单产品批量生产时加工设备3班 (24 h) 连续作业, 加工设备不能满足企业产业化前期生产纲领要求。

(3) 普通检具为主, 专用检测设备过少。现有检具主要以尺寸长度、内孔深度等普通尺寸检具和洛氏硬度计等一般性能测试仪为主, 缺乏对形位精度、内形精度精密检测的专用设备, 活塞产品的内形精度、花键轴产品的形位精度等检测能力不足, 生产现场工艺和产品质量控制主要以工人操作技巧和工艺规程来保证。

按照原材料入库、产品成形、产品加工、质量检测、包装入库等工艺流程考虑, 企业厂房设施存在以下问题。

(1) 厂房面积过小, 多产品并行生产条件不具备。企业厂房面积大约为8 000 m2, 其主体面积主要用于产品成形和机械加工, 物料/半成品的存储与运输、热处理、检测等辅助生产工序占用面积有限, 加之杯形类、长轴类、枝丫类等产品类型较多, 多品种生产时造成工艺现场工序交错、紊乱, 不利于组织生产和现场管理。

(2) 厂房区域分散, 产品流线生产模式不具备。企业厂房分区作业不明显, 大小吨位成形设备排列混乱, 摩擦压力机、液压机等设备排列不规范, 热成形、冷成形工序交错进行;下料与锻造工序在一起, 物流混乱;模具工段与机械加工排列一起, 成形修模不方便;随着产品种类和批量的增大, 同一工序的完成需要跨越若干工种, 这种分散作业的生产模式, 存在物流迂回、生产周期长、管理效率低等突出问题, 不利于多品种产业化生产。

(3) 厂房变通性不大, 系统整改难度大。结合企业生产实际和厂房能源 (电能、燃料) 、土地、工具配置, 进行系统扩建和整体改造的可能性不大, 主要受制于企业现有规模尚小、产业化前期的资金有限, 同时产业化前期杯形类、长轴类、枝丫类等产品生产纲领也难以保证, 承担的市场风险也较大。

针对上述问题, 充分利用企业现有资源, 保证产业化前期生产纲领任务的实现, 建议企业增添中大吨位的精密挤压设备, 完善必须的精密加工设备, 适当配置先进的检测设备, 增强多品种零件并行生产的设备条件, 同时对现有工艺布局进行重新优化, 增强工艺生产线柔性, 以投入成本最低、产品质量最优、产出效益最佳, 增强企业产业竞争力与发展后劲。

2 生产工艺布局方案设计

汽车零部件生产工艺布局取决于企业实际设施资源 (厂房设施和设备条件) 、产品的品种、产能、生产纲领等众多因素。本次生产线工艺布局, 将按照精益生产的思想, 系统进行价值流分析, 消除生产过程的不增值环节, 优化厂房、设备和人员等配置, 提高典型汽车零部件的生产质量与效率。具体包括符合工艺过程的需要、最有效地利用空间、物料搬运费用最少、保持生产与安排的柔性、高效与安全的作业环境等。

针对杯形类、长轴类、枝丫类等典型零部件, 兼顾轴套、内座圈、外座圈等产品开发生产的需要, 按照生产系统的物料流、信息流与能源流 (图1) , 制定典型汽车零部件工艺生产布局方案[1]。

2.1 高效柔性生产工艺布局 (布局方案1)

该方案是按照成形、加工等生产工序进行优化, 同种工序按照一定分工, 安装在同一个工区, 形成同种工序作业群 (图2、图3) 。其优点是容易调动设备和人员, 其柔性和变通性也较大, 易于多品种并行生产。毛坯物流、成品物流、半成品物流、废品物流、加工过程物流 (退火、加热等产品) 等生产线物流, 按照工艺需要, 设计有专用物料储存空间, 物流传输可通过行车、吊车、叉车等进行, 操作简单, 有利于产业化前期多品种协同生产。

锻造成形工艺布局主要将液压机、摩擦压力机等成形设备按照设备类别和吨位进行分组布局, 其辅助热处理工序按照加热、退火、回火等工序进行分组布局, 成形产品运输依靠行车等进行物流中转;机械加工工艺布局主要是将磨床、普通车床、数控车床等按照设备类别和加工特点进行分组布局, 其钳工修模、产品包装等辅助工序按照合理保证、有效作业的要求布局。

该工艺布局的主要特点如下。

(1) 有效利用现有资源, 产品功能分区明确。在企业厂房设施的基础上, 划分了成形、加工两个主体功能区, 以及检测室、工具室、量具室、特种加工室、模具室等独立功能区。功能区之间具有一定的独立性, 功能区的设备便于管理和作业调度, 避免了跨单元、跨工序生产, 同时又相互协调, 组成一个完整的生产流线。

(2) 按相似特征成组布局, 提高生产效率。采用成组技术设计成形、加工工艺布局, 把相同或相似的零件、设备、工艺等用分类统计的方法将其归为一族, 从而可采用相似的工序进行生产, 有利于扩大批量。同时, 工人重复操作相似的工序, 提高了工艺过程操作的熟练程度, 有利于提高生产效率。

(3) 工艺布局柔性大, 易于多品种生产。成形工艺布局设计, 将摩擦压力机主要用于温成形制坯, 同时将加热 (感应加热炉) 、自由镦粗 (冲床设备改造) 、精整制坯 (摩擦压力机) 等工序集中, 建立了温成形制坯生产单元;将液压机主要用于各类产品的挤压成形、模压成形等冷成形工序, 并有利于联机联动, 因此适合于多品种并行成形。加工工艺布局设计将普通车床、数控车床等按成组布局, 适合于同种产品的批量生产, 也适合于不同产品的并行生产。

2.2 混合型可重构柔性生产工艺布局 (布局方案2)

该方案是按照工艺流水生产线的模式进行工艺布局, 对各个工序进行串、并联组合生产, 生产柔性好 (图4) 。柔性生产线的构成主要包括生产工艺系统、物流系统、信息系统。生产工艺系统采用成组技术, 将尺寸相似、质量相当、材料类似、工艺相同的产品集中在一台或几台专用设备完成生产工艺;物流系统由多种运输装置 (如传送带、机械手、行车、叉车等) 完成产品、模具、热处理夹具、机械加工刀具等供给和传送;信息系统对生产过程中所需要的各种信息进行收集、处理和反馈, 通过微机软件或设备控制系统对生产工艺进行分级控制。

该工艺布局的主要特点如下。

(1) 采用串、并联的混线布局, 生产时多个工序同时并行进行, 即使某台设备出现故障, 生产线依然能正常生产, 物料系统也有自行绕过故障设备的能力;当一组设备编入柔性生产线后, 产量比这组分散设备单机作业时的产量提高数倍。

(2) 按照工艺流线布局, 工序间连接紧密, 对锻造成形、机械加工等主要工艺, 对热处理、生产过程检测、快速修模等辅助工序过程控制要求严。锻造设备易于联机生产, 减少加热、装卸等辅助工序, 有利于提高成形精度与质量;加工设备、检测设备及物流传输装置等具有可调性, 便于增减设备, 应变市场能力大。

(3) 投资成本高, 需要对整个生产线设备进行全线配置, 锻造设备、加工设备等主体设备数量多、投资大, 柔性生产线的检验、装卡和维护工作可以在第一班完成, 第二班、第三班可继续正常生产, 适合于中大批量或产业化生产。

2.3 面向过程控制的精益生产流线布局 (布局方案3)

精益流线生产布局, 其核心是围绕高质量、低成本的目标, 合理选型、优化布局、稳健设计, 实现从生产过程人工控制到少无人控制, 产品质量从低缺陷到零缺陷, 提升汽车零部件的自动化生产水平与产业竞争力。

该生产线布局以独立单元串联组成生产流水线, 单元之间采用高效的传输装置实现自动化生产 (图5) , 生产监控与数据采集系统 (图6) 集成产品数据管理系统 (PDM) 、企业资源计划系统 (ERP) 、制造执行系统 (MES) 等技术优势 (图7) , 利用计算机技术、光学与传感技术等多学科知识, 通过条形码、PLC程控器、数据采集器、各种计量及检测仪器、机械手等生产现场控制设施对锻造过程、加工过程生产信息进行采集, 通过分布式数控系统 (DNC) 对数控设备中CAD/CAM信息数据、通信协议、设备状态和上报等进行采集与传递, 构成不同形式的模块化柔性系统, 实现典型汽车零部件制造从产品决策、工艺控制、产品质量到销售的整个生产过程的高效可靠衔接, 提高企业快节拍、低成本、高品质的生产能力。

该工艺布局的主要特点如下。

(1) 实现对生产单元中产品信息 (PDM) , 包括工艺参数信息、生产配置、过程运行信息、权限信息等进行实时管理;对生产单元中资源信息 (ERP) , 包括物流、人流、资金流、信息流等进行统一管理;对生产过程中采集的数据信息 (MES) , 包括锻造数据、热处理数据、加工数据等车间数据信息进行监控与优化管理。

(2) 具有生产可视化实时管理 (设备开机/停机时间、设备使用率/故障率等) , 在线参数调整与工艺控制 (工艺参数在线监控、参数信息反馈等) , 生产数据分析 (动态质量过程控制、能耗/工时等) 等特点, 为企业提供产品成本控制、作业效率及资金运营管理等决策信息, 有利于设备负载、物流量、在制品、人员分配等生产现场调度和工艺管理, 适合于流水线产业化生产。

(3) 需要匹配先进的成形设备、数控化加工设备、自动化监测设备、高效传输装置等, 需要开发高柔性、智能化、模块化的生产监控与数据采集系统, 对企业前期投资成本要求高。

3 结束语

上述3种布局方案在市场响应速度、生产柔性、生产效率、信息管理等方面各有特点, 对产业规模、生产纲领、投资成本等要求不同。结合企业生产实际, 可以选择布局方案1, 该布局充分利用了企业现有资源, 投资成本低, 适合于产业化前期的工艺生产, 风险小。从企业长远发展角度考虑, 未来产业化生产可以选择方案2或方案3布局。

参考文献

典型零部件 第2篇

汽车零部件入厂物流是指汽车制造企业按照采购订单不断组织供应商零部件以不同的物流服务方式进入制造企业工厂指定物流配送中心及生产车间的整个物流过程。日本汽车制造企业通常将零部件的入厂物流过程称为调达物流，而美国汽车制造企业则将其称为集并物流。在我国的汽车制造业，美、德、日、韩等国外汽车品牌均在国内建立了合资汽车制造厂，如福特、通用、大众、丰田、日产、本田、马自达、韩国现代等，加上长安、奇瑞、力帆、吉利等民族汽车品牌的崛起，以及其他一些各地政府支持下发展的中小品牌汽车的同步发展，于是，我们欣喜地看到，与这些企业的文化背景及产销能力相适应的入厂物流解决方案共同构成了我国汽车制造业零部件入厂物流模式研究的重要组成部分。在实际物流管理工作中，可能会遇到各种各样的零部件入厂物流模式。结合多年的汽车零部件入厂物流实践经验，我们可以从物流主导方、物流需求方式以及具体入厂物流运作方式等三个方面对我国汽车零部件入厂物流模式进行分类分析和研究探讨。

一、从物流主导方来看，可以分为供应商主导物流模式、汽车制造企业主导物流模式和第三方物流(3PL)模式。

1．供应商主导物流模式供应商主导物流模式，零部件供应商接受汽车制造企业的采购订单后，与第三方物流公司签订物流服务合同，由第三方物流公司将零部件送到汽车制造企业工厂，汽车制造企业对第三方物流公司的物流改进需求，必须通过供应商再与第三方物流公司沟通，汽车制造企业没有物流控制能力。目前，部分国内民族品牌及中小汽车品牌企业基本上采取这种物流模式，甚至部分大型汽车制造企业也部分保留这种物流模式。在这种物流模式下，汽车制造企业与供应商签订的采购合同是到岸价格，即汽车制造工厂交货的价格，供应商负责零部件从其所在地到汽车工厂之间的物流成本、安全保险及质量保证等，汽车制造企业基本上不对供应商的物流过程进行干涉，只关注一个物流结果，即供货的及时性、准确性和质量稳定性。这是一种十分传统的商流、物流、资金流合一的采购模式。在这种供应商主导物流模式下，供应商为了自己的利益，往往模糊零部件出厂价格和物流成本构成比例，面对汽车制造企业的采购降价要求，在物流成本上大做文章，供应商最终降价的部分只不过是物流成本而已，而且供应商可能因此选择价格更低、服务质量更低的物流供应商，实质上，不仅没有实现零部件降价的目的。反而增加了零部件因物流原因缺货、质量损失等风险，对汽车制造企业来说，这无疑是致命的。因此，由于双方的信息不对称，很难建立一种信任机制，双方也就难以建立一种和谐的协同合作关系。从另一个方面来看，在这种模式下，同一汽车制造企业供应商之间不可能存在物流协作关系，各自都在找物流公司进行零担发货，而实际上如果同一地理区域的供应商的物流量完全可以通过合理组织而成为整车发运，这在很大程度上就增加了汽车制造企业的采购物流成本和生产制造成本。2．汽车制造企业主导物流模

式汽车制造企业主导物流模式主要体现在产业集群方面，从技术方面则体现在Milk Run上门取货与集并运输控制方面。产业集群是汽车制造业发展的重要形态，是指围绕一个或多个核心汽车制造企业，在一定地理区域内形成一个汽车制造及供应配套十分集中的区域，形成一个汽车产业的集群。近年来我国汽车产业快速增长。-tLL大小不等的产业集群正在形成，环渤海湾、长三角、珠三角等几个汽车生产集中区域初露端倪。在汽车产业集群中，核心汽车制造企业占主导地位，供应商零部件入厂物流基本上严格按照汽车工厂的要求进行运作，汽车厂采取MilkRun上门提货的方式或要求供应商之间进行横向联合，按照汽车厂的要求开展集并运输和共同配送。在这种物流模式下，汽车制造企业与供应商签订的采购合同是离岸价格，即汽车制造工厂上门取货的价格，汽车制造企业大大增强了对零部件入厂物流过程的控制与物流成本的控制，为汽车制造企业营造了较好的物流环境。这种物流模式在上海、广州等汽车产业集群的汽车制造企业内得到了应用，如上海通用汽车。3．第三方物流模式

第三方物流模式是近几年随着我国汽车市场的迅猛发展而逐步得到应用和推广的物流模式，其主要目的在于突出汽车制造企业的核心竞争力，降低零部件入厂物流成本，提升物流服务对离散制造的柔性配套能力。第三方物流模式的基本运作汽车制造企业作为采购者，同时也是发货人，与供应商签订离岸价格采购合同，即汽车制造工厂上门取货的价格，同时，将供应商零部件入厂物流业务委托给第三方物流公司，并与第三方物流公司签订物流服务采购合同，由第三方物流公司向汽车制造企业提供并执行零部件入厂物流解决方案，采取各种物流方式和物流技术完成零部件入厂物流任务，从而实现了商流、物流的分离；汽车制造企业可以直接就入厂物流过程中的路径优化、时间窗口、配送频率、质量控制、供货保障等直接与第三方物流进行共同改进。同时，生产制造企业还可以建立物流服务考核的KPI体系，对第三方物流公司提供的入厂物流服务进行绩效考核。这样，汽车制造企业就大大增强了物流过程的控制能力和对物流成本的掌控能力，同时也有利于汽车制造厂与其供应商建立一种信息透明的信任关系，在汽车制造企业面临竞争压力而要求零部件供应商提供一定范围降价支持时，供应商提供的是一种双方可视的通透的零部件本身的降价，而不是变相的物流成本的下降与物流服务水平的降低。在这种物流模式下，第三方物流公司利用自身的物流理念、物流技术和物流服务网络，对汽车制造企业的供应商零部件资源进行整合，同时还可以整合社会上的相关物流资源，充分发挥物流规模优势，从而为汽车制造企业物流成本的降低提供了空间，也为物流公司自身的利润增长提供了空间，这种战略性双赢的合作模式已经得到越来越多的汽车制造企业的重视与应用。目前，上海通用、上海大众、一汽大众、长安福特、现代汽车、神龙汽车、广州本田、丰田汽车、长安汽车、奇瑞汽车、力帆汽车等国内外汽车制造企业，都先后启用了零部件入厂物流第三方物流模式。与之相适应，上海安吉天地汽车物流、上海通汇物流、长安民生物流、吉林长久物流、广州风神物流等专业性汽车物流服务公司得到了迅速发展。这也充分说明。第三方物流模式已经成为汽车制造业零部件入厂物流的重要发展趋势。

二、从物流需求方式的角度看，可以分为推式物流模式和拉式物流模式。随着我国汽车消费者的客户化需求不断变化以及市场竞争的加剧，汽车制造企业为了提高订单反应速度和效率，降低销售库存的积压，对生产计划安排技术进行了相应的调整，逐步由原来的大规模面向库存生产(MTS，Made to Stock)向柔性化的面向订单生产(MTO，Made to Order)转变，即生产计划推式生产和订单拉式生产。与这种生产模式发展相适应，零部件入厂物流模式也有生产计划推式物流和订单拉式物流。

在推式物流(Push Logistics)模式下。汽车制造企业的生产计划占有十分重要的地位，而且生产计划的编制更侧重于工厂的生产能力、上级任务指标和以往市场销售情况等。在生产计划编制完毕后，开始编制物料计划，并进行分解和组织供应商零部件。在这种物流模式下，一方面是可能造成成品汽车面临市场滞销后带来的成品库存大量积压的问题，另一方面也可能是供应商零部件的提前采购带来的库存积压问题，特别是采购周期长的远程供应商零部件和进13 KD件。因此，这种物流模式可能带来的库存资金积压风险是很大的。

而在拉式物流(Pull Logistics)模式下，生产计划更侧重干分销网络从客户那里获得的购买订单、市场销售预测等信息的处理和分析，然后结合工厂生产能力，编制物料需求计划和采购订单，这样就基本上形成了一个最终客户需求拉动生产、拉动物料、拉动物流的生产及物流模式。在基于拉式的零部件入厂物流模式下，供应商零部件必须按照汽车制造企业的实际消耗按需及时、准确地送达到汽车工厂。实现生产制造与成品车销售的“零库存”，这样就产生了JIT(Just in Time)配送的需求，也就产生了专业的汽车物流供应商，为汽车制造企业及其供应商提供专业的拉式物流解决方案，从而大大降低汽车制造企业的库存资金压力。提高了资金周转率，提高了企业的市场竞争力。这种以市场拉动生产、生产拉动物流的拉动物流模式，也是一种入厂物流模式的发展趋势，已经成为越来越多汽车制造企业的物流优化方案。

三、从具体人，一物流运作方式的角度看，可以划分为JIT看板模式、JlS看板模式、VM!仓储配送模式、Milk Run调达模式、Cross Docking模式、直供上线模式等。

随着跨国汽车制造企业在我国的投资合作以及现代物流理论、技术的不断深入发展，零部件入厂物流的具体运作方式也在不断创新、发展，并逐步从理论走向实际推广和应用。这些物流运作方式为汽车零部件入厂物流模式的发展提供了更多的选择。1．JIT看板模式

这是一种从日本丰田汽车引进和推广而来的物料拉动模式，其基本原理就是用看板跟踪生产物料实际消耗情况，并根据消耗完毕的看板由物流人员进行拉动循环补料，尽量减少生产线边及库房物料积压。

2．JIS(Just in Sequence)看板模式这是汽车制造业为了适应大规模柔性化生产而发展起来的物

料拉动模式，其基本原理是，在车间生产线同时生产多车型、多颜色、多配置汽车的情况下，对各种专用件、颜色件要求按上线车身顺序组织物料。在具体操作上，事先向物流部门提供上线车身顺序，物流部门通过系统将车身顺序分解为物料需求顺序，并将这些物料按顺序放在专用的工位器具内，以便车间工人按顺序拿取零部件进行装配。

3．VMl(Vendor ManagementInventory)仓储配送模式这是目前汽车制造企业为了降低自身库存压力和市场风险，同时也是零部件供应商为了提高JIT、JIS供货能力，由供应商在汽车厂附近租用库房，或使用统一由第三方物流管理的物流配送中心，通过供应商零部件的JIT仓储配送为制造企业生产提供物料上线服务。供应商零部件在交达汽车生产车间前的资产所有权仍归供应商。也就是说，在这种模式下，零部件在送达汽车生产车间之前，供应商对其零部件库存拥有管理权利。4．Milk Run调达模式

这是一种流行于日本汽车制造企业的零部件入厂物流模式，即由汽车制造企业自己或委托第三方物流公司按照生产需求和采购订单，根据事先的时间安排与物流线路规划，到多个供应商工厂上门循环取货，最后回到汽车制造工厂。通过这种模式，降低了工厂库存，也提高了物流资源利用效率，降低了物流成本。5．Cross Docking模式

这种零部件入厂物流模式主要是针对进口KD件、航空快件和远程小批量零部件的生产供应，零部件运输到物流配送中心后，进行简单的换装处理或不做处理，就马上转运到汽车制造工厂的生产车间。这种零部件入厂物流模式的主要优势在于提高了物流反应速度，提高了物流配送中心的物流处理能力。6．直供上线模式

这也是汽车生产制造企业常用的一种零部件入厂物流模式，主要是针对那些产业集群范围内的零部件，而且零部件有体积大、容易损坏、专用性强等特点，比如玻璃、座椅、保险杠、轮胎等，由供应商直接从自己的生产线装入物流包装内，并直接按照汽车制造企业的生产需求，甚至生产顺序送到汽车制造企业工厂的生产线边，这种从生产线到生产线的直供模式，大大降低了此类物料在物流过程中的损耗，也减少了车间物流面积的需求，受到了广大汽车制造企业及其相关供应商的青睐。

实际上，以上零部件入厂物流模式在实际应用中并不是独立存在的，它们之间可以进行排列组合，形成更多更具有实际操作性的物流解决方案，这是我国汽车零部件入厂物流模式的重要特点。同时，～ 个汽车制造企业，特别是国内自主民族品牌的汽车制造企业，更有可能会多种零部件入厂物流模式同时并存。长安汽车作为国内微车制造企业的典型代表，其零部件入厂物流模式就是上述各种入厂物流模式的综合，尽管长安汽车的零部件入厂物流业务交由其控股的长安民生物流进行第三方物流运作，但仍存在一定供应商主导物流的成分；同时在拉式物流为主导的情况下，也对部分物料(例如标件、微小橡胶件等)进行推式物流；在具体物流运作方式方面，更是兼容了JIT、JIS、VMI、Milk run、CrossDocking、直供上线等物流运作模式。这种融合上述多种入厂物流实际应用模式的入厂物流解决方案，是与我国地理、人文条件和传统生产习惯相适应的，在今后较长～ 段时间内，也是汽车零部件入厂物流的发展趋势之～。

典型零部件 第3篇

1 跳扣轴铆接

1.1 零件工艺分析

如图1所示为KFM3系列中每个壳架都有的类似零部件,要将轴台阶上的余料压铆在跳扣板平面上。铆接后需要满足一定的扭矩检测要求。在原来试制时仅用一个套筒冲头敲击,或用手动小冲床冲铆,松紧不一,劳动强度大,则生产中需要机械力压铆,以减轻工人劳动强度和提高生产效率。

计算:铆接处直径为5 mm,压铆力:F1=周长高度极限强度系数=3.1450.84001.5=7 536 N,卸料力:F2=0.06F1=452 N。此处的压铆不同于普通冲裁,该处的台阶余料被挤压扁平,所以,计算中取极限强度进行计算,由上述计算可知,共需铆接压力约F=8 000 N。结合江苏大全凯帆电器有限公司的现有设备,选择气缸压铆,计算气缸直径D的大小,其中P工作气压为0.5 MPa:

考虑车间内多台气缸同时工作,气压波动较大,综上所述,取直径200 mm以上的气缸工作台。

1.2 工装总体结构设计

工装采取倒装结构,聚氨酯橡胶作为弹性元件卸料,4根限位螺钉兼作导向定位,与上卸料板小间隙H/f配合。

工装工作时,零部件插入下铆头孔中,上压块手工装入,气缸下行,上压块、工件、卸料板等被压下行,至行程压块止,部件台阶变形扁平,随后,气缸上行,部件随卸料板顶出,压铆接过程结束。如图2所示为工装主视图。

1.3 结构设计要点

铆接处结构放大如图3所示。

铆接面最后需留有0.4mm高的台阶,以保证铆接强度,预留高度可以在验证强度后进行调整。铆头的台阶与行程压块留有1 mm,这样,完全使行程块来确定工装闭合高度。行程块为圆环形,车加工即可保证精度,其截面大小通过公式来验算:

气缸压力/行程块截面积200 MPa(45#材质)或100 MPa(Q235材质)。由于所需气缸力较小,故行程块只需按照零部件结构外形进行设定尺寸;铆头形状由零部件形状确定,大于模具冲头最小壁厚即可[1]。

工装中设计了衬垫,衬垫厚度比零部件厚度略小,衬垫的存在是为了防止上压块下行时在圆周方向随机侧翻。如图3所示上压块内孔台阶必须比零部件轴的台阶少0.1～0.2 mm左右,反之,会使轴在铆接开始时被下铆头挤压抬起,造成轴和跳扣板铆接面腾空,这是本工装设计成功与否的关键。

纵观整副工装,将上压块设计成手动装卸,这是有考虑的。一般情况下,上压块与气缸联动,这样提高了效率。但是本零部件中,用于定位的是轴的上下2段长台阶,考虑到图纸中它为自由公差,因此和铆头的配合会有较大空间,会引起轴的偏心;同时上压块内孔也不能比轴直径做大很多,这样才能将压力在铆头刃口的圆周线上传递。由于无法做出导向结构,为了避免偏心造成气缸下行危险,则采取人员装卸,气缸仅起压合作用。虽然牺牲一定的时间,但这样使得安全可靠,保护了劳动者,并且无需对轴的加工精度提出更高要求,可以使轴在经济加工范围内大量生产,降低了采供成本。

经过上述设计的此副工装,结构简单,易于加工装配。在生产中实际检验,铆接强度稳定可靠,安全,每分钟可以铆接4～5个,完全满足了生产的要求。

2 灭弧栅片铆接

2.1 零件工艺分析

如图4所示断路器中必备部件灭弧栅,该部件由4块2.0 m m厚板和4块1.5 m m厚板栅片与上下两侧工程类纸板铆接而成。第2代断路器中,灭弧栅比现在的大,栅片中间凹槽比现在深向背部,故原工装设计中需要一塞块,使得上下铆接时栅片不会发生开口端下弯变形。图4中栅片凹槽不超过上下凸耳中心连线,铆接时不会使栅片发生较大变形。故初步拟定不用塞块,上下錾开凸耳铆接。

考虑栅片须先装配定位,再装配纸板,查看图纸中设计的纸板与凸耳为过渡配合,这样有利于初装后纸板不会掉下。

先计算所需压力,参考上面跳扣工装的计算,发现所需工作压力很小,为了很好的兼顾效率,设计了2组一起铆接的定位块如图5所示,与栅片小间隙H/f配合,Cr12淬火低温回火,消除应力后线切割成型。

2.2 工装总体结构设计

最初设计的工装视图如图6、图7所示,定位块放入定位套圈后,上铆头下行,下卸料板被行程块限位,上铆头压住定位块后限位,上下同时完成铆接过程。

零部件中纸板在初装时,有可能与栅片间没有压实,必须将凸耳冒出纸板后压实才可以铆接开始,因此,上下铆头处都增加了两排顶杆进行预压紧,这样做有个非常大的好处,由于纸板和凸耳为过渡配合,因此,人工装配纸板较难压到底压实,现在,只需将纸板与凸耳放正位置,在顶杆的压力下自动压紧到底,减轻了工人的劳动强度,提高了效率。

2.3 试模及失败案例分析

工装装配后,随即试模,发现上铆头压住零部件凸耳下行过程中随即偏向定位块开口一侧,零部件亦向定位块开口方向翻转,侧翻,试模失败。另外,下纸板与凸耳初装后,经手工压实,定位块拿起后,随即掉落。

分析原因:由于本工装没有上下导向定位装置,且上下刃口为线接触,上下铆头刃口尖角极有可能与气缸的压力中心线不重合,如若错位,产生旋转力矩,铆头便会偏向一边。再者,上铆头右侧与定位块压实,进行力的传递,左边没有,如图7所示,上铆头侧向受力,加重铆头的偏转,铆头刃口带动零部件翻转,产生了如上的现象。铆头的侧翻,使气缸活塞杆受到侧向力,这是不允许的,会损坏气缸,工装设计失败。另纸板由于是脆性材质,压入后,开口随即撑大,没有塑性回弹夹紧,所以无法与凸耳固定住。

再第2代灭弧栅零部件单面有2排凸耳,这样在铆接时,压机重心线在2排凸耳间,当然,不会发生工件的侧翻现象。

经过上述分析,作出对应的整改措施如下:

(1)修正定位圈结构形式。如图8所示,在灭弧栅零部件开口侧加高至定位块等高,一来满足上铆头左右都能压实,进行力的传递;二来加高后,定位圈内壁紧靠灭弧栅片,阻止其翻转,使得铆接顺利进行;

(2)加垫2块垫条。考虑目前暂不会对纸板进行其它的材质选择,所以,暂时解除零部件下方的铆接,实行单面铆接,加垫垫条后,下铆头架空,压力直接传递至工装底板,待以后条件合适后再恢复上下同时铆接。

工装整改后,再次试模,侧翻现象消失,铆头下行稳定。员工正面放置纸板压铆,不必再去兼顾下方纸板,反而使铆接速度大大提高。实际生产中,2h完成零部件铆接610个,很好的满足了生产的要求。图9为工装结构图。

3 结语

在制造上述及其他工装时,充分考虑了具体加工设备情况及工艺条件。一般结构件,用氮碳共渗工艺(QPQ)代替调质处理,它具有微(无)变形,表面耐磨,应力状态好(表面压应力),且不会生锈的优点。孔有精度要求的板我们直接线切割加工,保证精度精确到位。纵观整个过程,以安全便捷、简单可靠、结合江苏大全凯帆电器有限公司的具体情况来进行设计制造,满足了新系列产品中的生产装配要求。

参考文献

典型零部件 第4篇

耕地是指在种植后或休闲的土地上对土壤进行翻耕、疏松、恢复团粒结构的最初作业, 为播种、栽植的苗床做准备。耕地是农业生产作业中消耗能量最大的环节。土壤耕作机械是对耕作层土壤进行加工整理的农业机械, 主要完成耕翻、深松和旋耕等作业项目, 包括铧式犁、圆盘犁、深松机、旋耕机等。

土壤耕作部件磨损严重一直是亟待解决的技术难题。磨损作为农机耕作部件失效的主要原因, 已造成巨大的经济损失。据统计, 美国每年因磨损造成的经济损失高达1000亿美元, 材料消耗约200亿美元, 相当于材料的年产量的7%;以犁铧、耙片、旋耕机刀片、收割机刀片、棉花采摘机刀片、颗粒饲料模、粉碎机锤片以及螺旋杆的螺杆等为主的农机易损件, 每年消耗钢材约为150~200万t, 占我国钢铁产量的0.4%~0.5%, 折合人民币约70亿元, 磨损造成的经济损失估计超过150亿人民币, 还消耗1/3的总能源[1]。

耐磨材料及表面工程技术发展以来, 在航空航天和工业领域的研究和应用较多, 而在农业领域应用较少。我国属于典型的农业大国, 农业装备每年因摩擦学问题而导致的损失不容忽视。根据调查显示, 我国农业装备行业采用先进的摩擦学技术, 每年可以节约资金13.96亿元[2]。

农机耕作部件的磨损以磨粒磨损为主。土壤中硬的颗粒或突起物在摩擦过程中, 由于力的作用使耐磨件表面的部分材料产生脱落或位移。磨粒磨损时, 作用在硬质点上的力分为垂直分力和水平分力, 前者使硬质点压入材料表面, 后者使硬质点与表面之间产生相对位移, 其结果使被磨损表面产生犁皱或切屑, 形成磨损或沟槽, 造成了严重的磨损[3]。国外统计的500种典型农机零件的报废表明, 约80%是由于磨损, 而磨粒磨损排在第一位, 占总额的50%, 属于强度原因的损坏部分小于10%。部件的磨损会造成机具牵引阻力的显著增加和工作效率的降低。有资料显示, 当犁铧刃从1 mm磨损至5 mm时, 耕深减少了38%, 牵引阻力增加53%, 拖拉机燃油消耗增加25%, 机组效率下降48%[4]。

为防止零件因表面局部故障而导致整个零件报废, 国内外都在努力研究各种实用、先进、高效的表面工程技术, 提高零件的表面性能。

2 农机耕作部件提高耐磨性的方法

目前, 国内外提高农机耕作部件耐磨性的方法主要有三种: (1) 应用高耐磨性、高硬度的新材料, 提高工作部件性能; (2) 易磨损件储备材料的备份, 如犁铧背部的“钢材储备”结构, 利用锻造延伸法延长使用寿命; (3) 表面工程技术, 包括表面改性、表面涂层等表面技术, 将具有优秀抗磨损特性的材料通过一定的工艺技术与基体材料结合, 得到耐磨性更好的表面。据资料显示, 国外几乎都对耕作部件进行了表面处理, 以强化其特殊性能。

国内农业机械领域对于耐磨材料的应用方面尚处于初级试验阶段。国内的许多学者经过探索研究, 获得奥-贝组织、新型铸态贝氏体等, 耐磨性明显优于基体材料[5,6];对农机触土部件表面进行了喷焊、火焰熔覆、等离子堆焊及等离子喷涂、激光强化等表面处理, 提高耐磨性和使用寿命[7,8,9,10,11,12]。

3 典型表面工程技术的特点及应用

3.1 堆焊技术

堆焊是利用火焰、电弧、等离子弧等热源将堆焊材料熔化, 靠自身重力在工件表面堆焊成耐磨、耐蚀、耐热涂层的工艺方法。堆焊具有修复与表面强化两大功能。影响堆焊层性能的主要因素是堆焊层的合金成分和组织性能。由于堆焊主要在于发挥堆焊层的特殊性能, 所以除修补零件可用相同或相近于基体金属的焊接材料外, 一般都使用具有特殊成分和性能的焊接材料, 所以堆焊又有异种材料焊接的特点。为了保证堆焊层的特殊性能, 堆焊时要尽量降低稀释率。堆焊合金与基体金属的相变温度和膨胀系数等物理性能要尽量接近。

堆焊的方法有很多, 包括电弧堆焊、等离子弧堆焊、电渣堆焊、氧-乙炔焰堆焊等。根据所采用的工艺不同, 堆焊层的厚度为0.8~15 mm。其中, 等离子弧堆焊是利用等离子弧高温加热的一种熔化堆焊方法, 具有堆焊层性能好、工件熔深浅、堆焊层稀释率低、成形好、加工余量小等一系列优点, 且易实现机械化和自动化[13]。

堆焊技术是农机部件耐磨处理中最常用的技术, 但存在热影响区大, 工件易变形, 且无法堆焊薄壁、具有空间曲面形状的工件, 所以对农机部件的厚度和表面形状具有挑剔性, 导致此方法无法大面积推广应用。

黑龙江八一农垦大学的胡军、张新洋等对深松铲尖进行等离子堆焊涂层的制备与性能研究, 结果表明, 表面等离子弧堆焊处理后的深松铲铲尖的耐磨性相对未处理的国产铲尖的耐磨性提高了约1.7倍[14]。佳木斯大学的王俊发、焦仁宝等对深松铲铲尖进行堆焊处理, 试验表明, 深松铲的耐磨料磨损性能显著提高, 耕作寿命与普通犁铲相比提高2~3倍[15]。河北农业大学韩照坤、樊云飞等对深松铲进行火焰喷焊处理, 喷焊后深松铲的显微硬度约为原深松铲的2倍, 摩擦系数约为原深松铲的1/2, 使用寿命提高1倍, 喷焊后的深松铲具有较好的耐磨性[16]。

由此可见, 堆焊方法虽然技术成熟、操作简便, 但处理的部件部位均为平面结构。除此之外, 堆焊的优势在于熔覆效率比热喷焊要高, 但稀释率比热喷焊大得多。

3.2 热喷涂技术

热喷涂技术可以有效改善基体材料表面的耐磨性、耐蚀性等性能, 它是表面工程技术的重要组成部分, 约占表面工程技术的三分之一。此技术现已被国家列入“十一五”计划和2020年远景规划中要大力发展的先进制造技术。

热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态, 并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。热喷涂技术工艺灵活、操作程序少, 涂层厚度可以控制。喷涂过程中基体表面受热的程度较小而且可以控制, 因此可以在金属、陶瓷、塑料等材料上进行喷涂, 并且对基材的组织和性能几乎没有影响, 工件变形小。

热喷涂的工艺方法包括火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速火焰喷涂。近年来, 热喷涂技术获得了飞速的发展, 应用领域不断扩展, 且发展到由单一的涂层制备发展到制备各种功能涂层, 包括产品失效分析, 表面预处理, 涂层材料和设备的研制、选择、涂层系统设计和涂层后加工在内的喷涂系统工程, 成为材料表面科学领域中一个十分活跃的学科。

在农业机械耕作部件应用方面, 黑龙江八一农垦大学的李庆达、胡军、张伟等对农机具触土部件等离子喷涂用耐磨涂层材料、喷涂装置及喷涂方法进行了研究, 本发明的涂层材料配方合理, 方法和装置结构简单, 喷涂效果好, 涂层材料与触土零部件基体结合强度高, 耐磨性能强, 使用寿命长[11]。河北农业大学的郝建军、朱灵晓等研究了等离子喷涂镍基涂层及其在农业刀具上的应用, 结果表明涂层显微硬度有所提高, 约为910HV, 摩擦系数降低, 约为0.23左右, 磨损表面表现为轻微的磨粒磨损[17]。李玲、王维新等对犁铧刃面进行火焰喷涂处理, 结果表明犁铧刃面耐磨性能大大提高, 使用寿命提高数倍以上[18]。甘肃农业大学的杨卉、黄晓鹏等综述了热喷涂技术在农业机械减磨中的应用现状, 并对热喷涂技术在农业上应用的研究方向作出预测[19]。

3.3 激光表面改性技术

激光表面改性技术种类很多, 可分为不改变基材表面成分和改变基材表面成分两种。其中, 激光熔覆是材料表面工程的一种先进的改性技术, 它通过在基材表面添加熔覆材料, 利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝, 形成稀释率极低的、基体与熔覆材料冶金结合的表面熔覆层。激光熔覆技术可达到表面改性或修复的目的, 既满足了对材料表面特定性能的要求, 又节约了贵重稀有金属材料, 是一种经济效益很高的新技术。激光熔覆技术具有熔覆层稀释率低、热变形小、微观缺陷少、结合强度高、对环境无污染等优点, 是今后表面改性的主要研究方向。

世界上各工业先进国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视。国外于20世纪80年代开始对激光溶覆研究, 我国于20世纪90年代初期开始研究激光熔覆。我国科学工作者在激光熔覆基础理论研究方面处于国际先进水平, 为激光熔覆技术的发展做出了巨大的贡献。但另一方面, 我国激光熔覆技术的应用水平和规模还不能适应市场的需求。激光熔覆技术的全面工业化应用, 仍需重点突破制约其发展的关键因素, 解决工程应用中涉及的关键技术。

目前, 激光熔覆技术的研究重点是熔覆设备的研制与开发, 熔覆动力学, 合金成分设计, 微裂纹形成、扩展和控制, 熔覆层与基体之间的结合等。激光熔覆技术具有很大的技术经济效益和社会效益, 可广泛应用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海、航空航天和石油化工等领域。

激光熔覆技术具有熔覆件变形小、易于实现自动化的特点。激光熔覆处理后的部件强度可达原强度的90%以上。而大部分农机耕作部件, 如犁体曲面、旋耕刀表面等均具有空间曲面结构, 常用的堆焊方法热影响大, 薄壁部件容易变形, 严重时则会击穿部件, 导致部件无法成型。表面喷涂的方法虽然零部件的尺寸不受限制, 但喷涂射流、粉尘、噪音、弧光等对人体和设备都有较大伤害。据所查文献资料, 激光熔覆技术在农机耕作部件上的应用很少, 若能将激光熔覆技术的优点应用在农机耕作部件上, 将是一个创新的研究方向。

4 结论

(1) 农机部件磨粒磨损严重, 各种耐磨材料和耐磨技术在农机耕作部件上的应用还处于初级阶段。

(2) 对农机部件上常用的各种典型表面工程技术的研究现状、优点及前沿趋势进行综述, 为耕作部件耐磨技术的研究提供指导。

摘要：耕地是农业生产田间作业中最基本的环节, 也是消耗能量最大的作业项目。土壤耕作部件磨损严重一直是亟待解决的技术难题。耕作部件的磨损会导致土壤耕深减少, 牵引阻力增加, 拖拉机燃油消耗增加等问题。提高部件的耐磨性措施包括表面处理及仿生学技术。本文综述了各种表面工程技术在农机部件上的研究现状、优点及前沿趋势, 为进一步研究提供理论指导。