五糧液集團(tuán)宜賓普什模具有限公司 (四川 644000) 張先輝
向家壩升船機(jī)廂室安全保障系統(tǒng)采用的是長(zhǎng)螺母柱配短螺桿的機(jī)構(gòu),螺母柱是一根空心細(xì)長(zhǎng)帶內(nèi)螺紋的柱狀結(jié)構(gòu)。其全高范圍與混凝土塔柱結(jié)合在一起,螺母柱內(nèi)側(cè)有一根可繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)的短螺母柱軸。在升船機(jī)正常運(yùn)行時(shí),螺母柱軸與螺母柱就構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)鎖定機(jī)構(gòu),一旦出現(xiàn)事故,船廂須緊急制動(dòng)時(shí),在最不利的事故載荷工況下,螺母柱結(jié)構(gòu)能承受9 000t的壓力,此時(shí)所有的不平衡載荷將通過旋轉(zhuǎn)鎖定傳遞到緊鄰升船機(jī)塔柱的4組螺母柱結(jié)構(gòu)上,再由螺母柱最終傳遞到塔柱混凝土邊墻的結(jié)構(gòu)上。螺母柱有很多節(jié)螺母組成,其高度達(dá)120m(見圖1),每節(jié)螺母又有兩個(gè)螺母片組成。
綜上所述,可見螺母柱片 (見圖2)在向家壩升船機(jī)安全保障系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用,高品質(zhì)的螺母柱對(duì)向家壩水電站船舶的順利過壩通航提供了保障。
圖1 升船機(jī)螺母柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
圖2 螺母柱片
向家壩螺母柱片在我公司成功試制,首件樣品成功交付,得到客戶的充分肯定。但受螺母柱材料特殊、加工難度大、加工精度高、產(chǎn)品外形尺寸大、毛坯余量大 (見圖3)等條件限制,使得螺母柱加工周期長(zhǎng),長(zhǎng)達(dá)18天,成為螺母柱批量化生產(chǎn)的“瓶頸”。
針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀,充分利用公司現(xiàn)有加工設(shè)備,挖掘各設(shè)備加工能力,優(yōu)化加工工藝流程,通過分析研究摸索最終開發(fā)出了適合螺母柱批量化生產(chǎn)的工藝方案,實(shí)現(xiàn)了人、機(jī)管理上的效率最大化,使生產(chǎn)效率提高了50%。
圖3 螺母柱毛坯
(1)螺母柱加工精度分析 螺母柱片精度要求較高 (見圖4),總長(zhǎng) (4480±0.05)mm,起始螺旋齒中心距離端面 (140±0.05)mm,45°導(dǎo)軌面連接槽 (48.1±0.05)mm,螺旋齒螺距 (300±0.1)mm,齒形角20°±0.05°等尺寸公差,導(dǎo)軌面與螺母柱片對(duì)稱中心線的夾角45°±0.03°,螺母柱2個(gè)端面對(duì)于豎直中心線的垂直度,2個(gè)45°導(dǎo)軌面的垂直度,齒頂、齒底的圓柱度、同軸度,以及導(dǎo)軌面交線與圓柱的同軸度都有相應(yīng)要求,以上尺寸形位公差要求高,在加工過程中測(cè)量困難,對(duì)機(jī)床精度要求高。
(2)螺母柱試制前期和批量化生產(chǎn)工藝流程對(duì)比分析 針對(duì)螺母柱在批量化生產(chǎn)過程中的“瓶頸”問題,生產(chǎn)部門積極協(xié)調(diào)公司現(xiàn)有加工設(shè)備,充分發(fā)揮公司有利的資源設(shè)備,讓精度差機(jī)床剛性好的粗加工設(shè)備和精度好的精加工設(shè)備各盡其職。
圖4
根據(jù)粗精加工設(shè)備、加工精度要求高低分開的原則,將前期生產(chǎn)工藝路線梳理細(xì)化,充分利用各粗精加工設(shè)備的特性和有效的生產(chǎn)加工時(shí)間安排,以及后期批量化生產(chǎn)工藝的實(shí)施優(yōu)化、切削刀具及參數(shù)的優(yōu)化,最終使生產(chǎn)效率得到了大大提升,從表1、表2不難看出螺母柱批量化生產(chǎn)效率比試制前期提高了50%。
表1 試制前期生產(chǎn)工藝路線
表2 批量化生產(chǎn)工藝路線
螺母柱批量化生產(chǎn)工藝路線實(shí)施后雖然提升了生產(chǎn)效率,但產(chǎn)品質(zhì)量不是很穩(wěn)定,過程質(zhì)量得不到有效控制。一是生產(chǎn)過程中涉及了更多的機(jī)床和人員,給生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)帶來(lái)了困難;二是參與該項(xiàng)目操作人員的數(shù)量增多,加工設(shè)備、操作人員、工序不固定,每個(gè)操作人員對(duì)各工序的工件裝夾、加工內(nèi)容、工藝要求等并不是很清楚,導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,產(chǎn)品過程質(zhì)量得不到有效控制;三是加工程序、刀具及切削參數(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化,提高生產(chǎn)效率。因此我們?cè)诓粩嗵剿髦袕囊韵聨追矫媸瓜蚣覊温菽钢炕a(chǎn)工藝得到了提升和優(yōu)化。
(1)制定向家壩螺母柱定人定機(jī)定工序制度,進(jìn)行定人定機(jī)定工序培訓(xùn),使每個(gè)操作人員熟知本工序的工件裝夾、加工內(nèi)容、工藝要求及關(guān)鍵控制項(xiàng)點(diǎn)等。
(2)制定關(guān)鍵重點(diǎn)工序工步暫停確認(rèn)制度,要求在關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)操作人員必須暫停加工,務(wù)必有當(dāng)班班組長(zhǎng)、技術(shù)人員或檢驗(yàn)人員確認(rèn)簽字后方可繼續(xù)加工。這樣就大大降低了關(guān)鍵重點(diǎn)工序工步的偏差率,使產(chǎn)品過程質(zhì)量得到了有效控制。
(3)合理刀具和切削參數(shù)的選擇,對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。螺母柱螺旋齒的加工是制約生產(chǎn)效率提升的“瓶頸”,為此我們?cè)诼菪X粗加工、半精加工上對(duì)加工刀具和切削參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比 (見表3)。從表3不難看出多刃圓刀片在螺母柱螺旋齒的粗加工、半精加工中占有很大優(yōu)勢(shì),故依此類推優(yōu)化了螺母柱的加工刀具和切削參數(shù),提高了加工效率。
表3 切削刀具和參數(shù)的對(duì)比
螺母柱批量化生產(chǎn)工藝經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)施、優(yōu)化改進(jìn),達(dá)到了預(yù)期的效果。生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)可控性良好;產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,過程質(zhì)量監(jiān)控性良好;實(shí)現(xiàn)了人、機(jī)有效結(jié)合、效率發(fā)揮到最大。在生產(chǎn)過程中逐步形成了向家壩螺母柱批量化生產(chǎn)“一個(gè)流”的生產(chǎn)模式。效果如圖5、圖6、圖7和圖8所示。
圖5 背齒精加工
圖6 螺旋齒精加工圖
圖7 導(dǎo)軌面及連接槽精加工
圖8 三坐標(biāo)檢測(cè)
向家壩升船機(jī)螺母柱國(guó)產(chǎn)批量化生產(chǎn)工藝的成功開發(fā),徹底解決了生產(chǎn)效率中的“瓶頸”問題,使生產(chǎn)效率提高了50%,給我公司帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。通過一段時(shí)間的運(yùn)行、優(yōu)化和持續(xù)改進(jìn),其完全符合螺母柱的國(guó)產(chǎn)批量化生產(chǎn),為我國(guó)水電站升船機(jī)的國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)作出了一定的貢獻(xiàn)。