王芳，田云，張德君，林斌，袁林，張玉金

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)核電泵業(yè)有限公司，遼寧 沈陽 110869）

在核反應(yīng)堆冷卻劑主泵上，水力密封槽不僅具有密封的作用，同時(shí)也承擔(dān)著導(dǎo)軸承的功能。其加工制造是主泵制造技術(shù)中的關(guān)鍵工藝。在傳統(tǒng)的加工中采用成型刀進(jìn)行加工，加工后的表面粗造度達(dá)不到圖紙要求；產(chǎn)生大量加工毛刺，且無法避免。而主泵圖紙要求不允許有加工毛刺，且不允許手工修磨；而其槽底圓角只有0.76mm，不允許用成形刀進(jìn)行加工。TRIZ 是“發(fā)明問題解決理論”的俄語縮寫，是被公認(rèn)為使人聰明的理論，它成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，著力于澄清和強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾，其目標(biāo)是完全解決矛盾，獲得最終的理想解，是解決我國企業(yè)自主創(chuàng)新能力不足，國際競爭力不強(qiáng)的有效方法，它不僅提供了分析問題所需要的方法，同時(shí)還提供了相應(yīng)的問題求解工具，這種方法在企業(yè)中得到越來越多的應(yīng)用，解決了重大的技術(shù)問題。綜上所述，我們采用TRIZ 理論對水力密封槽的加工進(jìn)行分析問題，解決問題。

1 存在的問題

水力密封槽的加工制造存在的問題為應(yīng)用成型刀加工后的表面粗造度達(dá)不到圖紙要求；產(chǎn)生大量加工毛刺，且無法避免，切削力大易導(dǎo)致尺寸超差。確定待解決問題目標(biāo)：提高水力密封槽加工后的表面粗糙度為Ra3.2；不允許有加工毛刺，且不允許手工修磨，不允許用成形刀進(jìn)行加工。水力密封槽示意圖如圖1。

圖1 水力密封槽示意圖

2 應(yīng)用TRIZ 工具進(jìn)行分析與解決問題

根據(jù)加工水力密封槽所存在的問題，對于提高密封槽的加工質(zhì)量，采用了系統(tǒng)功能分析、因果鏈分析、最終理想解、九屏幕法、物場分析、技術(shù)矛盾和物理矛盾共7 種方法，下面著重闡述其中幾種分析方法，以對TRIZ 理論在加工制造業(yè)中的應(yīng)用有一個(gè)客觀的了解。

2.1 采用系統(tǒng)功能分析發(fā)現(xiàn)問題

對于水力密封槽的加工其系統(tǒng)為刀具加工系統(tǒng)，其子系統(tǒng)包括刀片、刀體、夾緊螺釘、車床、切削液，其超系統(tǒng)為工件與操作者，主要功能為加工水力密封槽。這個(gè)系統(tǒng)存在的問題為：（1）加工后的表面粗造度達(dá)不到圖紙要求；（2）產(chǎn)生加工毛刺，且無法避免，而圖紙要求不允許有加工毛刺，且不允許手工修磨；（3）易導(dǎo)致尺寸超差。對系統(tǒng)進(jìn)行功能分析和建立組件功能模型，如表1、表2。

表1 系統(tǒng)功能分析

表2 組件功能模型

對表的2 驗(yàn)件功能模型之間的相互作用進(jìn)行分析，其關(guān)系圖如圖1。

圖2 系統(tǒng)組件功能模型

通過表1、表2 和圖2，確定要解決的問題及參數(shù)。

（1）切削液潤滑密封槽的功能不足，使加工表面粗糙度不合格。

（2）夾緊螺釘定位刀體和刀片及刀體支撐刀片，采用的是單槽定位，穩(wěn)定性差。

（3）刀片車削密封槽，易導(dǎo)致尺寸超差，表面粗糙度不合格和加工毛刺。

2.2 采用因果鏈分析法提出技術(shù)方案

采用因果鏈分析法對加工表面粗糙度不合格進(jìn)行分析，如圖3 提出了七項(xiàng)技術(shù)方案。

技術(shù)方案：

（1）降低切削效率，以保證加工表面粗糙度。（矛盾：生產(chǎn)中，工作效率不能太低）。

（2）改善刀片前、后角度，使之合理。

（3）改善刀片與工件的接觸面積，使之減小。

（4）減少成型刀與工件的接觸面積。

（5）選用成分合格的稀釋水。

圖4 因果鏈分析法-加工毛刺

圖5 因果鏈分析法-尺寸超差

表3 最終理想解

圖3 因果鏈分析法-表面粗糙度不合格

（6）選用成分合格的切削液。

（7）采用雙槽或多槽定位，使刀片裝夾牢固。

加之應(yīng)用因果鏈分析法對加工毛刺和尺寸超差進(jìn)行分析，如圖4、圖5。

根據(jù)圖4、圖5 確定的技術(shù)方案：

（1）改善刀片的形狀，使前、后角合理。

（2）改為連續(xù)切削。

（3）改善刀片與工件的接觸面積，使之減小。

（4）采用雙槽或多槽定位，使刀片裝夾。

2.3 采用最終理想解提出技術(shù)方案

通過最終理想解獲得如下技術(shù)方案：

（1）優(yōu)化數(shù)控程序，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)切削。

（2）采用合格切削液。

（3）改變刀片形狀，減小與工件接觸面積。

（4）刀片實(shí)現(xiàn)非單槽定位。

此外，在實(shí)際分析問題解決問題中，還應(yīng)用了九屏幕法、物場分析、技術(shù)矛盾和物理矛盾共7 種方法，共獲得了27種技術(shù)方案。

3 技術(shù)方案評價(jià)及選擇

通過上述TRIZ 工具對加工共找到27 個(gè)可能解決方案，為解決本項(xiàng)目提出的問題，通過綜合經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度和可靠性，并根據(jù)實(shí)際情況等多種因素，逐步引出了最終技術(shù)方案重點(diǎn)如下：

（1）技術(shù)方案9 次提到應(yīng)該改進(jìn)刀片形狀，減少刀片與工件的接觸面積。最終，使原成型刀片的三角形結(jié)構(gòu)改進(jìn)成R 弧形刀片,即采用定制的專用車槽刀片。

（2）共5 次提到應(yīng)該優(yōu)化切削液。最終，選用化驗(yàn)合格的切削液并采用A 級水進(jìn)行稀釋。

（3）共5 次提到應(yīng)該改進(jìn)刀片裝夾，使刀片裝夾牢固。最后，采用雙槽定位。

（4）共6 次提到應(yīng)該優(yōu)化切削參數(shù)，并消除間歇?jiǎng)幼?，改為連續(xù)車削。通過多次的加工試驗(yàn)，改進(jìn)切削參數(shù)，最終按數(shù)控程序依次完成整個(gè)槽的加工過程。

圖6 R 弧專用刀片

圖7 水力密封槽樣件加工

通過學(xué)習(xí)TRIZ 理論，幫助工程技術(shù)人員突破思維定式，訓(xùn)練個(gè)人形成創(chuàng)新思維，提升創(chuàng)新能力。該項(xiàng)成果的應(yīng)用，使密封槽的加工穩(wěn)定性、可靠性及質(zhì)量得到了顯著提高，解決了加工難關(guān)，為我國自主生產(chǎn)制造核電設(shè)備提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。