关键零部件（通用12篇）
关键零部件 篇1
汽车零部件关键制造技术与装备包括金属精密切削技术、金属精密锻造技术、金属精密铸造技术。其他还有测试设备、数控刀具系统、激光加工技术等。
金属切削机床生产线
金属切削机床生产线占全部汽车制造装备数量和金额的一半以上, 特别是我国, 由于精密锻造技术和设备落后, 大部分汽车零部件采用切削方式加工。我国制造轿车零部件的金属切削机床生产线金额的约70%~80%依赖进口, 但近年随着国际著名机床厂商将生产转移至我国, 以及国内机床企业并购国际著名机床厂商, 进口比率正在下降。制造载货车零部件的金属切削机床生产线目前还是以国产设备为主。这里分析几种热点金属切削机床及生产线。
1.第三代少品种大批量制造系统:敏捷柔性自动线 (AFTL)
(1) 敏捷柔性自动线 (AFTL) 及其关键技术。动力总成制造装备可谓第一汽车制造装备, 是现代汽车零部件集成经典。高精度发动机缸体、缸盖、曲轴、变速器壳体加工敏捷柔性自动线 (AFTL) 90%以上依赖进口。从20世纪末至今, 据不完全统计, 已经有约200条安装或将安装, 平均单价约2 000万美元。如, 仅柯马公司2008~2010年即提供了20条AFTL。
AFTL的关键技术包括以下几个方面。
生产线数字化设计:要求按照精益、敏捷理念, 采用协同仿真技术——使用户能够选择技术, 经济优化的方案。采用了这种数字化设计技术后, 生产规划流程精简了40%。
具有可重构模块的高速加工中心 (RMT) :作为新一代加工缸体、缸盖生产线的核心技术。其特征是:模块化、高速化、干切削。只有模块化才能实现可重构, 只有模块化才能大幅度降低制造和使用成本。
在线检测:为实现大批量高生产率条件下的在线精密检测, 要求检测设备的分辨率达1μm, 整个测量形貌的测量周期在数十秒以内, 测点达到几百万个以上。目前完全依赖进口。
柔性夹具:柔性夹具设计需要精通零件制造工艺。这是国外企业对我们封锁的核心技术和盈利的诀窍, 也是我国机床企业的软肋。最近一汽发动机FTL招标中, 德国公司一个工位柔性夹具价格约20万欧元, 与卧式加工中心价格相当。
物流系统:被视为“第二类生产”, 包括自动上下料、工件传输储运、实时工厂物流系统。将极大提高现代发动机生产的效率和可靠性, 为零库存提供可能。先进的工厂物流系统是现代发动机生产实现精益和敏捷的关键。自动上下料最新发展是采用机器人 (机械手) 技术, 以便增加通用性和柔性。
信息系统:自动线CNC控制系统, 其复杂程度不是只控制单个机床可比拟的。世界上只有少数几家顶级公司有此能力, 我国目前空白。
自动线可靠性技术:需要满足整条自动线工序能力指数Cp k值≥1.67, 平均无故障工作时间MTBF≥3 000h的要求。
(2) 敏捷柔性自动线的基本技术要求。现代壳体类零件机械加工自动线属于“敏捷柔性自动线”, 以便满足现代动力总成壳体类零件生产线“多品种、大批量、高效率、低成本”的需要。敏捷柔性自动线使用的机床类型为“刚柔混合”型——以高速加工中心满足生产线高柔性要求, 以数控专机满足高效率要求, 并可降低投资成本。刚柔混合程度 (深度、中度、轻度) 要从采用协同仿真技术的数字设计多方案中选择。
(3) AFTL线集成应用技术:F A技术, 又称“无人或熄灯生产” (unmanned or lights-out production) 技术;壳体类零件高速切削技术;干切削、MLQ切削技术;壳体类零件精密加工技术;生产线多品种工件混流技术;敏捷物流系统;生产线信息采集、分析、反馈、集成控制技术以及在线检测系统及集成应用技术。
(4) 敏捷柔性自动线的高速加工工艺及装备。
高速切削工艺:根据日本汽车制造业的历史数据, 汽车制造业平均每5年切削效率要提高28%, 其中切削速度平均提高19%, 进给速度平均提高8%, 而最近几年切削效率提高的幅度在30%以上。目前制造发动机主要零件的生产节拍已经缩短到了30~40s, 比十几年前缩短了50%。发动机制造企业为提高加工效率, 都进行了技术改进。如上海大众汽车通过使用HSK刀柄、涂层硬质合金、金属陶瓷、CBN、PCD刀具, 满足高主轴转速、高进给速度、高加/减速的“三高”要求。上海通用汽车通过使用SECO公司的CBN300刀片, 进行灰铸铁缸体平面干式铣削, 切削速度达到了1 600m/min, 刀具寿命提升了4倍。
高速模块式机床:用于铝合金壳体类零件生产线。主轴最高转速一般为15 000~20 000r/min, 工进最高速度40~60m/min, 快速移动速度高达60~90m/min;加速度达到1.0~1.5g, 换刀时间 (刀-刀) 1.5~3.5s、甚至0.8~0.9s;定位精度/重复定位精度——工作台1m以下, 8μm/4μm (VDI标准) ;工作台1m以上, 10μm/5μm/m (VDI标准) 。关键工序的机床工程能力指数/工序能力指数Cmk/Cpk值≥2.0/1.67。
具有可重构模块的高速加工中心 (RMT) , 作为新一代加工缸体、缸盖生产线的核心技术。其特征是:模块化、高速化、干切削。目前, 这类加工中心的最新发展是, 主运动普遍采用电主轴, 进给运动普遍采用直线电动机。普遍运用三坐标模块式和箱中箱结构。同时要求带有断刀检测、机内自动测量、自动补偿系统以及对刀装置等等。
2.双主轴双刀塔多轴数控车铣中心/柔性制造单元
带有C、Y轴和动力刀头, 配备自动上下料装置 (含机械手) , 并在与物料存储与传送及其自动控制集成的条件下, 构成柔性制造单元 (FMC) 。由于这类设备满足轴类汽车零件“一次装夹完全加工 (one on down) ”需要, 近年已经有数百台至千台投入运行, 其中进口约占90%, 主要来自日本、韩国及中国台湾等。
特别要指出, 现代汽车零部件越来越多采用以车代磨工艺, 要求数控车床能够进行强力车削。
3.各种数控磨床和专用数控磨床
如高效、高精无心磨床, 配有自动上下料装置 (含机械手) , 组成磨削单元。高效、高精曲轴和凸轮轴数控磨床、十字轴专用数控磨床等几乎全部依靠进口。主要来自德国、意大利、瑞士和日本。
4.模具加工5轴高速床身式/龙门式铣床 (加工中心)
这类机床主要特点是速度高、刚性好。其中龙门式加工中心为扩大工艺性能, 还具有五面功能, 配备有换头机构, 以便满足铣、镗、钻工艺对主轴转速不同的要求。全部依靠进口, 已经有超过数百台投入运行。主要来自德国、瑞士、日本和意大利。
5.高效专用机床
机床的高效专用性是汽车制造装备的又一大特征。如, 汽车齿轮加工, 应用高速滚齿机、高速插齿机、高速磨齿机。英国LANDIS公司生产的曲轴磨床磨削速度高达120m/s, 用“扒皮法”一次装夹从毛坯到精磨完毕, 耗时仅几分钟。
“高效专用”对机床的基本要求是高刚度、高速度及大功率。一律配备超硬刀具。如上述高速滚齿机、高速插齿机要求配备整体硬质合金或硬质合金涂层滚刀、插齿刀, 曲轴磨床配备CBN砂轮。
高效专用机床属于“精益机床 (lean Machine) ”——去除冗余功能, 具有高效率和极强针对性特点。现代高效专用机床的供货方式是“整体解决方案—TOTAL SOLUTION”, 其技术附加值及设备利润率很高。由于不同于大量生产的机床, 其价格也高得多, 就像手工缝制的西服比流水线西服价格高得多一样。但是只要能够缩短用户投资回报周期并盈利, 用户就会认为“物有所值”, 不会斤斤计较价格。
精密锻造技术
轿车重要零件毛坯一直应用锻件。2009年我国汽车锻件产量368万t, 模锻件479万t。随着汽车的大发展, 我国汽车锻件产量有可能达到1 700万t, 相当世界其他国家汽车锻件产量的总和。但从质量上看, 我国的汽车锻件水平与世界锻造大国德国和日本还有着相当的差距, 与法国、意大利、韩国和我国的台湾地区也不在一个层次上。
精密锻造接近净成形加工, 包括模锻、热精锻、冷精锻 (冷挤压) 、粉末冶金烧结锻造设备、内高压成形设备等。
(1) 热精锻。德国BLM公司热精锻齿轮精度已达DIN6级, 节约材料20%~30%, 力学性能提高15%~30%。
(2) 冷精锻 (冷挤压) 。美国每年生产冷挤压件100万件以上, 80%为汽车零件。NATIONAL公司是全球多工位冷精锻机 (又称为成形中心) 研发中心。丰田1.8L排气量轿车中已有43kg冷挤压件, 还有35kg冷挤压标准件。
(3) 温精锻。温锻技术应用范围广泛, 汽车锻件热、温、冷锻件的重量结构比约为90:5:5。我国近年精密温热锻件总产量不足10万t, 与德国、日本等国家60:20:20的发展水平差距明显, 许多在中国设厂的外资企业的高附加值关键零部件进口。在未来5年左右, 国内需要温锻压力机约50余台套, 我国目前还不掌握温锻压力机设计制造技术, 完全依赖进口。
(4) 粉末冶金烧结锻造技术。国外粉末冶金烧结锻造技术有较大发展, 粉末锻造连杆重量精度可达1%, 而锻造连杆重量精度2.5%, 与常规机加工连杆相比, 达到经济批量后, 可节约加工费35%。福特公司1992年粉末锻造连杆已达1 000万件。
(5) 内高压成形技术。内高压成形件质量轻、强度高、零件数量少、焊缝少, 是制造空心轻体构件的高新技术, 在欧美发展很快。
(6) 旋压成形技术。旋压成形具有加工精度高、可生产变截面等强度车轮轮辋和轮辐等优点。
铸造技术发展趋势
自2000年以来, 中国铸件年总产量已连续13年居世界第一位, 2012年铸件年总产量4225万t, 占世界总产量的40%以上。近年来, 无论是在铸件的产量、高端铸件的品种、铸件的质量, 还是在生产工艺技术、装备水平和资源化再利用等方面都有了极大的进步与提高, 进一步缩小了与工业发达国家的差距。但我国铸造业与发达国家铸造业相比仍有较大的差距, 我国铸造业平均劳动生产率仍是国外的1/4~1/3.
(1) 铸铁熔炼技术的发展趋势。大型热风除尘冲天炉+工频保温炉双联熔炼方式仍为主流;电炉熔炼技术开始越来越受到重视, 技术也日益成熟, 其清洁、环保的优势突出, 是今后的发展方向。
(2) 铸铁材质的发展趋势。灰铸铁:随着大马力柴油机的发展, 灰铸铁的牌号在不断提高, HT300已应用于缸体、缸盖的生产, 个别产品甚至要求达到HT350。
蠕墨铸铁:用蠕墨铸铁生产高强度的缸体、缸盖有市场、有潜力。蠕墨铸铁强度高、壁薄、减轻重量。耐热疲劳性优良的蠕墨铸铁生产大马力柴油机缸盖, 能有效解决缸盖的热疲劳裂纹问题。
球墨铸铁:保安类铸件。此类件对材质要求严格, 零铸造缺陷, 100%无损检测, 如轿车转向节。耐热球铁件采用高硅钼、高镍球铁。主要生产排气管, 有非常好的抗高温性能。奥贝球铁以其优异的性能引起人们关注, 用于生产高强度曲轴等。
(3) 造型和制芯技术发展趋势。造型线以静压造型为主;制芯技术以冷芯技术为主;造型线和制芯技术以引进国外技术为主。
(4) 计算机应用技术的发展趋势。计算机仿真模拟、三维建模以及数控技术的应用越来越广泛、实用。
(5) 清洁生产、废物再生是发展的趋势。废砂再生技术可以使废砂重复使用, 减少废弃物的排放;无毒粘结剂的开发使用可以减少有害气体的排放。
(6) 先进铝合金铸造技术。铝合金真空压力铸造、半固态挤压铸造、Cosworth铸造, 是国际上新出现的先进铸造技术。
真空压力铸造与普通压铸相比, 增加了抽真空操作, 可将型腔中的气体抽出, 金属液在真空状态下充填型腔, 减少了卷入的气体, 铸件可进行热处理, 力学性能高于普通压铸件。美国蓝石超高真空薄璧铸造技术全球领先。铸件精度高, 壁厚2~4mm, 重量3~12kg, 气孔含量很少, 具有高强、高延展、可热处理、可焊接及可铆接等特点。
半固态挤压铸造不仅可实现液态金属挤压成型, 而且还可实现处于半固态的金属浆料挤压成型, 此浆料具有较好的流动性以及“球状”显微组织, 可成形较为复杂的铸件, 而且铸件具有优良的力学性能以及较高的近净成形程度。
Cosworth铸造由英国Cosworth公司于20世纪70年代末发明, 是一种精确锆英树脂自硬砂的组芯造型, 在可控气氛压力下充型的铸造工艺。适于大尺寸薄壁复杂结构缸体铸件, 如, 大马力高档发动机 (排量4.0L以上、v8、v12等) 。强度可提高30%左右, 铸件的重量减轻约10%~15%。
笔者2 0 1 4年7月考察英国Cosworth公司时发现了采用这种先进铸造技术的高端发动机的突出实例。如, 世界上第一台时速达到241km/h的赛车发动机;功率达到2206k W的V8发动机;小排量高功率发动机的世界冠军——1.6L双增压发动机, 功率达到368k W。
焊接技术
我国焊接行业总产值已超过600亿元, 已成为世界上的焊接大国, 但还未成为焊接强国。焊接行业当前正面临产品结构调整和产业转型升级的关键时期, 焊接自动化比例逐年提高, 2014年我国有望成为世界上工业机器人应用的第一大国, 焊接材料的生产和消耗也已超过了世界总量的50%, 焊接技术在中国具有广阔的发展空间。但一些重大项目和重大装备应用的焊接技术, 无论是焊接设备, 还是焊接材料, 与工业发达国家相比都有很大的差距, 严重制约着重大装备的创新和发展, 高端焊接技术过多地依赖进口, 严重危及国家经济安全。
总的来看, 我国30年来的焊接技术取得了巨大进步, 但与工业先进国家相比, 仍有一定差距, 其发展面临着一些不容忽视的问题。
在焊接自动化方面, 日本和欧美等国手工焊条产量只占20%以下, 焊接机械化自动化率达80%以上, 而国内手工焊用焊条占50%, 自动化率为50%。在我国制造业中, 以焊接为主要工艺技术的企业约有7 000家, 其中特大型、大型和中型企业约占1/3, 它们的焊接机械化/自动化情况明显要好于众多的小型企业, 但是大部分的自动化焊接设备依靠进口。
在焊接设备方面, 近30年来国外电焊机技术水平随着电力、电子元器件和计算机技术的发展迅速提高, 从原先的旋转式直流焊机发展到二极管整流焊机、晶闸管 (可控硅) 整流焊机、晶体管整流焊机、逆变式焊机, 一直到现在的全数字化逆变式焊机。
当前引领我国电焊机产业的是两家合资企业, 产品主要是外国母公司的品牌, 占有我国电焊机市场的近半壁江山。具有我国自主知识产权的电焊机主要是晶闸管整流焊机和简单功能的逆变焊机。目前我国骨干装备制造企业使用的高档焊机, 如STT焊机、CMT全数字化逆变式焊机、双丝脉冲气体保护焊机等基本上依靠进口。这些先进的焊机附加值极高, 一台全数字化逆变焊机价格高达12~15万元, 而一般同等功率的普通硅整流焊机价格仅为2~4万元。我国每年进口焊接电源和设备的费用约占全国市场的20%, 而国内生产的焊接电源产值中有近一半是合资企业的。我国焊接设备与国外相比, 还存在着以下的不足:
(1) 焊机控制数字化。全数字化控制的焊机, 已经成为进口焊机的主流。全数字化控制技术大大提高焊机的控制精度、焊机产品的一致性和可靠性, 同时也大大简化了控制技术的升级。而国内的焊接电源, 仍然以模拟控制技术为主, 虽然部分厂家也推出了全数字化的焊接电源, 但是大都处于简单代替模拟控制的水平, 全数字控制的作用还没有发挥出来, 导致市场的认可度不高。
(2) 工艺控制智能化。国外进口焊接电源大都以免费或选配的方式提供了焊接专家系统, 允许操作者输入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工艺条件就可自动生成焊接工艺。而国内焊接电源厂家在焊接工艺的研究和积累工作还十分有限, 难以提供成熟可靠的焊接工艺支持, 导致国内产品除价格外与进口产品不存在竞争优势, 大部分高端市场份额仍然被进口焊机占据。
(3) 系统集成网络化。国外焊接设备大都提供了现场总线接口, 而且可控参数丰富, 焊接工艺控制更加方便, 国外自动化焊接系统的集成水平显著提高。而国内的自动化焊接系统普遍处于继电器开关量编组控制的水平, 各个自动化焊接部件信息量的传递十分有限, 难以实现复杂的焊接工艺协调控制。
(4) 自动化。机器人焊接装备技术在欧美、日本等技术发达国家, 自动化、机器人焊接设备的应用非常普遍, 特别是在批量化、大规模和有害作业环境中使用率更高, 已形成了成熟的技术、设备和与之配套并不断升级的焊接工艺。在我国, 汽车、石化、电力、钢构等行业焊接生产现场使用的自动化和机器人焊接设备, 少部分为国内焊接装备企业开发的自主知识产权设备, 一部分由国内或合资、独资企业提供的、关键部件采用国外技术的组装和成套产品, 更多的则是成套进口设备。
(5) 在焊接智能化和新型焊接技术方面, 随着我国焊接自动化率有所提高, 应用面不断扩大, 焊接变位机的用量不断增加, 但焊接智能化控制技术及焊接专家系统的应用很少;我国在激光焊接与切割加工技术与装备开发与生产、焊接机器人工作站开发与生产、数字化焊接技术与装备的开发与生产、新型摩擦焊接技术装备的开发与生产等领域, 还没有规模化、产业化基地, 主要依靠进口。
(6) 在焊接材料方面, 世界上焊接材料的先进技术主要集中在美国、日本、欧洲等工业发达国家和地区。这些国家和地区的焊接材料技术发展现状主要体现在三个方面:一是焊接材料制造水平高;二是焊接材料总量中自动化焊接材料的比例高;三是研发创新能力强, 重大技术装备所需的优质焊接材料可以自主研发配套。我国焊接材料行业与先进工业国家相比还有不小的差距, 焊接材料生产装备和制造工艺水平不高, 焊剂生产企业自动化水平低, 适用于自动化焊接的焊接材料比例还需进一步提高等。
综上所述, 焊接已经成为制造业中的关键加工手段, 近年来已经完成了许多关系国计民生与国防建设的重大战略性产品与重大装备的生产制造, 我国已经毫无悬念地成为世界最大的焊接大国。
但是我国焊接生产中应用的自动化焊接设备严重依赖外国进口, 具有自主知识产权的关键技术与产品不多, 而且总体研发与产业化水平较低, 与焊接大国的形象还有相当大的差距, 焊接机械化与自动化率仅为50%, 同发达工业国家的80%差距较大。在国家重大工程中的重、大、厚、长焊接结构中采用了不少自动化焊接技术, 但许多焊接设备, 特别是成套焊接设备仍然依靠进口, 这些问题急需解决。
制造技术和装备本地化是历史使命
汽车制造装备的本地化是我国汽车产业和机床产业共同的历史使命。20世纪90年代, 我国汽车工业重点转入轿车, 国内机床工业很不适应。轿车装备国产化率长期来只有20%, 但是仍然有一些亮点:汽车冲压生产线、数控齿轮加工机床等自主开发产品都占有较高的份额。大连和沈阳等机床集团近年来为汽车企业提供由高速加工中心组成的柔性生产线, 目前已有几千台国产数控机床在汽车企业中应用。
中国实现汽车强国梦想, 不可能建筑在装备长期依赖进口的沙滩上。一方面, 对汽车企业而言, 激烈的市场竞争要求不断降低制造成本, 统计资料表明, 汽车装备进口率每提高1%, 装备总投资增加2%~3%。可以说, 装备本地化是企业生存竞争的需要;另一方面, 随着我国汽车工业开始进入微利阶段, 企业将无力长期支付进口设备的高额外汇。
因此, 汽车及零部件企业应结合我国实际, 不盲目追求使用进口的高速高性能装备, 应该在充分考虑到产品生命周期、科学预测产品更新期前提下, 结合企业投资能力和回收周期, 因工件而异地选择不同类型的生产线等制造装备。
关键零部件 篇2
金申请报告
项目编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司
资金申请报告编制大纲（项目不同会有所调整）第一章 机器人关键零部件研制及示范应用项目概况 1.1机器人关键零部件研制及示范应用项目概况
1.1.1机器人关键零部件研制及示范应用项目名称 1.1.2建设性质
1.1.3机器人关键零部件研制及示范应用项目承办单位 1.1.4机器人关键零部件研制及示范应用项目负责人
1.1.5机器人关键零部件研制及示范应用项目建设地点
1.1.6机器人关键零部件研制及示范应用项目目标及主要建设内容
1.1.7投资估算和资金筹措
1.2.8机器人关键零部件研制及示范应用项目财务和经济评论
1.2机器人关键零部件研制及示范应用项目建设背景
1.3机器人关键零部件研制及示范应用项目编制依据以及研究范围
1.3.1国家政策、行业发展规划、地区发展规划
1.3.2项目单位提供的基础资料
1.3.3研究工作范围
1.4申请专项资金支持的理由和政策依据
第二章 承办企业的基本情况 2.1 概况 2.2 财务状况
2.3单位组织架构
第三章 机器人关键零部件研制及示范应用产品市场需求及建设规模
3.1市场发展方向
3.2机器人关键零部件研制及示范应用项目产品市场需求分析
3.3市场前景预测
3.4机器人关键零部件研制及示范应用项目产品应用领域及推广
3.4.1产品生产纲领
3.4.2产品技术性能指标。
3.4.3产品的优良特点及先进性
3.4.4机器人关键零部件研制及示范应用产品应用领域
3.4.5机器人关键零部件研制及示范应用应用推广情况
第四章 机器人关键零部件研制及示范应用项目建设方案 4.1机器人关键零部件研制及示范应用项目建设内容
4.2机器人关键零部件研制及示范应用项目建设条件
4.2.1建设地点
4.2.2原辅材料供应
4.2.3水电动力供应 4.2.4交通运输
4.2.5自然环境
4.3工程技术方案
4.3.1指导思想和设计原则
4.3.2产品技术成果与技术规范
4.3.3生产工艺技术方案
4.3.4生产线工艺技术方案
4.3.5生产工艺
4.3.5安装工艺
4.4设备方案
4.5工程方案
4.5.1土建
4.5.2厂区防护设施及绿化
4.5.3道路停车场
4.6公用辅助工程
4.6.1给排水工程
4.6.2电气工程
4.6.3采暖、通风
4.6.4维修
4.6.5通讯设施
4.6.6蒸汽系统
4.6.7消防系统
第五章 机器人关键零部件研制及示范应用项目建设进度
第六章 机器人关键零部件研制及示范应用项目建设条件落实情况
6.1环保
6.2节能
6.2.1能耗情况
6.2.2节能效果分析
6.3招投标
6.3.1总则
6.3.2项目采用的招标程序
6.3.3招标内容
第七章 资金筹措及投资估算 7.1投资估算
7.1.1编制依据
7.1.2编制方法
7.1.3固定资产投资总额
7.1.4建设期利息估算
7.1.5流动资金估算
7.2资金筹措 7.3投资使用计划
第八章 财务经济效益测算
8.1财务评价依据及范围
8.2基础数据及参数选取
8.3财务效益与费用估算
8.3.1年销售收入估算
8.3.2产品总成本及费用估算
8.3.3利润及利润分配
8.4财务分析
8.4.1财务盈利能力分析
8.4.2财务清偿能力分析
8.4.3财务生存能力分析
8.5不确定性分析
8.5.1盈亏平衡分析
8.5.2敏感性分析
8.6财务评价结论
第九章 机器人关键零部件研制及示范应用项目风险分析及控制 9.1风险因素的识别
9.2风险评估
9.3风险对策研究
第十章 附件
10.1企业投资项目的核准或备案的批准文件； 10.2有贷款需求的项目须出具银行贷款承诺函； 10.3项目自有资金和自筹资金的证明材料； 10.4环保部门出具的环境影响评价文件的批复意见；
10.5城市规划部门出具的城市规划选址意见（适用于城市规划区域内的投资项目）；
10.6有新增土地的建设项目，国土资源部门出具的项目用地预审意见；
10.7节能审查部门出具的节能审查意见； 10.8项目开工建设的证明材料；
关键零部件 篇3
我国汽车零部件行业面临的形势
1. 国际形势
当前世界经济不景气、前景不明朗。国际金融危机以来，世界经济复苏的进程缓慢，基础不牢固，也不平衡。尽管世界经济处于动荡和危机之中，但是，发达国家并没有放松在科技创新方面的重视程度，相反，他们更加大了研发投入力度，加快了科技创新的步伐，包括更进一步降低汽车能耗与排放、加紧新能源汽车的研究。其目的就是占领未来技术的至高点，以便在下一轮经济增长中获得更强的市场主导地位。
2. 国内形势
“十二五”期间，我国经济增长年均控制在7%，仍然保持较快的发展速度，这是决定我国汽车未来发展的基础性因素。此外，“十二五”是深化改革、转变发展方式的攻坚时期，我国经济发展中存在的诸多突出矛盾要加以解决。其中包括能源、环境方面的矛盾十分突出，国家有关政策取向重点在节能减排上，包括逐步提高机动车排放标准；鼓励推广和发展节能与新能源汽车等。
目前我国生产要素价格普遍上涨，企业生产成本压力加大，效益下降，加上汇率波动使外向型零部件企业的生存受到威胁。另外，我国与汽车产业相关的产业发展滞后，许多汽车零部件的原材料和关键配套件仍然依赖进口，使得零部件企业在成本控制和保障供应方面都增加了难度和不确定性。
中国作为全球最大的汽车市场，吸引了全球的目光，加之国外汽车市场不景气，更加剧了对中国市场的争夺。汽车跨国公司加大了新技术、新产品以及扩大产能在华的投入力度，甚至一些普通的汽车零部件企业也进入中国市场，进一步挤压了我国汽车零部件的市场生存空间，竞争的激烈程度将进一步加剧。
3. 我国汽车行业的形势
跨入新世纪以来,我国汽车行业呈高速发展态势,汽车产量由2001年的234万辆，增长至2010年的1826万辆，平均增长率25.64%，汽车零部件行业也得到了快速发展，汽车零部件工业总产值由2005年的4116亿元增加到2010年的1.7万亿元,平均增长率32.88%,超过同期汽车产量的增长速度。
然而，今年汽车产、销量增长速度陡然下降。与整车相比，汽车零部件行业增速下降幅度略缓，1～9月，累计总产值14734.98亿元，同比增长23.96%。1～8月，行业利润总额增速平缓，与去年同期相比仅增长3.71%；亏损额增长率大幅提高，比去年同期增加75.02%。受整车增速下降的影响，部分为自主品牌整车企业配套的零部件企业效益大幅下滑，亏损企业数量剧增。
我国汽车增速放缓符合国家宏观调控政策预期。汽车市场井喷的情形将一去不复返，汽车产业将进入平稳、较快、适度的发展时期。它有利于我国汽车产业转变发展方式，调整结构，有利于产业的健康发展。
客观认识我国汽车零部件行业的竞争力
当今年我国汽车市场下滑之时，自主品牌的境遇说明当经济列车高速运行时，难分彼此，一旦列车减速，竞争能力不强的问题就会充分暴露。体现汽车产业竞争力的核心是技术的先进性，因此，我们应对汽车零部件行业本身在技术上存在的问题有一个清醒的认识。
当前汽车零部件行业本身在技术上存在的问题有：汽车电控技术尤其涉及油耗、排放、安全等电控零部件技术落后，甚至部分领域是空白；没有真正掌握汽车关键零部件的核心技术，本土企业产品低档化，市场低端化；缺乏上游基础产业的有力支撑，相当部分关键原材料、元器件及工艺、装备等仍依赖进口；缺乏技术创新能力，难以形成世界级一级供应商。
问题产生的主要原因有：产品技术来源主要靠模仿，整车对零部件扶持带动不够、汽车产业技术创新能力不强影响对上游产业的拉动、行业公共科研开发体系缺失 、科技人才极度短缺，培养体系不健全。
加快提升技术创新能力的途径
1. 提高对外开放的水平，充分利用全球资源
主动国际化，向实体经济投资，与国外大学、独立研发机构建立长期合作关系，在国外建立研发机构。对于外向型零部件企业，面对贸易保护主义的壁垒，以及成本上升、汇率变化等不利因素，也应该从对外投资上研究采取应对办法。
对外合作一定要坚持“平等互利”方针，要“双赢”，要尊重对方的知识产权，遵守当地的法律法规，建立相互信任、长期的合作的战略关系。
2. 尊重知识，重视人才培养、加强合作，推动联合
3. 扶优扶强、加大兼并重组力度
缺乏世界级的一流供应商，与我国汽车零部件产业普遍规模小、管理水平落后、研发能力不足有关，因此发现、培养和扶植各子行业的龙头企业应成为我们今后一项重要工作，社会应加大扶持力度，企业应加强自身努力，行业应引起高度重视，共同培养。
兼并重组是行业整合、企业做大做强、实现产业升级的有效手段，也是我国汽车零部件行业产生世界级的一级供应商的重要途径，欧美大型跨国零部件公司均有过数次兼并重组的经历，应创造条件、制定政策、有效推进。
4. 苦练内功，提高经营管理水平
5. 尽快建立行业公共研发服务体系
建立行业公共研发服务体系是解决汽车零部件企业规模小，研发投入不足的最有效、最重要办法之一，各小行业分支机构和零部件制造基地应该建立服务于行业的产品技术、工艺、检测等公共服务机构。
6. 对汽车零部件行业进口原材料、元器件状况进行摸底调查
7. 制定“十二五”汽车电子行业专项规划
政府投资应向关键零部件倾斜 篇4
李大开坦言.在我国汽车工业发展史上,国家投资往往向整车制造企业倾斜,而忽视了零部件企业的发展;反观国外,恰恰是先进零部件企业的崛起造就了其领先的汽车工业。
谈及如何支持我国优势汽车零部件企业的发展.李大开认为,减免税收、提供优惠贷款或贴息贷款以及减免进口关税等措施都是行之有效的。
要做强做大优势零部件企业
李大开表示,近年来,我国汽车工业与欧美等发达国家的差距在逐渐缩小,但在产品先进性、资源消耗等方面依然落后,同时我国汽车零部件产业的集中度较低。
据统计.2008年我国注册零部件企业超过1万家,但企业规模普遍偏小。在欧美等发达国家,年产销超过百亿美元的公司不在少数,而2008年我国年销售收入达到10亿美元的企业共有6家,达到5000万美元的也不过50家。
针对上述问题,国务院日前发布的《汽车产业调整振兴规划》(以下简称《规划》)提出,要支持汽车零部件企业通过兼并重组扩大规模,这在业界引起了强烈反响。
在李大开看来,国家鼓励汽车零部件企业兼并重组的最终目标是做强做大优势企业。
"温总理在政府工作报告中特别提到,要做强做大装备制造业。"李大开坦言,从"做大做强"到"做强做大"提法的转变,充分表明国家并不希望企业大而不强。
在李大开眼中.企业做强必须具备如下四个衡量标准:一是自主创新和研发能力强。正是由于我国缺乏关键零部件的核心技术,导致国内汽车企业长期受制于人,其大部分利润被外国企业攫取:二是制造能力强;三是资金能力强,包括融资能力强、资产负债率低、资本情况健康等方面;四是管理能力强。
李大开强调,企业实施兼并重组的前提条件有两个:一是这完全属于企业自主、自愿行为;二是在练好内功的基础上方可考虑进行企业之间的兼并重组。
国家专项资金不能“撒胡椒面”
李大开认为,国家投资4万亿元扩大内需的经济刺激计划对汽车工业来说是一个福音。今后,国家加大高速公路、高速铁路和机场等基础设施建设力度,必将拉动重型卡车及其零部件产业的快速发展。
《规划》也提到.今后三年内中央将安排1 00亿元专项资金.重点支持企业技术创新.技术改造和新能源汽车及零部件的发展。这一积极的政策信号.显示了国家对汽车零部件产业未来发展的重视程度。
"但是我更希望这项扶持政策能够落到实处,最后真正落实到企业,具体到产品,并且是切实可行的。"李大开表示,国家对汽车行业的扶持资金不能"撒胡椒面",而要专攻其长.真正解决行业自身存在的问题。
对于这百亿元扶持资金的具体投向,李大开认为,首先.国家应当加大对汽车零部件基础工业的倾斜力度;其次,应对汽车行业的重点企业和优势企业给予重点扶持,以发挥他们的骨干带头和示范作用。
关键零部件 篇5
简介
研究背景
2013年，中国电动汽车产量1.75万辆，同比去年增长了39.7%；电动汽车销售1.76万辆，同比增长37.9%。全年共发布52批《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》，车型达到927个，涉及100多家汽车整车和专用车生产企业。2013年9月，四部委（工信部、财政部、科技部和发改委）发布了《关于继续开展新能源汽车推广应用的通知》；2013年11月底，四部委组织专家对各地申报的电动汽车推广应用方案进行了审核评估，公布了《第一批新能源汽车推广应用城市或区域名单》，确定北京、天津、上海、广州等28个城市或城市群为第一批新能源汽车推广应用区域；2014年初，第二批新能源汽车推广应用城市名单出炉。截至目前，国内推广新能源汽车的城市达到86个，计划推广新能源汽车总数超过33万辆。随着相关基础设施的加速建设，新能源汽车行业将迎来快速增长期。
虽然我国在新能源汽车产业的发展有目共睹，但受市场规模和成本所限，一些新能源汽车产品缺乏系统性的研发设计和产品测试，导致产品上市后出现了一些质量问题甚至安全问题，为新能源汽车行业的健康发展蒙上了阴影。随着各地新能源汽车的推广应用，在设计开发和示范运行过程中，如何优化整车及关键部件的测试评价体系，推动产品的工程化应用成为行业和企业关注的焦点。
中国汽车技术研究中心作为国家级汽车行业技术归口单位和第三方权威服务机构，在电动汽车的标准制定、测试评价、政策研究和工程技术服务等领域有着丰富的研究成果和软硬件资源。为了更好地服务于行业，更有效地促进电动汽车产业健康可持续发展，就电动汽车及其关键零部件产品在研发、生产、认证和工程化应用过程中的测试评价技术等发展方向与现状进行深入研究，为电动汽车行业在测试技术领域的共性技术进步奠定基础，促进电动汽车从产品研发走向工程应用。
研究基础
一、2013年5月16～17日，由中国汽车技术研究中心主办，中汽中心试验所、情报所合作承办的“2013国际电动车及关键部件测评研讨会”在天津市东丽开发区成功召开。会议期间，来自国家政府主管部门领导、行业专家、主要整车及零部件企业领导共计400余人齐聚一堂，围绕电动汽车及其关键零部件产品在研发、生产和认证过程中的测试评价技术进行深入探讨，对电动汽车管理规则、电动汽车EMC测评技术、电动汽车高压电安全测评技术、车用动力电池测评技术、车用电机及其控制系统测评技术等行业关注的热点话题进行了全方位的解析，为促进我国电动汽车及其零部件产业规范化运作和健康可持续发展奠定了良好的基础。
二、2014年5月15日～16日，由中国汽车技术研究中心（以下简称中汽中心）主办，中汽中心汽车试验研究所、汽车技术情报研究所、常州新能源汽车研究院合作承办的“2014国际电动汽车及关键部件测评研讨会”在江苏常州成功召开。来自国家相关主管部门领导、中国工程院院士、主要行业研究机构和高校专家、国内外主流电动汽车整车及零部件企业技术专家和研发人员、行业同仁、媒体朋友共计300余名代表参会。中汽中心主任赵航出席会议并致开幕词，中共常州市委书记、市人大常委会主任阎立出席会议并致欢迎词，国标委相关领导发表讲话，中国工程院院士衣宝廉、中汽中心副主任吴志新、国家863总体组电机责任专家贡俊、日本经产省自动车课课长辅佐佐伯岳彦等国内外行业专家做专题报告。
上述两次研讨会，紧紧围绕电动汽车及其关键零部件产品在研发、生产、认证及工程化应用过程中的测试评价技术进行深入探讨，在电动汽车整车开发测评技术领域，围绕电动汽车整车示范运行与测试评价，针对电动汽车EMC、制动能量回收、碰撞安全、NVH等共性技术进行研讨；在动力电池测评技术领域，围绕动力电池在单体一致性、寿命、高压电安全和电池包的集成与测试评价等热点话题进行研讨；在电机电控测评技术领域，围绕电驱动系统在可靠性、振动噪声、EMC测评等企业重点关注问题展开研讨；会议还对电动汽车空调、充电系统兼容性等话题进行了深入讨论。
研讨会邀请到国内外电动汽车领域的优秀整车企业和零部件供应商，就当前电动汽车技术领域重点关注的热点话题进行研讨，很多成果对于促进我国电动汽车及其零部件产业规范化运作和工程化应用有着较强的指导意义和应用价值，是
一个电动汽车技术领域难得的高水平的交流平台，将为我国电动汽车产品在接下来的规模化市场化推广中起到关键的技术支撑作用。
中汽中心将有效利用行业第三方“权威、客观、公正”的优势地位，依托国内外领先的测试评价软硬件设施，结合多年来在电动汽车领域积累的丰富科研成果，全面推动电动汽车共性关键技术的发展与提升，为我国电动汽车产业更好更快发展贡献力量。
报告简介
研究报告将以权威行业专家、“测评研讨会”参会整零企业技术研发代表、以及国内外电动汽车研究人员为顾问团队，依托上述两届研讨会对于电动汽车及关键部件测评与开发技术的深入探讨成果和行业内该领域聚拢的专家、技术代表、主管工程师资源，全面系统的探讨电动汽车产业发展现状与趋势、产品发展、研发现状和试验测评体系，为电动汽车企业及相关技术研发人员提供专题技术研究参考。《研究报告》将于8月出版为公开出版物，并着力提供企业向行业展示的平台，欢迎各相关企业及研发同行参与编写和提供宝贵意见。
关键零部件 篇6
【摘 要】利用UG软件建立双面研磨机的关键部件传动轴的三维CAD模型，并将该模型导入有限元分析软件ANASYS中进行有限元分析，从而优化设计双面研磨机的传动轴。优化最终结果表明传动轴最大应力减小了25.7Mpa，位移最大变形为0.033mm。优化设计的结果能够为此类双面研磨机的改进提供相对应的帮助，具有一定的工程参考价值。
【关键词】双面研磨机；传动轴；ANASYS；优化设计
1.双面研磨机分析部件三维造型
双面研磨机多级齿轮传动系统中的传动轴的装配结构图如图1-1所示，传动轴上端安装有两个齿轮和一个链轮，两齿轮安装在轴肩的上端，中间用套筒连接支撑，传动轴立在平面轴承上，且传动轴低端面与平面轴承的上半部分通过螺钉固定在一起，传动轴的低端安装有两个滚动轴承，滚动轴承和链轮之间通过套筒竖直支撑，传动轴与安装低端的滚动轴承和平面轴承一起被固定在轴承座上，限制了传动轴的上下和左右跳动。
图1-1 传动轴装配结构图
2.有限元优化分析
2.1传动轴有限元分析参数设置
（1）定义单元类型和材料属性
本文选10节点四面体单元PLANE92，因PLANE92单元不需要定义实常数，所以直接忽略实常数的定义。材料的弹性模量EX选择2.02e5、泊松比PRXY选择0.27和密度为7.85e3。
（2）定义边界条件
传动轴上有2个齿轮和一个链轮，在下轴肩出受链轮和轴套支撑，只能绕中心轴旋转。在上轴肩受到两个齿轮和轴套的重量，3个键槽上还有力和扭矩。
2.2传动轴有限元结果分析
传动轴的位移分布，X方向最大位移为0.26mm，处于轴顶端键槽口；Y方向最大位移为0.11mm，也是处于轴顶端键槽口；Z方向最大位移为0.03mm，处于轴端面；总位移最大值为0.281mm，处于键槽口处。可以看出传动轴在上端没有任何固定防护措施的情况下，受到下面切向力和径向力的共同作用，使传动轴受到较大位移变形，长期处于这种工况下，传动轴的疲劳寿命值将大大减小，很可能出现传动轴崩断的现象，这种现象在实际设备的使用中也得到证实，设备使用不到一年就出现了传动轴的崩断现象。所以为了防止传动轴变形位移过大，必须对传动轴上端进行有效的优化设计。
传动轴的应力分布，X方向最大应力为181.802MPa，处于键槽内侧；Y方向最大应力148.794MPa，处于键槽内侧；Z方向最大应力为114.074MPa，处于上轴肩处；等效应力最大应力为206.323MPa，处于键槽内侧。传动轴的应力主要集中在键槽和轴肩处，而键槽内侧应力集中最为明显，虽然小于材料的最大安全许用应力330MPa，但是实际优化空间还是很大，应力主要集中在键槽和轴肩处，对于轴肩处的应力集中，在轴肩处倒一个内凹的圆角，可以有效的去除轴肩处的应力集中，为键槽内侧应力，不能简单的随意的改变加深键槽的深度和增加键槽的长度，因为键槽过甚深或过长将会削减传动轴的整体刚度，所以必须在一定安全范围尺寸内进行选取。
2.3传动轴结构优化
从上文的传动轴静力有限元分析可知，传动轴在初始设计的情况下是不满足设计要求的，传动轴在设备中是竖直放置的，且只有下端与设备固定，所以位移自下至上不断增大，最大出现在顶端。而最大应力主要集中在键槽的内侧。为此传动轴需要进行两方面的优化，传动轴的最大等效应力和最大位移为优化的两个主要的优化目标，优化的目标还包括传动轴的质量。传动轴的优化如下：第一、结构上的优化第二、通过有限元软件对传动轴的键槽进行尺寸优化，降低应力集中。
首先对传动轴键槽尺寸进行优化，键槽的长和深对应力影响最大，所以键槽的长度和深度是优化的两个变量因素，并考虑到键槽过大会降低整个传动轴的刚度，根据刚度条件和键槽配合关系，键槽安全长度的范围为24～26mm，深度的安全范围为6～10mm，传动轴参数化优化的其它基本已知因素，如体积、质量、应力和最大位移都是可以借助上文进行传动轴静力分析模型中直接导出。
（1）第一次结构优化
数据对比如表2-2所示，从表中由列表对比可知优化后应力得到了很大的优化，质量也有所减轻，但是位移却反而增加，还是不能满足设计要求。
表2-2 传动轴优化前后数据对比
（2）第二次结构优化
为了使传动轴不会出现较大位移致使机器工作不稳定，必须对传动轴上端进行结构优化，在传动轴的上端增加一个端盖并且用螺纹固定，上端齿轮同时配合装配设计一个内凸台使传动轴和顶端齿轮固接在一起，可以有效的传递和分散传动轴受到的切向力和径向力，从而降低传动轴的位移。由于该齿轮是配合机器升降，齿宽就是升降行程，啮合齿宽只占齿宽的三分之一，所以中间内凹对齿轮的刚度没什么影响[5]。具体结构优化如图2-3所示。
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图2-3 结构优化对比图
通过两次优化设计，传动轴最大应力和最大位移都完全符合设计要求，从总位移图中可知，最大位移出现在中间齿轮键槽出，因为中间齿轮为驱动齿轮，且传动轴上端没有下端固定稳定，所以得出的结果是符合实际情况的；而从等效应力图中可知，应力集中区域减小，且集中应力值得到降低，键槽的优化效果明显。两次传动轴的优化显著的提高了其性能和稳定性，为工厂的设备改进提供了可靠的理论指导和优化数据。
3.结论
对传动轴参数化优化设计，得出最优的键槽的长和深，并比较传动轴优化前后的应力、位移和质量的变化。从对比结果可知，最大应力减小了25.7Mpa，得到明显的优化，而位移却反而有所增加了0.034mm，此结果并不理想，为此进行结构优化，在轴连接的齿轮上部设置内凹结构，原先在外部固定的轴改为内嵌在齿轮内部，降低轴的左右摆动，对传动轴进行静力学分析，对比优化前后的结果可知，位移降到了0.033mm得到了明显优化，完全符合了设计要求，最大位移出现在键槽内侧，并且最大值远小于初始值，应力分布也得到了一定的优化。通过两次的优化设计，使双面研磨机的传动轴满足了设计和工作要求。
参考文献：
[1]李长河，李晶尧，韩振鲁.精密超精密游离磨料加工技术.青岛理工大学，2012.
[2]詹承先.全自动研磨机的研究和设计.厦门大学，2008.
[3].双面数控高速研磨机计算机控制系统的研制.长春理工大学，2007.
[4]穆雪健，路玮琳，孔艳.2MM8470型精密双面研磨机的研制.精密制造与自动化，2008（04）.
关键零部件 篇7
电镀是利用电解原理在基体表面上均匀沉积金属镀层,改变基体表面性质或尺寸,从而获得保护性和各种功能性的表面层,还可以修复磨损和加工失误的工件。由于该工艺简单,成本低廉,被广泛的应用于机械装备的零部件中[1,2,3],如汽缸内壁、汽车轴承、汽车发动机的凸轮轴及连杆、曲轴轴颈等常发生磨损的表面,通过表面镀覆,提高汽车关键零部件的强度、硬度、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等性能。目前,汽车上的关键零部件多采用复合镀[4,5],与单质镀层相比提高了硬度,镀层的综合机械性能得到了提高,但是结果仍然不能令人满意,因为镀层的质量决定了零部件的使用性能及寿命,因此提高镀层的质量一直是电镀科研的核心课题。
本文在电镀镍钴合金镀层的过程中引入垂直离子沉积方向上的外加恒定磁场,可以改善金属离子的沉积状态,细化晶粒尺寸,提高镀层的硬度,达到改善镀层质量,延长汽车关键零部件的性能及使用寿命。
1 试验
镀液成分为:Ni SO2·7H2O 250g/L,Ni Cl2·6H2O 40g/L,Co SO4·6H2O 20g/L,H3BO340g/L,PH4.5±0.1。所有电镀实验用试剂均为分析纯试剂,用蒸馏水配制。镀槽为聚氯乙烯塑料自行焊制,电热水浴保温于35±1℃,镍板作为阳极,为了避免阳极极化,阳极的表面积为阴极的8倍,阳极与阴极间距为30cm,每个样本制备后电镀液均需更新。外加恒定磁场采用自制铜线圈,铜线直径0.5mm,长度为54.44m,匝数为648,共9层。磁场线圈与交流变压器相连,交流变压器外加交流电(220V,50Hz),如图1所示。改变磁场线圈两端电压可以控制磁场强度,试验中用电压值来表示磁场强度,磁力线分布垂直于金属离子沉积方向,来改变离子的沉积状态。
将经过严格镀前预处理的基体带电快速进入电镀槽镀液中进行大电流冲击,冲击电流密度为3A/min,1min后,将电流密度调整为1A/min进行加厚镀,时间为2h,然后接通外加磁场线圈电源,线圈电压分别为0V、4V、6V、9V,每种电压下制备1个镀层样本,然后将镀层从阴极剥落。
试验采用800×光学显微镜观察沉积层表面形态,采用上海泰明光学仪器有限公司生产的HX-500型显微硬度测试仪上进行显微硬度测量,所用负荷200g,加载时间保持15s,每个镀层上分别经5次分散取点,然后取平均值作为实验结果。
2 结果与讨论
2.1 外加磁场对镀层形貌的影响
图2为外加电压分别为0V、4V、6V、9V条件下所制得镀层的800×金相图片。从图1中可以看出,图2(a)晶胞界限较为明显;图2(b)表面结晶致密,晶胞界限最明显;从图2(c)中可以观察到,晶胞界限很模糊,此种状态处于晶胞界限明显与不明显的过渡阶段;图2(d)中表面结晶疏松,晶胞界限最不明显。晶胞界限明显反映出单位体积内晶胞数多,在离子沉积的过程中,晶粒形核率大于生长率,磁场改变了其沉积状态,镀层因而致密。反之,晶胞界限不明显则反映出单位体积内的晶胞数较少,在沉积时晶粒的形核率小于生长率,这样形成的镀层结构疏松。通过对镀层金相图的观察,可以看出外加恒定磁场对普通镍钴合金镀层的结构影响较为明显,随着外加磁场强度的变化,镀层呈现一定的规律性。
外加磁场之所以能够影响镀层的离子沉积状态,主要是因为洛伦磁力在镀液中产生的磁流体力学效应所致[6],这种效应的宏观效果就是镀液被搅拌,沉积离子的速度和运动状态受到很大影响,微观上表现为阴极表面处镀液形成微小对流[7],在强磁场作用下,磁流体力学效应会作用于每个离子的运动轨迹上,存在于氧化质点与还原质点间的微电流也受到洛伦磁力的作用[8],扩散层厚度减小,时阴极表面的阳离子得到及时补充,降低了浓差极化[6],提高了电流效率,随磁场强度的增强,氢气析出使电流消耗增加,此时阴极的电流效率开始下降。镀液中的阳离子受电场力与磁场力的双重作用,改变了运动轨迹,在沉积的过程中,其所受电场力大小与方向都不变,但磁场力方向与大小均改变,离子改变了正常的沉积状态,做近似曲线运动,如示意图3(c)所示,阳离子改变了正常的沉积状态,以一定的角度和速度冲刷镀层表面,抑制了晶粒的生长,使其形核率大于生长率[9],从而使晶粒细化,镀层致密,(图2(b))。如示意图3(d)所示,随着磁场强度的进一步增强,阳离子的运动加剧,在接近沉积层表面时运动速率很大,离子对沉积层的冲刷作用加剧,新形成的晶核被削平甚至冲刷掉,使形核率大大降低,这时晶粒开始粗化(图2(c))。
2.2 外加磁场对镀层显微硬度的影响
在外加恒定磁场电压分别为0V、4V、6V、9V条件下所制得的镀层经硬度测试,镀层的显微硬度值分别为464HV、507HV、430HV、401HV,如图4所示。从图4中可以观察到,随着外加恒定磁场强度的增大,镀层的显微硬度值升高,当电压值为4V时,硬度值达到最高,为507HV,与无磁场影响镀层显微硬度值相比,高出43HV,随着磁场强度的进一步升高,镀层的显微硬度开始下降,当电压为9V时,镀层显微硬度值降至401HV,比无磁场影响制得镀层的显微硬度值低63HV,镀层的性能在外加磁场的影响下发生了明显的变化。
从磁流体力学角度对曲线进行观察分析,当电压值由0V至4V时,镀层的显微硬度值逐渐增大,因施以外加恒定磁场改变了离子运动轨迹及沉积状态,离子对阴极表面晶粒生长层冲刷作用加剧,晶粒的形核率大于生长率,晶粒尺寸得到有效控制,镀层显微硬度呈上升趋势,外加磁场电压在4V时效果最为明显。根据Hall-Petch公式[10]可以知道,随着晶粒尺寸的细化,镍钴合金镀层硬度升高,试验结果与这一理论相一致。随着电压的进一步增大,离子对沉积层表面冲刷加剧,形核率小于生长率,镀层变得疏松,镀层硬度开始呈下降趋势,这种试验现象也与相关的研究结果相一致[6,7,8,11,12,13]。
3 结论
关键零部件 篇8
当前, 世界机床市场正朝着高速、复合、智能、环保方向发展。鲁南机床开发的车铣复合加工中心既能够完成车削功能, 又能够完成铣、钻、镗、攻丝、铰孔、扩孔等功能, 还具有自动工件交换、刀具长度检测与自动温控等附加功能, 是集现代智能加工的最典型体现, 满足军工、航空航天等高端领域关键复杂零件的加工需求。
鉴定专家组认为, TMC25系列车铣复合加工中心动力刀塔、大功率内藏式电主轴的相关技术具有独创性;BMT65卧式动力刀塔设计先进、创新性强, 两项产品均达到了国际同类产品的先进水平, 同意通过鉴定。
关键零部件 篇9
通常针对机械产品结构可靠性设计,往往是从载荷的性质、材料参数、几何尺寸和边界条件等去进行建模分析,设计上依赖于力学、运动学和动力学分析[3]。Charnes和Coope提出了随机规划方法,而后被众多学者广泛应用于结构安全设计中[4];陈立周[5]提出一种基于概率密度函数矩不等式的契比雪夫点法,在保证了概率计算精度的同时,克服了广义模拟优化方法计算量大的缺点;王倩倩等[6]在一般随机有限元基础上,结合四阶矩技术、最大熵理论及不完全概率信息分析方法,在随机参数联合概率密度函数未知条件下,运用非线性动态随机结构系统分析方法解决了齿轮耦合振动的可靠性问题;Youn和Choi[7]对几种处理概率约束的方法,从精度、稳定性和效率等方面进行分析比较,为可靠性优化设计的选用提供合理和可靠的理论依据。
随着人们对产品质量概念的不断重视,农机产品消费者需求日趋主体化、个性化和多样化,基于产品和制造模式对此响应速度缓慢。吴昭同[8]指出现代全面质量管理要求将顾客需要的质量,通过主动设计过程集成到产品中并形成知识系统,以最大限度地满足顾客需要。结构可靠性优化设计与农机产品改进设计结合,不仅需按照生产质量标准还应融入用户的满意度来衡量。Yadaw等[9]针对设计开发的前期顾客需求,研究各种质量特性与质量损失之间的权衡问题;Duflou和Dewulf[10]基于公理设计理论和TRIZ理论,通过一系列特性矩阵分析解决设计参数间的耦合关系矛盾;杨帆和唐晓青[11]对面向质量设计的质量评估进行研究等。
本文以水稻摆栽机零部件设计为例,从顾客需求角度出发,基于关键质量特性指导,运用模糊回归理论优化质量功能配置与公理设计集成模型将顾客需求的模糊概念量化体现在产品的可靠性设计之中,使得产品设计符合市场需求。
1 关键质量特性的提取
关键质量特性(key quality characteristics, KQCs)概念源于顾客对产品质量的满意程度,是对产品设计质量进行有效控制的技术载体。质量功能配置(quality function deployment, QFD)是目前常用的一种设计质量控制技术,它产生于日本三菱重工对其产品可靠性的研究。随着工程设计的深入,设计过程的质量特性分为四个层次:产品级、设计级、制造级、装配级。本文研究的可靠性分析建模是基于零部件的设计参数,需提取制造级关键质量特性。顾客对于产品的抽象模糊需求属于产品级的认识,将顾客需求融入零部件可靠性优化设计转化成设计人员的设计语言需经历两层分析,本文运用模糊回归理论优化质量功能配置和公理设计(axiomatic design, AD)思想,对产品设计各阶段关键质量特性进行提取,集成模型如图1。
运用集成模型提取关键质量特性的关键是根据顾客需求和工程特性之间的关系确定他们的相关性函数。QFD是由一系列的矩阵和图表将顾客需求转化为产品设计过程中质量特性和设计要求,通常矩阵信息之间的关系是模糊和不确定性,尤其是当顾客需求和工程设计特性数目较多的时候则更加困难。模糊回归理论[12]是对模糊、不确定关系建模的有效工具,为了更好的对QFD内部关系建模分析,本文利用该理论建立模糊规划模型,然后运用公理设计中功能域与结构域直接的“之”字映射关系,把某个功能与某个(些)结构对应起来,保证了设计质量满足顾客和市场需求[13]。
假设产品规划模型包含m个顾客需求、n个设计特性、l个产品。顾客需求矩阵记为R、设计特性矩阵记为F、产品矩阵记为C。ωi记为第i个顾客需求的Ri的权重、yi代表Ri的满意程度、xj代表Fj的目标值。模型规划是为了寻求一组X=(x1,x2,...,xn)使顾客满意度最大,即Vmax=(y1,y2,...,ym)。第i个顾客需求满意水平的模糊输出向量可表示为:
式中:为模糊系数,取为对称三角模糊数。模糊回归模型目的是为了找到一组模糊系数,在一定约束下的模糊度最小,由此可知顾客需求满意水平与工程设计特性之间线性规划模型为:
式中:aijc为模糊系数主值代表最有可能的取值,aijs为模糊系数展值代表偏离主值的波动范围,h为模糊线性参数估计的拟合度(相当于置信水平),且h ∈(0,1)。
2 一种带约束的自适应粒子群算法
粒子群算法是Kennedy和Eberhart受到自然界中鸟群运动模式的启发提出了一种基于种群搜索的算法[14]。同其它算法相比,粒子群算法特征良好的全局优化能力,适合对复杂的结构进行求解。本文运用一种带约束的自适应粒子群算法(adaptive particle swarm optimization, APSO)对可靠性优化数学模型进行求解,具体对算法参数改进如下。
惯性权重的选择决定平衡全局搜素和局部搜索能力,分析指出一个较大的惯性权值有利于全局搜素,而一个较小的惯性权值更有利于局部搜索[15,16]。惯性权值在算法寻优过程中线性递减,能保证算法迭代的前期有较强的全局搜索能力,迭代后期进行更精确的局部开发。本文采取一种线性递减惯性权重,有效的平衡全局搜素和局部搜索能力:
式中:ωstart为初始惯性权重,ωend为迭代中止惯性权重,Tmax为算法设置的迭代次数,k为当前迭代次数。
粒子群算法后期,几乎所有粒子都收敛于全局最小值或者局部最小值,此时粒子的多样性逐渐丧失,搜索速度降低,迭代效率不高[17]。有必要在粒子群算法中引入变异操作,对粒子适应度以一定的概率重新初始化,这样一来使得粒子能够跳出先前搜索到最优位置,在更大的空间开展寻优,同时保持了种群的多样性。本文引入一种自适应变异算子解决这个问题:
式中:xdu为第d个粒子搜索空间的上限,xdl为第d个粒子搜索空间的下限,rand为区间[0,1] 的随机数。
与一般粒子群算法不同,带约束的粒子群算法在进行运算的过程,种群粒子进行速度和位置初始化之后,以及在迭代过程中更新粒子速度和位置之后,都要通过约束条件判定,再将符合约束条件的粒子计算其适应度值。
3 基于关键质量特性的水稻摆栽机零部件设计
本文以水稻摆栽机的设计为例,首先对水稻摆栽机的客户需求与功能需求进行分析,构建质量屋(house of quality, HOQ)运用模糊回归理论分析提取设计级关键质量特性;然后通过公理设计中功能域(FR)与结构域(DP)映射关系,利用集成模型,得到制造级关键质量特性,即需要优化的零部件;最后建立可靠性优化设计数学模型及运用自适应粒子群算法求解。
3.1 水稻摆栽机零部件关键质量特性提取
本文从性能、结构设计、经济性、可靠性四个方面将水稻摆栽机顾客需求进行分析,矩阵表示R(i)=[ 性能,结构设计,经济性,可靠性],其权重通过对水稻摆栽机的顾客反馈问卷获取,然后通过层次分析法相对权重比率及一致性检验法则求得;将功能要求矩阵表示F(j)=[ 模块化设计,机构运动,传动系统,机械系统同步性,控制系统,动力系统,作业对象及环境特性] ;共选取同类3 个产品进行竞争比较,其顾客需求竞争矩阵表示每一款产品的每项顾客需求,由农机产品的顾客反馈问卷获取,评分区间为[1, 5] ;功能需求竞争矩阵的每一项代表每款产品的功能需求,由工程技术人员对不同产品进行分析获取,评分区间为[1, 5]。顾客需求与功能要求之间质量屋可表示图2。
由图2 中可以看出每项顾客需求与哪些功能需求相关,利用式(1)和(2)进行模糊线性回归分析可得到QFD的规划模型,该模糊线性回归问题实际上是一个求解模糊回归系数的线性规划问题,其目标是要保证模糊幅度最小。根据Tanaka模型可知,hi≥ H,一般情况下取H ≥ 0.5。h的选择代表模糊数出现的可能性,利用式(1)和(2)建模取h=0.5,忽略展值的影响,可求得顾客需求矩阵及功能需求矩阵中各项因素模糊系数主值,所得计算结果见表1。
采用1-5 之间的数值表示产品各项指标的顾客满意水平,当yi=1时,V(yi)=0;yi=5时,V(yi)=1,不考虑模糊系数展值的影响,以顾客满意度最大化为目标的QFD数学模型为:
求解该模型可得到最终优化结果(表2)。
从表2 可知,7 个参数都需要进行不同程度的改进,而最后的顾客满意度可以达到0.927 1,远远超过用于比较的3 个产品,而参数改进到最高分5为一种理想状态,相比较而言参数x4和x7的改进幅度较小,可以实现较好的结果,另外从相关矩阵中可以得出x4与y1、y2、y3均相关,对产品的顾客满意度影响较大。这里选取x4功能需求对应的水稻摆栽机机械系统同步性功能作为设计级关键质量特性进行下一步分析,利用公理设计域的映射分解。
图3是水稻摆栽机机械系统同步性功能(FR1)及其对应的机械结构(DP1)之间的映射关系。每层功能和结构都有下角标数字,功能依靠与之相对应的结构来实现。水稻摆栽机的总体结构(DP1)实现两个功能,即行走轮与摆栽机同步性(FR11)和摆栽机构自身的同步性(FR12);秧苗与育秧盘分离(FR121)这一项功能是依靠顶秧杆曲柄滑块机构(DP121)来实现。这种“之”字映射关系,有效地将顾客重要的需求与产品本身的结构联系起来,使得水稻摆栽机接下来的优化设计重点得以体现。通过产品功能与结构的映射分析,本文选取水稻摆栽机的拨爪转动机构(DP123)为分析对象,将其设计要求矩阵表示,R(i)=[转位平稳,定位准确,承载能力,可靠性,可调性,结构复杂度,制造成本],其主要结构零部件矩阵表示,F(j)=[拨盘,拨盘轴,轴承,拨爪],再次运用质量屋模糊回归分析提取关键的结构零部件。所用方法与前文一致,由此得到的结论为拨盘轴对整个转动机构影响最大,拨盘轴的设计参数即零部件级关键质量特性,可靠性优化设计的对象即为拨盘轴的相关参数。
3.2 拨盘轴可靠性优化设计
水稻摆栽机拨盘轴是一截面形状为管形的空心传动轴,主要承受扭矩作用。已知拨盘轴设计扭矩(T)、材料的剪切弹性模量(G)及许用剪应力([τ])均服从正态分布,其均值和标准差分别为:T=(10 800, 480) N·mm,G=(81 000, 2 760) MPa,[τ]=(45,1.25) MPa ;拨盘轴轴长L=713.5 mm为常数,单位长度许用扭转角[φ]=1.5 °/m,轴的可靠度为R0,拨盘轴的优化设计参数即为它的内外径名义尺寸。
本文的优化设计建模从质量、成本、可靠度方面考虑,把农机零部件的结构可靠度作为约束,设计变量X=[x1,x2]T=[d,D]T,约束条件分为强度约束、刚度约束和结构尺寸限制条件三种,由于拨盘轴的转速不大,这里忽略其转速条件及扭转失稳的情况。
1)强度约束:
式中:T为轴受到扭矩,Wn为抗扭截面模量。
2)刚度约束:
式中:Jp为极惯性矩。
3)结构尺寸限制条件:
优化模型将体积小、质量轻、低材料消耗的要求作为目标函数,问题描述为在满足上述约束条件下,拨盘轴的截面积最小。由于结构可靠性优化将设计参数当做随机变量来处理,进行可靠性建模首先需强度和刚度的概率性约束等价转换为确定型约束形式。根据应力—强度干涉理论[18],以极限应力状态表示状态方程,采用一次二阶矩法对可靠性进行计算。综上所述,拨盘轴可靠性优化设计模型为:
优化求解最后利用自适应粒子群算法对式(9)的可靠性模型迭代寻优,算法主要参数设置为粒子群种群规模为25,迭代次数为200,惯性衰减因子为0.95,随机变异概率为0.25。APSO算法分别计算了可靠度(R0)为0.995 和0.999 时拨盘轴截面积的适应度值,并得到了优化后的内外径名义尺寸。
当可靠度(R0)分别为0.995 和0.999 时,拨盘轴截面积最优值分别为135.815 mm2和139.907 mm2(图4)。为了检验计算结果的精度,运用Monte-Carlo模拟将拨盘轴的优化问题转化为基于正态分布的期望,然后随机抽取1 000 个样本,对这些样本进行重复运算,统计分析落入失效区间的样本数,以失效事件发生频率近似代替失效概率,推导出服从正态分布的设计参数名义值。
在实际工程中Monte-Carlo方法常作为标准解来检验其他方法的准确性,表3 给出了优化计算结果与样本数量为1 000的Monte-Carlo模拟检验结果,运用APSO算法求解的拨盘轴最优截面积同MonteCarlo模拟检验结果相比其相对误差分别为2.53% 和2.40%,可知APSO算法误差较小,有较高的计算精度。图4 适应度曲线可知,APSO算法的收敛速度较快,图中折线反映自适应算子对粒子群寻优过程的影响,使其有一定概率跳出原有搜索位置,有效的保持了粒子群种群的多样性,提升了算法寻找更优值的可能性。
4 结论
本文从质量特性角度着手,将顾客需求与工程技术特性结合,利用质量功能配置、公理设计等工具对顾客需求的模糊要求进行QFD的模糊回归建模,使得农机装备产品设计过程更具指导性。并以水稻摆栽机为例,提取出水稻摆栽机拨爪转动机构拨盘轴的关键质量特性,将其进行可靠性建模,运用随机规划法将可靠性的概率型约束条件转化为确定型约束条件。
运用改进带约束的自适应粒子群算法对水稻摆栽机拨盘轴结构可靠性模型进行求解,分别计算了可靠度为0.995 和0.999 时的结构优化设计参数,并与Monte-Carlo检验比较,算法运算速度较快,效率高,结果精度较高,水稻摆栽机拨爪转动机构拨盘轴的最优截面积相对误差分别为2.53% 和2.40%。实例验证了所提的方法和思路的指导性和可行性。
摘要：质量是现代农机装备市场竞争力的一个重要因素。本文将顾客需求的模糊概念量化并融入农机零部件可靠性设计之中,提出了一种基于关键质量特性的可靠性优化方法。首先,运用模糊回归理论优化质量功能配置和公理设计的集成模型,提取农机产品设计各阶段的关键质量特性;其次,以可靠性设计理论和应力—强度干涉模型为指导,建立基于关键质量特性的农机零部件可靠性优化设计数学模型;最后,运用带约束的自适应粒子群算法对该数学模型进行求解分析。以水稻摆栽机为例,详细分析了提取零部件关键质量特性即拨盘轴设计参数流程,并分别计算了可靠度在0.995和0.999时的优化设计参数,通过Monte-Carlo法对比,其拨盘轴最优截面积相对误差分别为2.53%和2.40%。实验验证了关键质量特性分析在农机零部件可靠性优化设计中的正确性和高效性。
关键零部件 篇10
在常用的内燃机附件传动系统中,普遍采用一条多楔皮带传动来驱动所有附件(包括风扇、水泵、交流发电机、空调压缩机等)的驱动形式。以内燃机曲轴输出的扭矩为动力源,通过各个带轮和与多楔带之间的摩擦力将扭矩传递到各个附件,带动附件运行来保证整机的正常工作。常用的内燃机前端附件传动系统方案如图1所示。
由于多楔带弯曲性能较好,并且可以正、反楔面驱动带轮,因此与传统的V带相比,可减小带轮直径,并增加所驱动附件的数量,在不降低传动功率的前提下节省轮系的布置空间,具有使用成本低、传动比大、使用寿命长、传动平稳等特点[1,2]。
而另一方面,为保证在各个工况下传动系统工作状态良好,减少带与带轮之间的打滑现象,并保证皮带的张紧力始终处于一个合理的范围,需在传动系统中加装能够自动调节张紧力的张紧器。张紧器可以随着皮带在使用过程中逐渐伸长而自动调节张紧力,充分保证驱动轮系的正常运行[3]。
本文中将从附件传动系统中的重要部件——多楔带和机械式自动张紧器入手,对发动机前端附件传动系统部件性能标准的制定进行研究。
1 轮系中各主要零部件的使用性能
1.1 多楔带寿命确定
在发动机附件传动轮系的使用过程中,多楔带的寿命是一个非常重要的指标[4]。本文针对传动系统的设计过程,对其中影响多楔带寿命的各主要参数进行分析。
1.1.1. 轮系布置
由同一条皮带驱动的带轮应尽可能布置在同一平面内,以避免轮系工作时发生偏磨,影响带的寿命。附件的支架必须有足够的刚度和高精度。轮系的平面度应在0.33°以内。
1.1.2. 速度滑移差
多楔带与带轮之间的速度差应不大于1%,否则带与带轮之间的打滑现象会造成皮带过热,易发生早期磨损,降低皮带寿命。
1.1.3. 带轮直径
带轮直径过小,将使皮带的弯曲变形过大,承受过大的压缩和拉伸应力,将会造成皮带过早地产生表面裂纹。而带轮直径过大会使其圆周速度较大,造成皮带所受到的离心力过大,相当于减小了带的张紧力,严重时将造成皮带打滑或引起横滚,使皮带脱离带轮沟槽。
1.1.4 带的张紧力
为使皮带获得合适的预张紧力,一般情况下采用自动张紧器使皮带张紧。自动张紧器通常位于传递功率较大附件的松边上,以降低带的弯曲应力,延长带的使用寿命。
1.2 机械式自动张紧器
张紧器的主要性能参数包括张紧器弹簧刚度和张紧器阻尼。当张紧臂受到力的作用远离平衡位置时,张紧器弹簧为其提供回复扭矩;而张紧器阻尼用来吸收张紧臂振动能量,保持张紧器和轮系的稳定工作。
1.2.1 张紧器弹簧的静态扭矩特性
自动张紧器需在发动机各工况条件下始终为皮带提供一个稳定的张紧力,并要求张紧力在保证皮带不打滑的前提下尽可能的小。这是因为过大的张紧力会对皮带及其他附件的寿命产生影响。在确定设计参数时,选用的张紧器弹簧部件的参数是关键,弹簧扭矩必须随转臂位置的改变而变化。要实现这一目标,弹簧的力学特性必须依照驱动负荷和张紧角度变化来确定。
张紧臂在作准静态往复运动(如张紧臂转速较低)时,张紧器刚度是线性的[5],如图2所示。其中,直线1为张紧器加载过程,即上行程,此时张紧臂被拉伸而远离其静平衡位置;直线3为张紧器卸载过程,即下行程,此时张紧臂从拉伸位置向其静平衡位置移动;直线4和2为张紧臂的最小和最大摆角。直线 1、3 的斜率即为张紧器加载、卸载时的静刚度[6]。
1.2.2 张紧器弹簧的动态扭矩特性
当张紧臂转速较高、摆幅较大时,张紧器加载、卸载时刚度为非线性,此时阻尼对张紧器特性影响明显,同时图2中的直线1、3变为曲线。
工程中常用传递函数计算得到张紧器动刚度和阻尼。张紧器动刚度反映了在一定的激励频率下,张紧器的响应力矩的幅值与张紧臂旋转位移的幅值比[7]。
1.2.3 张紧器的阻尼特性
在进行张紧器设计时,要使得弹簧扭矩随转臂位置的变化而保持理想的阻尼特性,通过弹簧的反作用力来驱动阻尼元件。理想的阻尼特性所起的作用是在皮带紧边的张紧力波动稍有增加的前提下,可大幅度减少松边皮带的波动,从而增加轮系运行的平稳性。
为了确定阻尼设计的参数,本文中在大量试验结果统计的基础上,提出了一个标准指标参数,即平均阻尼率。具体计算过程如下:
上行程阻尼率
下行程阻尼率
平均阻尼率
式中,T上行程为张紧器上行程扭矩;T下行程为张紧器下行程扭矩;T弹簧为张紧器弹簧所产生的扭矩(不考虑摩擦块产生的扭矩)。
2 主要零部件性能试验及结果分析
2.1 多楔带寿命分析及试验研究
2.1.1 多楔带寿命特性的影响因素
多楔带的寿命是轮系设计的重要指标。影响多楔带寿命的因素很多,如图3所示。本文中结合实际中多楔带的疲劳损坏情况后发现:在同等条件下,环境温度、带轮直径和安装张力对多楔带寿命有明显的影响。
2.1.2 疲劳寿命试验方案
选取试验样带,将样带安装在控制箱内的高温疲劳试验机(图4),使样带保持规定的张紧力(表1),按规定的主动轮转速和从动轮吸收功率进行试验。测量试验开始时主动轮和从动轮之间的滑动率。连续运转试验机,直至样带损坏。
滑动率按式(4)计算:
g=(i0-if) /i0×100% (4)
注:张紧力559 N用于三元乙丙橡胶四轮试验
式中,i0为从动轴速比,undefined,其中n0为从动轴初始转速,N0为主动轴初始转速;if 为主动轴速比,undefined,其中nf为从动轴最终转速,Nf为主动轴最终转速。
2.1.3 试验结果分析
2.1.3.1 环境温度
环境温度对带寿命的影响不容忽视。如果带的材料及制造方法均满足要求,那么环境温度的影响相对较大。图5为环境温度与多楔带寿命的关系曲线。由图5可见,随环境温度的增加,多楔带的相对寿命迅速衰减。
2.1.3.2 带轮直径
带轮直径对带的弯曲应力产生的影响如图6所示。其中,D为标准直径。多楔带由于厚度薄,抗弯曲能力特别强,但仍应避免采用过小直径的带轮,特别是背部轮。由图6可见,带轮直径越大,则对称循环的弯曲应力越小,带轮的相对寿命越长。但带轮直径过大,将不利于发动机前端轮系的紧凑布置。
2.1.3.3 安装张力
要保证轮系正常工作,多楔带必须有足够的静态安装张力。适当的静态张力可减小附件轴承的负荷,提高使用寿命。静态张力的确定需考虑到皮带轮转动时产生的离心力的影响。离心力使多楔带沿径向脱离带轮,减小力的传递能力。因此,最合适的静态张力有一个范围,既不能过大,也不能过小,如图7所示。
2.2 张紧器特性及试验研究
2.2.1 张紧器的基本工作性能
张紧器的刚度和阻尼不能通过张紧器的设计参数直接确定,需建立试验平台,通过测试和计算获得。
2.2.1.1 静态扭矩试验测量
在弹簧扭矩测量仪上单独测量弹簧扭转到工作位置时的扭矩,计算出张紧臂在各设定位置处张紧器扭矩平均值;然后利用最小二乘法求得张紧器分别在加载、卸载时的扭矩-转角关系直线,直线的斜率即为所测张紧器在加载/卸载时的静刚度值。
本文中在统计上述大量试验结果的基础上,对张紧器静态时弹簧扭矩输出作出了规定,其公差为弹簧标定扭矩的±10%,如图8和图9所示。其中,α为张紧器未装带时自由状态摆角,β为张紧器安装公称带长后摆角,γ为张紧器摇臂档块装带时所需摆角,Δ为张紧器摆角总行程,ε为张紧器运行范围,s为带最小位置;L为带最大位置,D为发动机带轮直径,EHR为发动机水平基准。
2.2.1.2 动态扭矩试验测量
对常规对称阻尼型张紧器,可通过张紧器扭矩特性曲线的测量,计算其弹簧扭矩值,即可由图10中B点和C点处张紧器的扭矩值求出D点的弹簧扭矩值。由于张紧器在动态时是一个强非线性系统,张紧器的动刚度和阻尼值的大小受激励频率、激励幅值和张紧器预载荷的影响,需要对上述因素进行控制。根据测量结果,利用式(3)计算出平均阻尼率。
机械式自动张紧器动态时由摩擦块输出的阻尼应符合技术文件要求。经过试验结果统计,常规对称阻尼型张紧器(D加载/D卸载=1)的平均阻尼率为20%～60%。
2.2.2 耐久性能
由于张紧器处于开式工作环境中,容易受到粉尘、盐雾等腐蚀,所以耐久性能是一个非常重要的指标。与国外相比,我国自主创新研制了一套高温耐污试验规范,同一个张紧器需要同时进行高温粉尘试验和常温盐雾试验,试验规程简单,可操作性强,但试验强度较高。
2.2.2.1 高温粉尘试验
图11为用于单个张紧器带轮在转动和摆动状况下进行耐久试验的示例。其中,一个轮子应偏心以获得期望的张紧器摇臂运行峰-峰值。
为了模拟高温粉尘环境,在上述多楔带驱动试验箱内充满氧化铝粉尘,控制温度为(100±5)℃。每隔24 h观察一次并检查零件噪声。试验共进行150 h,分别从第0 h、75 h和第150 h测量张紧器轴衬、摩擦块、弹簧和任何可塑性零件的基本性能。
试验时,张紧器摇臂的摆幅为5°,摆动频率为27.7 Hz,或由供需双方按使用要求共同商定。
2.2.2.2 常温盐雾试验
为了模拟常温盐雾环境,在多楔带驱动试验箱内(图11)每24 h连续8 h喷射含5%盐的盐雾水,每8 h喷射20 ml。根据ASTM B117-95的规定,将已经完成高温耐久试验的张紧器放置在常温盐雾箱内。每隔24 h观察一次并检查零件噪声。在第0 h、第75 h和第150 h时测量张紧器轴衬、摩擦块、弹簧和任何易磨损和/或腐蚀零件的基本性能。
2.2.3 试验结果统计及耐久性试验标准
统计大量试验结果,制定出适合常规机械式自动张紧器的耐久性指标标准[8]:(1)耐久试验前后噪声应在同一个水平,(2)耐久试验前后轴承座高度的偏移量不得超过0.80 mm,(3)耐久试验前后轴承座倾角的变化量不得超过0.5°,(4)耐久试验前后弹簧扭矩的变化不得超过±15%,(5)耐久试验前后摩擦块阻尼应保持在设计规定的最小和最大限值范围内。
3 性能标准在实际检验规则中的应用
3.1 检验规则
发动机附件传动系统主要零部件的检验规则分为型式检验、出厂检验和抽样检验3种。3种检验的具体应用情况见表2。
3.2 检验项目
上述试验中多楔带和张紧器的性能标准在实际检验的应用见表3。其中,抽样标准按照GB/T 2828.1进行抽样检测,各检测项目应该符合各自的技术条件。
4 结论
(1)分析了环境温度、带轮直径和安装张力三因素对于多楔带寿命的影响趋势,并设计了相应的试验方案进行验证。制定了多楔带疲劳寿命指标的标准,以及多楔带寿命测试试验的试验标准。
注:√为必检项目,×为免检项目,▽为选检项目。
(2)对机械式自动张紧器的静态和动态扭矩特性进行分析,提出用于评价其动态扭矩特性的指标——平均阻尼率,并根据试验规定了适宜的平均阻尼率的限值为20%～60%。自主研发了一套高温耐污试验规范,并制定出适合常规机械式自动张紧器的耐久性试验标准。
(3)制定了多楔带和自动张紧器的检验标准和技术条件,该规则适用于零部件的型式检验、出厂检验和抽样检验,并具有代表性和切实可行性。
参考文献
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[7]王红云.单根多楔带附件驱动系统动态特性建模与仿真技术的研究[D].广州:华南理工大学,2010.
关键零部件 篇11
关键词：关键功能部件；可抗性；数控机床；作用
前言
随着我国科技与企业的不断发展，极大地促进了我国国民经济的稳步上升，基于这种趋势，对于关键功能部件管理又有了新的定义，令其变成不仅是所有管理机制内在有机联系的核心，更是影响和决定着其他管理类型发展的主要因素。但由于我国目前的数控机床项目技术发展较快，关键功能部件管理的革新难以跟上时代变化的步伐，导致对于关键功能部件管理主要概念理解的空白化和偏解化，也因此牵制了数控机床项目技术的规划。本文通过对关键功能部件管理在数控机床可靠性评估中的作用进行讨论，以期在解决数控机床可靠性评估方面的问题时提供相应的帮助，进一步促进企业乃至国家的长久发展。
1.关键功能部件管理在数控机床可靠性评估中的重要意义
数控机床产业是为国防军提供基础装备和装备制造业的战略产业，在装备制造业中占有着相当重要的地位，目前的世界综合制造实力竞争中，数控机床的性能水平的高低以及数控机床的拥有量成为了最主要的竞争项目之一，它的发展水平对一个国家乃至民族来说，为国民经济的发展以及国家安全的稳定都有着一定的现实意义，其作为新时代下的制造业主流加工设备，已经深程度的影响到了国家机械工业的综合竞争力[1]。
由于我国的数控机床产业链条到目前来说还并不是很完善，对于其关键功能部件的制造技术水平还比较低，并且精度保持性以及性能可靠性还不够高，而关键功能部件的行业企业规模普遍较小，在技术设备与生产上力量还比较薄弱，这就导致了产品的可靠性难以提高，进而影响到了数控机床评估的可靠性。
2.关键功能部件管理在数控机床可靠性评估中的作用
与关键功能部件管理在数控机床可靠性评估中的重要意义相比，关键功能部件管理在数控机床可靠性评估中的作用又有着不同之处，其主要表现在以下三点：
2.1关键功能部件的合理化管理可以有效地确定可靠性指标
关键部件的合理化管理对于数控机床可靠性指标的确定有着相当重要的影响，在国内，目前还没有建立起数控机床评价可靠性指标的体系，主要表现在没有明确的给出针对产品的相关可靠性定义。只有设立关键功能部件的可靠性指标，才能够实现数控机床评估的可靠性，为此必须建立起科学完整的可靠性指标确立方法以及指标体系[2]。
2.2关键功能部件管理能够完善数控机床可靠性评估系统
在进行数控机床可靠性评估的时候，需要对关键功能部件进行调查，在这一过程中，就显示出了科学合理关键部件管理的重要性了，只有对这些关键功能部件进行合理的统计以及计算，才能够将实际的数据传达到数控机床的可靠性评估系统中，进而完善数控机床可靠性评估系统。
2.3合理的关键功能部件管理能够减少数控机床可靠性评估的误差
由于关键功能部件管理的系统化以及规范化，能够完全呈现出实际数控机床工作运行的证实情况，这就减少数控机床可靠性评估的误差。
3.关键功能部件管理的发展前景
现今，我国关键功能部件管理体制正处于新旧交替的中间地带，主要有两个较为明显的特点。第一点，不同的数控机床企业体制的发展，标志着关键功能部件管理的基础初步形成以及自主化程度的提高，其运行体制的特点是在新时代的首要条件下作为运行主体的政府仍然起着较为重要的指导和管理的作用，虽然数控机床相关的各个企业得到了较为长足的发展，但由于关键功能部件管理手段的不够合理以及管理权限的不够明确，加之这些企业及机构之间缺乏横向的合作与联系，使得在运行中的某些程度上表现出自我发展的无序性，特别是在较大型的数控机床产业上，不得不依靠于政府相关部门的技术支持与管理帮助，以管理客体的方式存在于基层企业数控机床管理体系中，在某些程度上极大地限制了我国数控机床产业中关键功能部件管理方面的发展[3]。第二点，在建国后的长期计划经济体制为背景的前提下，形成了政府包办数控机床关键功能部件管理的做法和单位制的关键功能部件管理形式，依然以较大的惯性影响着整个关键功能部件管理体系；但现今我国已经意识到这个问题的严重性，并且采取了相应的措施，这就使得数控机床关键功能部件管理具有更加良好的发展前景。
4.结论
关键功能部件的管理是现今数控机床最重要的依据，其实现了理论与实际的和谐统一。坚持合理科学的关键功能部件管理模式，把使用和培养具有综合素质的人作为整个管理活动的中心，并在现实实践中，将相关管理人员的综合素质进行全面的提高使得关键性功能部件管理模式得到进一步完善，进而有效的提高数控机床可靠性评估的准确率以及合理性，实现工业企业数控机床可靠性评估和企业管理机构的的二者和谐统一，对于全面推进企业的管理工作发展都有着重要的实际意义和理论意义，为我国工业方面的发展打开了一个良好的开端。
参考文献：
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[2]赵仲琪.关于高档数控机床关键功能部件可靠性技术研究的探讨[J].陕西省机械工程学会，2010（3）：123-126.
关键零部件 篇12
目前, 关于荧光磁粉探伤紫外线辐照度和非荧光磁粉探伤白光照度问题, 国内外意见基本一致。如:美国ASTME709《磁粉检测实施方法》规定:白光强度控制试验, 非荧光磁粉检测法的白光强度应定期复查, 保证被检零件表面具有由检测人员确定的合适白光;紫外线强度控制试验, 当采用合适的紫外线辐照计测量时, 被检表面处紫外线强度应不低于800 μW/cm2。日本JISG0565《钢铁材料的磁粉探伤检验方法》规定:照射在探伤面上的紫外线强度, 原则上应大于300 μW/cm2。英国BS6072规定:非荧光磁粉探伤时, 被检区域应使用不少于500 Lx的日光或人工照明;荧光磁粉探伤时, 被检区应被遮暗, 周围的白光亮度不大于10 Lx, 被检表面上的紫外线强度不小于800 μW/cm2。 ISO6933标准规定:非荧光磁粉探伤时, 被检区域, 白光强度应不小于500 Lx;被检区域表面上的紫外线强度不小于500 μW/cm2。 GB/T9444《铸钢件磁粉探伤及质量评级方法》规定:非荧光磁粉探伤时, 在可见光下观察, 检验表面可见光的照度应不少于500 Lx;荧光磁粉探伤时, 必须在紫外线灯下观察, 检验表面上的紫外线辐射照度不小于800μW/cm2。
从上述国内外相关标准可以看出, 各国对白光照度、紫外线辐照度的规定基本一致, 可以归纳为以下几点:
(1) 荧光磁粉探伤时, 有无暗室没有明确规定;
(2) 采用荧光磁粉探伤时, 被检区域表面紫外线的辐照度最高要求是不低于800 μW/cm2, 最低甚至是可以大于300 μW/cm2, 而周围白光强度大多数未作规定;采用非荧光磁粉探伤时, 被检区域表面的白光照度应不小于500 Lx。
(3) 国外对白光照度和紫外线辐照度之所以规定较低, 一方面认为所规定的照度值能满足探伤观察的要求, 另一方面, 白光照度和紫外线辐照度太高对操作人员的眼睛和皮肤伤害较大, 从环保及人体健康角度考虑, 白光照度和紫外线辐照度不能过高。
综上所述, 充分考虑到国内生产厂家的荧光磁粉亮度普遍低于国外荧光磁粉的现状, 在制定摇枕、侧架铸钢件磁粉探伤标准时, 适当提高荧光磁粉探伤紫外线辐照度和非荧光磁粉探伤时的白光照度是非常必要的。
根据以往的试验、实际检测及调研认为, 目前在全路各生产企业磁粉探伤现场, 只要阳光不直射探伤工件, 使用国外进口便携式聚光型紫外线灯, 其辐照度都能满足荧光磁粉的探伤要求;非荧光磁粉探伤时, 只要加装手持灯, 白光照度也能够满足探伤的要求。
8 轮对磁粉探伤问题
(1) 轴颈卸荷槽部位的除油、除锈问题。轴颈卸荷槽部位的除油、除锈质量对该部位磁粉探伤非常重要, 除油、除锈达不到要求, 一方面导致表面张力增大, 磁悬液不能够充分润湿工件表面, 也就很难形成磁粉聚集;另一方面有油和锈时, 容易遮盖缺陷, 缺陷难以被发现。
(2) 轮对探伤磁化问题。目前, 轮对磁粉探伤, 全路几乎都是采用自动探伤。自动探伤效率较高, 但也有一些风险和隐患, 尤其是轴颈卸荷槽部位除油、除锈质量不高时, 问题更加突出。如果卸荷槽部位有一裂纹, 该轴卸荷槽部位除油、除锈质量不好, 自动探伤时, 该裂纹部位又位于轴的下表面, 这时就很难甚至无法形成磁痕, 必然会漏探。
(3) 探伤观察问题。目前, 轮对探伤采用自动磁化, 滚动观察, 而观察部位又较多 (包括两端轴颈、两端卸荷槽、两端防尘座及中央部) , 观察距离较长, 探伤人员注意力稍加分散, 就容易漏观察。
9 几点建议
(1) 对于类似摇枕、侧架、车钩这种形状复杂、异形的工件, 采用经验公式计算法来确定磁化规范是极不合适的。磁化规范的制定及探伤灵敏度的评价, 应使用磁场测试仪器检测摇枕和侧架A、B部位等探伤区域的磁场强度, 试片只作为磁化方向和磁悬液综合显示的一种辅助评价手段。
(2) 磁悬液现场配制不确定因素较多, 有时难以保证其配制质量。调研过程中发现, 有的单位的做法值得推广:一是直接从探伤材料生产单位购买配制好的磁悬液;二是组织专人统一配制、统一检测, 然后下发统一使用;三是直接购买专用载液, 探伤人员配制时只需添加适量磁粉即可。
(3) 现场摇枕、侧架、车钩等铸钢件表面粗糙, 加之型腔复杂, 内腔杂质、表面灰尘较多, 磁粉流失量较大, 且磁悬液容易污染。因此, 应根据探伤任务量适时更换磁悬液。对于任务量较多的单位, 建议3天更换一次, 其他单位也应缩短更换周期, 每周至少全部更换磁悬液一次。
(4) 为了提高磁粉探伤的准确率和可靠性, 同时不探伤人员的眼睛、皮肤, 根据试验结果, 建议非荧光磁粉探伤时, 工件表面白光照度应以不低于1 000 Lx为宜;荧光磁粉探伤时, 在无阳光直射的条件下, 工件表面紫外线辐照度应以1 000 μW/cm2为宜。
(5) 加强轴颈、卸荷槽部位除油、除锈, 确保卸荷槽磁粉探伤质量。对自动除油、除锈达不到要求者, 一方面加强设备管理及维修, 另一方面加强手工除油、除锈。另外, 每天对需探伤的轮轴轴颈、卸荷槽部位进行水断试验, 对除油、除锈质量达不到探伤要求及水断试验不合格的轮轴, 需采用清洗剂进行手工清洗, 否则, 一律不得进行探伤。
(6) 严格轮轴荧光磁粉探伤工艺, 杜绝冷切事故隐患。轮对荧光磁粉探伤一律采用手动至少二次磁化工艺, 即每转动180°磁化一次, 并且需做好每次磁化的分隔标识。
(7) 提高探伤人员的业务素质。探伤工作技术要求高, 为确保探伤质量, 新进探伤人员必须是经探伤工艺归口部门资格审查和考核的合格者。