工艺装备（精选10篇）
工艺装备 篇1
汽车车身制造包括冲压、焊接、涂装、总装四大工艺, 是汽车制造的核心环节, 代表着汽车制造的技术水平。即将于2013年8月20-22日在上海新国际博览中心举办的AMTS 2013上海国际汽车制造技术与装备及材料展览会, 专门针对四大工艺设立车身工艺与装备展区, 展区位于E1馆, 规模将超8, 000平方米, 吸引了柯马、KUKA、西门子、ITW、NACHI、奥特博格、明珞、哲成、巨一、晓奥享荣、中汽工程、东风设计院、诺信、九院、悠佩、大福、荣森海姆、法勒、科尼、德马格等知名企业, 盛装亮相本展区, 展示创新的车身制造工程解决方案。
作为汽车制造装备行业的高端交流平台, AMTS上海国际汽车制造技术与装备及材料展览会一直致力于为汽车制造行业产业革新和技术进步服务, 展会自2004年举办至今已成功举办8届, 展出面积、展品内容不断扩大, 专业观众成倍增加, 成为汽车制造技术领域世界创新、亚洲第一的国际性专业展会。
据主办方介绍, 展会同期还将举办第二届车身先进制造技术发展论坛, 本届论坛关注的焦点包括车身焊装车间先进管理理念与系统建设分享、车身焊装车间柔性化工艺及技术发展、新的焊接工艺及新设备升级。上届论坛吸引了华晨宝马、北京奔驰、奇瑞汽车、美国通用、上汽通用、上海大众、上海通用五菱、上汽乘用车、华晨汽车、江淮汽车、广汽丰田等31家整车厂, COMAU、爱达克、KUKA、四院、重庆同乘、二院、ABB、FANUC、MOTOMAN、广州名络等系统集成商, 及SOMMER、宝钢阿赛洛、华工、SMC、SEW、大族激光等装备供应商共189人出席, 赢得了业界的广泛赞誉。在上届论坛成功举办的基础上, 本届论坛规模将增至300人, 届时, 来自整车、零部件企业、工程设计院、技术专家等汽车行业人士将齐聚一堂, 与汽车制造装备供应商直面交流, 探讨行业热点话题, 解疑答惑, 切磋技术。
我国汽车产业将迎来历史上持续时间最长的高增长期, 今后20年汽车产业链将是我国最有发展潜力的产业群。AMTS2013上海国际汽车装备展一如既往, 为业界打造交流平台, 创造更多机遇。
工艺装备 篇2
2、因为在焊接过程或使用中，焊接区要发生许多有别于母材的变化。除组织和性能变化外，还存在焊接缺陷，焊接残余应力和应力集中等不利因素。
3、缝金属：焊缝金属由熔化的母材和填充材料组成。焊接时，焊缝金属由高温液态冷却至常温固态，要经过从液相转为固相的一次结晶过程和在固相焊缝金属中进行的同素异构转变的二次结晶过程。
4、缝金属具有如下特点：⑴存在铸造缺陷⑵焊缝中的夹杂⑶焊缝中的偏析⑷焊缝中的杂质元素硫和磷⑸焊缝金属的力学性能
5、热影响区 ①过热区（粗晶粒区）过热区的温度范围是处在固相线以下至1100℃左右。当加热到1100℃以上时，奥氏体晶粒即开始剧烈长大，尤其在1300℃以上，晶粒十分粗大，冷却后即获得晶粒粗大的过热组织。晶粒度都在1～2级左右。在气焊和电渣焊的情况下，甚至会得到“魏氏组织”。魏氏组织是一种过热组织，其特点为铁素体沿晶界分布，并呈针状插入珠光体内，使钢的塑性和韧性都大大降低（通常要降低20～30%）。因此，焊接刚度较大的结构时，常在过热区发生裂纹。
②正火区 又称细晶区或相变重结晶区，对于低碳钢该区约为900～1100℃。加热到该温度区域时，铁素体和珠光体全部变成奥氏体，由于晶粒来及长大，故冷却后得到均匀、细小的铁素体和珠光体，相当于正火热处理。该区强度高，塑性、韧性也好，一般认为是焊接接头中综合机械性能最好的区域。
③部分相变区 在AC1～AC3之间，又称不完全重结晶区。加热时母材中的珠光体和部分铁素体转变成细小的奥氏体，但有部分铁素体不发生转变，在高温下其晶粒变得粗大。冷却后，细小的奥氏体转变成细珠光体和铁素体，加上未转变而晶粒变粗大的铁素体，该区晶粒大小极不均匀，所以机械性能不好，强度有所下降。
④再结晶区 只有焊前经冷塑性变形加工而发生加工硬化的焊件才存在。焊接时破碎的晶粒加热到400℃～AC1之间发生再结晶，晶粒复原、强度稍有下降、塑性回升，性能略有改善，总的来说该区域的机械性能变化不大。
6、接接头中的裂纹
1）焊接热裂纹2）焊接冷裂纹3）再热裂纹4）层状撕裂
7、焊接变形①纵向收缩引起的构件纵向弯曲变形。②横纵向收缩引起的构件纵向弯曲形③横向收缩引起的角变形或挠曲变形
8、采取适当的工艺措施①正确地选择焊接方法和焊接规范 ②反变形法③刚性固定法④正确地确定装配焊接次序
9、断裂的性质和产生原因，焊接结构主要有延性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和应力腐蚀断裂等形态。
10、变形的矫正如果采取了各种措施后仍然存在超标焊接变形，就必须进行矫正。常用的方法是机械压力来矫正和火焰加热矫正法。
11、焊接方法：1）手工电弧焊2）埋弧自动焊3）气体保护焊4）电渣焊
12、常见的焊接缺陷有咬边、凹陷、焊瘤、气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未熔合等。通常按缺陷在焊缝中的位置不同，分为外部缺陷和内部缺陷两大类。
外部缺陷有表面裂纹、表面气孔、咬边、凹陷、满溢、焊瘤、孤坑等，这些缺陷主要与焊接工艺和操作技术水平有关。还有些是外观形状和尺寸不合要求的外部缺陷，如错边、角变形和余高过高等。
内部缺陷常见的有各种裂纹、未熔合、未焊透、气孔、夹渣和夹钨等
12、特别提出的是，目前超声波还不能用于奥氏体不锈钢铸件与焊缝，以及黄铜和镍基合金的探伤。这首先是因为这类材料的铸态晶粒粗大，晶粒间易产生反射杂波；同时声波在粗晶界传播衰减大，以至难以把缺陷波与杂波分辩出来。
13、体不锈钢具有较好的综合力学性能，便于压力加工和焊接，焊接中无淬硬和冷裂现象。与其它类型钢相比，奥氏体不锈钢还具有下列特点，焊接时应予注意： 1）电阻率高，约为碳钢的5倍，故焊条易发红； 2）导热系数小，仅为碳钢的1/3。
3）线胀系数大，轻碳钢大40%以上，故焊接时易变形。
14、常采用的晶界腐蚀控制措施有：1）减少含碳量2）加入强碳化物形成元素3）采用小线能量焊接4）进行热处理
15、焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。
16、过程设备制造中最常用的焊接材料为手工电弧焊焊条、自动焊焊丝及焊剂。
17、氢对焊缝金属的不利影响如下：①形成气孔②形成白点③引起氢脆性④形成冷裂纹 由于氢的上述有害作用，应当尽量减少焊缝金属中的含氢量。控制氢的主要措施是：
①限制焊缝金属中的含氢量。除了通过烘陪去掉焊条、焊剂中吸附的水分外，在制造焊接材料过程中，应尽量排除各种原材料中的结晶水。②清除焊件及焊丝表面的杂质。③在焊接材料中加入氟化钙等物质，使之与氢生成不溶于钢液的稳定化合物氟化氢，以降低焊缝中含氢量。
④采用合理的焊接规范。⑤焊后进行消氢处理。① 焊条的储存方法：
18、焊条必须分类、分牌号存放,避兔混乱。2)焊条必须存放在通风良好、干燥的地方。3)焊条需垫高0.3米以上分别堆放,保证上下左右通风。4)焊条堆放距墙应大于0.3米,以兔受潮变质。5)低氢型焊条最好存放在专用仓库,库内保持一定的温度和湿度。
19、焊剂的作用①保证电弧稳定燃烧。②保证焊缝金属得到所需的化学成分和性能。③保证有较强的抗气孔能力，对铁锈，油污，水分等引起气孔的敏感性小。④焊接时放出的有害气体少。⑤焊剂熔化后粘度，流动性适中，能获得良好的焊缝成型。⑥焊剂应有一定的颗粒度和强度，以便多次使用。
20、药皮的作用：1）保护2）稳弧3）脱氧4）渗金属5）提高生产力（必考）
21、热影响区：过热相晶去2）正火区3）粗细晶区4）再结晶区5）兰脆区 22焊接区：包括焊缝金属，熔化区和热影响区。
23、焊缝区：焊缝及其邻近的区域。
23、熔融区：焊接接头焊接向母材热影响区过度的区域。
24、热影响区：焊接过程中受焊接热循环作用，组织和性能发生变化的木材区域。
25、焊接接头：由焊接区及部分母材组成。
26、工件接负级反接，工件加热较多。
27、按照热处理状态，普通低合金钢分为热轧、正火和调质钢三类。普低钢焊接中可能出现的问题，归纳起来主要有以下几点：
①焊缝金属中的热裂纹 普低钢由于含碳量低，且都含有对防热裂纹有利的Mn，故这类钢的热裂倾向均较小，一般不会产生热裂纹。
②粗晶区脆化 在热影响区被加热至1100℃以上的粗晶区，是焊接接头的薄弱区。尤其在焊接线能量过大时，粗晶区将因晶粒过余粗大或出现魏氏组织等而韧性降低；若焊接线能量过小，粗品区中的马氏体比例增大也会使韧性降低，对于含碳量较高的热轧钢尤其明显。③冷裂纹 主要产生于热影响区，在碳当量高和板厚大时，冷裂纹倾向也大。此时需要采取降低扩散氢含量、预热和后热等措施防止冷裂纹的产生。
④再热裂纹 16MnR等热轧钢无再热裂纹倾向，但其它含Mo、V、Nb、Ti等元素的正火或调质钢，则有再热裂纹倾向。其中V的影响最大，同时含V、Mo时更为严重。这类钢在焊后热处理时应避开在再热裂纹敏感温度范围内加热。
普低钢的焊接工艺要点①手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气体保护焊和电渣焊等均适用于普低钢的焊接。其中电渣焊，适用于热轧或正火钢30mm以上厚板焊接，且焊后必须进行正火处理，以细化晶粒，提高性能。②焊条按等强度原则选择，大多使用碱性低氢焊条并充分烘干，焊前将坡口清理干净，采用短弧焊。目的在于减少氢的来源。③采取适当的焊接规范以控制焊接冷却速度。既要防止因焊接规范过小，冷却速度大，增加热影响区淬硬的倾向；也要防止因焊接规范过大，冷却速度缓慢，使高温停留时间过长，晶粒严重长大。因此，对于有过热倾向而又有一定淬硬性的钢，可以用线能量小的规范，以减少高温停留时间，同时采用预热来减少过热区的淬硬性。④焊前预热和焊后低温消氢处理相配合，防止强度级别较高的低合金钢产生冷裂纹。⑤尽量减小结构的刚性和装配应力。禁止强力组装，并采用合理的焊接顺序。⑥15MnVNR、18MnMbNbR等较高强度正火钢，焊后必须进行消除应力热处理，以减小焊接缝残余应力和改善组织。而其它钢种是否需焊后热处理，可按图样要求确定。⑦正火和调质钢均存在热影响区淬硬和冷裂倾向，但二者在工艺措施上却有所不同；正火钢采用的线能量较大，预热温度较高；而调质钢采用的线能量和预热温度均相对较低，目的是保证调质钢具有足够的冷却速度，以便形成低碳马氏体。另外，调质钢的焊后热处理温度必须低于调质时的回火温度。
28、按照组织，耐热钢可分为珠光体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢等。这类钢除具有较好的抗氧化性和热强性外，还具有良好的抗硫和抗氢腐蚀性能。1）珠光体耐热钢的焊接性
低合金珠光体耐热钢，通常以正火态供货和使用，其焊接性类似于普低钢中的低碳调质钢。焊接中主要存在淬硬、冷裂、再热裂和回火软区化等问题，其焊接性较差。①热影响区熔合线附近的淬硬、冷裂和AC1附近的软化这类钢中均含有Cr、M0等提高淬硬性的元素，尤其M0的作用比Cr大50倍。②再热裂纹 这类钢中的主添加元素Cr和M0，均为再热裂纹敏感性元素，V对再热裂纹更敏感。③回火脆性 Cr-M0耐热钢在350～500℃温度下长期运行，其焊接接头会产生回火脆性。
2）珠光体耐热钢的焊接工艺要点
工艺装备 篇3
【摘 要】为了更好地培养工艺装备设计的应用型人才，用项目引领课程内容，按照项目的工作过程，以“5W1H”组织教学，在“茶馆式”分组讨论、“无纸化”设计、过程性考核等教学改革措施下，让学生置身于真实的职业氛围中主动探索和尝试，实现了“开发型”“设计型”教学，提高了学生的综合职业能力和社会能力。
【关键词】《工艺装备设计》课程 项目法教学改革 5W1H 措施
工艺装备已成为机械制造业技术改造和技术更新的核心内容，加速培养掌握工艺装备设计的应用型人才已成为当务之急。但《工艺装备设计》课程内容抽象，涉及的知识点多，对于理解能力稍微欠缺的高职学生而言，掌握起来有相当的难度，有的学生往往需要设计2～3个轮回才能稍微入门，严重地影响了学生的学习积极性。因此，需要积极探索适合于高职学生学习《工艺装备设计》课程的教学模式。
项目法教学是当前较为先进的职业教育教学方法，即师生通过共同实施一个个完整的项目而进行的教学活动。在教学过程中，学生通过完成项目任务，既可以掌握相关的理论和方法，又能养成独立解决问题的能力，同时还可以激发学习兴趣，使课程教学在师生共同研究、讨论和完成任务的过程中实现教学目标。
一、用项目引领课程内容
《工艺装备设计》课程用项目为中心组织课程内容，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力，围绕工艺装备设计的能力培养，工学结合，积极营造职业情景，以企业中的实际工作任务为案例和载体，贯穿专用装备设计的主线，实现教、学、做一体化。
（一）进行“链条式”项目设计
项目的设计要考虑到学生具备的知识和接受能力，考虑到与岗位实际工作的结合程度以及所涉及知识的全面性。《工艺装备设计》课程用八个大项目引领通用夹具、常用刀具、常用量具的选用；引领工件的定位、夹紧、切削设计；引领专用夹具设计及专用零件加工工艺装备设计。在项目训练中，所有的项目都是环环相扣的，一个项目的完成程度直接影响下个项目的开展。一个大项目按工作过程分解为若干小项目，课程教学围绕小项目展开，形成项目化教学。合理设计教学的项目是项目法教学成功的关键。
（二）按照项目的工作过程引领教学
按照项目的工作过程引领教学，实现知识体系按工作体系的重构。如在完成简单通用夹具设计这个项目时：上课首先给出工件图纸，进行图纸分析，得到加工目标；通过提问芯轴有什么用途引导大家拟定通用夹具类型——芯轴；通过多媒体课件动画演示各种芯轴，选定设计最简单的芯轴——无夹紧装置的锥度芯轴；通过分析芯轴的最大和最小轴径、与工件的定位、夹紧、间隙等问题，介绍设计锥度芯轴所需要的公式尺等知识；然后指导学生设计、计算、查表、制图。
（三）实现开发型、设计型教学
把实际设计问题直接摆在学生面前，如何设计也就成了自然而然的课题，学生的学习思维就有了明确的目标性，认知过程也就获得了内在的积极性与主动性，把以课堂讲解为中心转变为以实际设计为中心。待到一个实际设计完成后，这一设计过程中的一切有关知识和细节都被融入其中，实现开发型、设计型教学，学生的学习质量自然就高。
二、用“5W1H”组织教学
“5W1H”为人们提供了科学的工作方法，广泛应用于企业管理、生产生活、教学科研等方面，这种方法极大地方便了人们的工作和生活，并能使工作有效地进行，从而提高效率。教学按“5W1H”改革，确定每一个工作项目的“5W1H”：为什么设计（Why）、设计什么（What）、何时设计（When）、哪里设计（Where）、谁设计（Who）、如何设计（How）。
（一）为什么设计（Why）。如：为什么非设计专用夹具不可？能不能选用通用夹具？为什么要设计成这个形状？为什么采用这个技术参数？
（二）设计什么（What）。如：设计什么类型的工艺装备？设计什么机床上用的工艺装备？设计什么样的刀具？设计什么检验方式？
（三）何时设计（When）。如：把后面的设计提到前面行不行？能不能在设计后验算？公差值达到多少才可以设计？
（四）哪里设计（Where）。如：在哪里设计？为什么偏偏要在机房这里设计？是在课堂里画图还是课后宿舍里设计？
（五）谁设计（Who）。如：刀具，或量具，或定位元件，或对刀元件，或导向元件，由谁设计？如何安排、分配组员？为什么要让他设计分度装置？如果他最擅长电脑软件，但计算粗心，是不是安排他画图？
（六）如何设计（How）。我们是怎样设计的？为什么用这种方法来设计？有没有别的方法可以设计？到底应该怎么设计？有时候设计方法一改，全局就会改变。
三、教学改革措施
以工学结合为平台，以课程建设为根本，以项目为驱动，以典型零件为载体，按工作体系设计课程并选择教学内容，实现知识体系按工作体系的重构，实现开发型、设计型教学。
（一）改革学习环境——模拟工作氛围
通过一项项工作任务，模拟工艺装备设计工作的场景，让学生不仅置身于学习环境中，更置身于职业氛围中，在校期间就已经开始涉足、熟悉真实职业岗位的典型工作任务是怎样被完成的，从而实现毕业生与就业岗位的无缝对接。
（二）改革学习方式——让学生主动学习
师生共同实施一个完整项目的学习、研究过程中，学生会积极主动地去探索、尝试，改变学生被动接受的学习方式。从信息的搜集、计划的制订、方案的选择、目标的实施、信息的反馈到成果的评价，学生参与整个过程的每个环节，成为学习活动中的主人。
（三）改革学习方法——“茶馆式”分组讨论法
首先分组，同一小组的学生坐在一起，教师在布置设计任务后，学生分组讨论——“茶馆式”分组讨论法，并分别上讲台阐述本小组讨论的设计方案，教师对各组的结构、方案进行比较和评估，指出各自的优缺点，充分利用学生的好胜心理调动学生的主观能动性，让学生在辨析中得到较好的设计方案。
（四）改革教学设计——“链条式”项目
《工艺装备设计》的项目训练中，一个大项目按工作过程分解为若干小项目，所有的项目都是环环相扣的，一个项目的完成程度直接影响下个项目的开展，构建了递进式、知识点内在逻辑联系紧密的课程体系。
（五）改革训练方法——“无纸化”设计法
让学生的工艺装备设计过程大部分采用三维软件，如ProE软件、CAWCAM/CAE软件或UG软件等，让学生在软件中客观地看到自己的设计结果，知道自己设计方案的优缺点，让学生在“学中做，做中学”。而且工艺装备的元件制作、装配、误差的计算、影响工艺装备精度的因素等各方面的知识都变得非常直观。三维软件具有建模、虚拟装配等功能，降低了学习的难度，提高了授课效率。最后还可利用其NC模块模拟加工使用过程，验证其设计工艺装备的实用性。
（六）改革考核评价方法——过程性考核
废除传统的一考定乾坤的课程考核和评价的模式，积极探索以学生为中心、切实提高学生就业能力的考核评价方法。实行多元、动态发展的过程性考核，在学习过程中时刻检验学生的接受掌握情况，用“平时设计作业+阶段设计考核+期末综合考核”的模块化分级积分，层层考核，层层监控，加大了课程全程质量监控力度，考核结果基本能够反映学生学习后真正的设计应用能力。工艺装备设计的结果不是唯一的，而是多样化的，所以对学生的学习评价和解决问题方案的标准并不是“对”与“错”，而是“好”与“更好”。如让学生建立自己的课程学习档案，一步一步地收集检查他们每一个设计取得进步和结果的时候，也在主动地建构知识、解决问题，并对自己的进步做出积极的评定，使学生成为评价的主人，端正学习态度，对自己的发展负责。
（七）培养学生的“四性”
激活学生的主动性是教师的重要工作，学生主动积极地学习是获取知识的来源和动力；培养学生的灵活性，教师要引导学生克服习惯性心理，从多角度、多方面启发学生的设计意识；培养学生的综合性，积极结合生产实际综合选择工作项目，结合多门学科知识进行学生综合应用能力的培养，使学生的知识有机结合和整体化；培养学生的独特性，学生因性格兴趣、成长环境、知识积累、学习程度等差异，设计的工艺装备也会不同，教师对那些有自己想法和创新的设计应给予特别的赞扬。
四、结语
当然，《工艺装备设计》课程教师不仅要系统地掌握机械设计与制造知识，具有工艺装备设计工程实际的背景，具备复杂工件加工工艺和工艺装备设计及加工工艺编制等技能，还要掌握一定的教学方法与艺术。教师只有具备了相应的内涵，才能在学生自主探究、设计和模拟操作中随时回答学生提出的问题，及时解决他们遇到的困难；教师只有掌握一定的教学方法与艺术，才能有效地培养学生的兴趣和提高教学质量，才能在探索、解决问题的过程中向学生展示自己的认识过程，以引导学生积极探索与尝试，共同完成教学任务。
对于高职院校的学生来说，学习成果的精髓不是知识的积累，而是职业能力的提高。职业能力的形成不仅是靠教师的教，更重要的是在亲自参与职业实践中形成的。在《工艺装备设计》课程项目法教学改革中，师生共同参与一个个完整项目的学习、研究过程，从信息的搜集、计划的制订、方案的选择、目标的实施、信息的反馈到成果的评价，学生会积极主动地去探索、尝试，成为学习活动的主人。在教师的引导下，学生在小组中分工合作、共同努力来完成工作任务，培养了学生团队协作、交流沟通等综合职业能力和社会能力。这样，学生在校学习期间就已经置身于真实的职业氛围和环境之中，熟悉了真实职业岗位的典型工作任务是怎样被完成的，将会实现毕业生与就业岗位的无缝对接。
【参考文献】
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货车前轴加工工艺及装备 篇4
柔性化生产和精益化制造已成为汽车零部件制造业追求的理念, 高质量、高效率和低成本运行的生产制造系统成为汽车零部件企业的迫切期望。基于柔性制造技术理念, 以“突破传统和创新流程”为目的, 我公司策划了全新的中重型载货车前轴加工流程和制造工艺, 与设备供应商一起, 结合当今成熟的CNC技术, 设计制造了专用、组合机床, 开发并实现了中重型载货车前轴加工线的应用。
前轴的特点及典型加工流程
1. 前轴的特点
前轴是汽车上的重要保安件, 其形状复杂, 承受多向负荷, 特别是冲击负荷。尤其是在汽车下坡急刹车时, 前轴将承受汽车负荷的2/3, 其强度、刚度及疲劳寿命等指标的高低、加工质量的好坏直接关系着汽车的安全性, 以及行驶、转向的稳定性。典型的汽车前轴结构如图1所示。
通过对我公司目前生产的中、重型载货车和大型客车等商用车前轴零件39个品种, 270多个规格进行分析、总结发现, 前轴零件具有以下几个方面的特点:
(1) 形状为长杆类、左右对称性结构。
(2) 主销中心距 (L1) 长度变化1 600~2 000mm。
(3) 簧距 (L2) 750~1 400mm。
(4) 主销孔直径 (D1) 35~55mm。
(5) 主销孔厚度 (H2) 60~110mm。
(6) 主销孔内倾角 (A/B) 3°~9°, 通常前轴左、右主销内倾角相同, 但亦有少部分前轴左、右主销内倾角不相同。
(7) 主销孔后倾角 (C) 0°~3.5°, 但大部分前轴是没有主销后倾角的。
(8) 前轴1级落差 (H1) 0~175mm。
一个品种前轴不同规格的变化主要表现在板簧中心距 (L2) 和U形螺栓距 (L3、L4) 等尺寸的差异, 有时出现一个品种的前轴有20多种不同的规格。
以上特点为前轴加工工艺和设备的开发以及专用性和柔性制造“专柔相济”的组合加工, 提供了创造性的空间。
2. 前轴典型的加工流程
目前, 国内对于前轴的加工工艺多采用由专用机床、通用机床或由专用机床、通用机床和加工中心等组成的加工线, 分成8~9道主要加工工序。比较典型的加工工艺流程如下:
O P10铣板簧座平面→O P20钻板簧座上的螺栓孔→OP30粗铣拳头端面→OP40 U钻主销孔→OP50锪板簧座背部沉孔→OP60精镗主销孔、车端面→OP70钻、铰锁销孔→OP80锪锁销孔端面→OP90打磨、下线。
考虑到各工序加工能力的平衡, 比较成熟的一条生产线通常含10~11台设备, 每班12名员工生产, 加工能力约90件/班。
3.典型加工流程特点分析
典型的前轴加工工艺流程是传统的工艺, 这种工艺是当时工业自动化水平、劳动力成本等多种因素下的产物, 它的主要优点和不足如下。
优点:工序较为分散, 适合于大批量少品种的生产, 效率较高。设备结构简单, 调整和维护方便;设备投入较小。设备的自动化程度不高, 对作业人员和维护人员的技能水平要求较低。刀具成本较低。
不足:
(1) 工件每次只加工一端, 一端加工完毕, 再调头加工另外一端, 由于左右主销孔内倾角不同, 以及主销存在后倾角, 调头加工时需要对夹具进行调整, 影响了加工效率。
(2) 由于工序较为分散, 生产过程中工件存在多次装夹, 加工产品的精度不稳定。
(3) 各工序设备自动化程度较低, 需要专人操作设备, 一人一机, JPMH (单位小时人均产出) 较低。
(4) 生产线各设备的柔性不足, 不能适应现在小批量多品种市场需求。
通过以上分析发现传统加工工艺在综合效率、加工质量、柔性化等方面已不能满足和适应当前产业发展要求。
前轴加工工艺及装备的开发
1.开发背景
目前我公司共有三条前轴成品加工生产线, 但是竞争对手前轴锻造线、新型加工线的兴起, 对我公司市场带来巨大的冲击。同时由于我公司前轴一、二线关键设备老化程度加剧等原因, 存在着加工能力、质量保证能力、环保等方面的问题。随着国内外市场的不断拓展, 为提高产品质量, 提升产能, 满足客户需求, 改善作业环境, 减低劳动强度, 满足环保要求, 公司新建了前轴加工线。
2. 开发目标
前轴加工线的目标是:
(1) 结合前轴为长杆类零件, 且左右基本对称的特性, 选用或设计、制造的设备, 要能同时对工件的两端进行加工, 保证生产线高效率、高质量和低成本运行。
(2) 实现先进工艺制造技术、数控技术、设备的CNC技术、自动换刀等技术的集成应用, 提高设备的自动化程度, 减轻作业人员的劳动强度, 同时为实现一人二机或多机夯实基础。
(3) 满足中重型汽车对前轴产品变化、制造精度、可靠一致性和生产能力的需求。
3. 工艺路线的策划和制定
(1) 生产纲领和生产节拍的确定。根据我公司实际情况, 确定生产类型为多品种小批量, 同时根据各工序的加工时间保证设备高效率的设备利用。
(2) 先进工艺制造技术和装备保证工艺流程再造。基于对复合加工先进技术理念的认识, 数控设备的集成、精准、高速、自动化和数字化等功能的发挥, 我们对前轴加工工艺进行简约化处理, 达到流程再造的目的。经过论证分析, 我们将原加工线的九道工序复合成六道工序是可以实现的, 工艺流程如下:
O P10铣板簧座平面→O P20钻板簧座上的螺栓孔→OP30粗铣拳头端面、U钻主销孔→OP40锪板簧座背部沉孔→OP50精镗主销孔、车端面;钻、铰锁销孔;锪锁销孔端面→OP60打磨、下线。
(3) 工艺基准的选择。对于各工序定位基准的选择, 遵循先粗基准后精基准、定位基准统一的原则, OP10、OP20序采用粗基准定位, 将精基准加工出来, 后续的其他工序全部采用簧座平面和簧座上的孔即“一面两销”为精基准定位, 使基准统一, 避免基准转化造成的定位误差, 保证加工精度。
(4) 物料输送系统。由于中重型汽车前轴重量在60~140kg之间, 为此工序间工件的转运采用物流输送线, 各工序采用旋臂吊上、下料, 减轻作业人员的劳动强度。
4. 前轴加工工艺及装备开发的实施
基于上述策划和分析, 我们进行了中重型汽车前轴加工线的设计开发, 通过设备供应商, 并得以顺利实施。该工艺方案与原有工艺方案的差别为将原来九道加工工序通过部分工序合并, 压缩为六道, 达到先进工艺制造技术、数控技术、CNC技术、自动换刀等技术的集成应用。新生产线的工艺平面布置图2所示。
各工序工艺设备的结构特点
OP10铣板簧座平面工序, 采用立式双主轴专用铣床, 对前轴的两个板簧座平面同时铣削, 两个铣削动力头的间距可以调整, 以适应不同板簧距前轴的加工。
OP20板簧座钻螺栓孔工序, 采用双主轴立式加工中心结构的专用机床, 两个机床主轴均可实现X、Z向运动, 共用的工作台实现Y向运动。通过数控程序控制、自动换刀功能和柔性化夹具, 满足不同品种、规格前轴的加工。
OP30工序, 将粗铣拳头面、U钻主销孔工序合并, 采用组合机床对前轴的两端同时加工, 先粗铣上下拳头面, 然后U钻主销孔。机床采用卧式布置, 同时在夹具上设有能将工件翻转90°和移动的小车, 便于前轴的起吊和装夹, 减轻作业人员劳动强度。
OP40锪板簧座背部沉孔工序, 由于加工精度要求较低, 故采用普通摇臂钻床, 以减少投入。
O P50工序, 将镗主销孔、精铣拳头面、钻铰锁销孔、锪锁销孔端面等工序合并, 采用组合机床进行加工。三个动力头均采用伺服驱动滑台和数控程序控制, 以便方便快捷地实现不同品种前轴加工的品种切换;夹具布置在一个伺服滑台上, 完成工件的送进, 同时夹具可以旋转, 夹具两定位面板的夹具可以调整, 以满足不同主销内倾角、板簧距、主销中心距前轴的加工。
设备的实物如图3、图4所示。
结语
由我公司自主开发的前轴加工生产线, 通过部分工序合并, 采用自动化程度相对较高的多主轴专用、组合机床以及工件自动翻转等方式, 具有高精、高效率、低劳动强度等特点, 在相同班产量的情况下, 生产线仅需操作工12人 (二班制) , 与原来生产线所需22名操作工相比减少了10人, 仅此一项年可节约人工成本约40万元;JPMH由1.023提高了83.3%, 达到1.875。同时, 极大地提高了工程保证能力, 体现了产品制造的高品质和高一致性。
压铸和挤压铸造工艺与装备介绍 篇5
现时挤压铸造工艺基本以开式浇铸立式挤压方式进行，与工效最高的卧式冷室压铸工艺未能实现兼容。近年发展起来的立式闭模充型挤压铸造，与40年前发明的“精、速、密”压铸原理一样，都是以压射机构进行补缩，其公称压力有限，并未达到挤压铸造的补缩比压要求，严格来说，还不能算作真正意义上的挤压铸造。
与压铸技术相比，现有挤压铸造设备工效不高，零件成形尺寸精度低，成本相对较高。由于设备的自动化程度低，对工人的技能要求较高，操作难度较大，劳动强度高。同样的零件，挤压铸造工艺的车间成本约为压铸工艺的2---3倍。加上压射系统不完善，结构复杂的零件难以生产出来，限制了挤压铸造工艺的广泛应用。挤压铸造工艺推广应用所存在的问题，是由于装备发展的滞后产生的。现时传统的挤压铸造工艺与装备，最大的症结在于未能真正与传统压铸装置的压射与锁模系统有效结合，合模、锁模与挤压如何统一起来是其关键的问题。不突破这一点，挤压铸造的工艺潜能就不能完全发挥出来，其对传统压铸工艺的替代性优势也就难以充分表达，传统压铸技术也不能借此技术进行复合而跃上一个新台阶。
二、在传统压铸机上应用挤压压铸工艺的优势传统压铸工艺与装备技术已相当完善，特别是卧式冷室压铸机及卧式压铸工艺，它的压射与合模锁模装置，具有极强的工艺适应性。因此，挤压铸造工艺如果不能与传统压铸装备相结合，将制约它的广泛应用。跨出这一步，挤压铸造技术将出现另一个分支，这就是挤压压铸技术。
换言之，在传统压铸机的基础上应用挤压铸造技术，就是挤压压铸技术。根据挤压压铸自身工艺的特点，对传统压铸机进行相应的完善改造，这套设备就是一台全新的挤压压铸机了，
1．正确而全面认识压铸工艺与传统压铸机的功能把握挤压铸造工艺的原理，在传统压铸机上地简单应用挤压压铸工艺并不是件难事，关键的是突破传统观念。它需要对传统压铸机所拥有的性能有全面充分的认识，也要对传统压铸工艺有深刻的理解，还要清除那些先入为主的模糊认识。事实上，现时传统的压铸机，其功能已相当齐备，它不但能进行普通的压铸，还能进行挤压压铸、带型芯挤压压铸；不但能进行各种的低压铸造、差压铸造、重力铸造，增加抽真空装置后，还能进行真空吸铸、真空压铸、真空挤压压铸。如果思想再放开一点，将半固态加工、模锻的技术与之相结合，形成连铸连锻的工艺，也是可以有效实现的。现有不少型号的压铸机，其压射系统的压射力、压射速度都是“连续无级可调”的。就低压铸造、差压铸造、重力铸造的工艺特性来说，在普通压铸机上进行上述工艺是没有任何问题。在压铸机上安装这种模具，也不是人们想象中那么昂贵，因为它并非一定设计得如传统压铸模一样复杂。遗憾的是在实践中我们难见相关的应用及报道。这是我们对传统压铸机及传统压铸工艺的一个认识误区、观念误区和应用误区。
2．传统压铸工艺与装备的特点及与挤压压铸工艺的适应性传统压铸机分两类，一类是全液压主缸合（锁）模压铸机，另一类是曲肘机构锁模压铸机。由于曲肘机构锁模的设备制造成本较低，现时市场上该类机型已占主导地位。传统压铸机有一个重要的特征，就是它的型号都是以锁模力为主体参数命名的，我们现在常说某台压铸机是多少吨，就是指锁模力的吨数。而挤压压铸机，它不但有锁模力的参数要求，还必须有一个挤压补缩力的参数要求，且这个挤压力参数还是最主要的指标。
燃煤发电锅炉焊接工艺及装备展望 篇6
我国经济发展速度的提高离不开电力系统源源不断的供应,尤其是在我国现有的能源结构中,煤炭能源占有较大比重。燃煤发电锅炉是火力发电系统中的重要设备, 是安全生产的重要环节,因此对燃煤发电锅炉的制作和检修工作十分重要。我国经过多年的火力发电经验积累, 已经形成了十分丰富的焊接经验,并为焊接工艺的完善和装备研发奠定了坚实基础。
1现阶段我国燃煤发电锅炉焊接工艺及装备概述
我国最初的经济发展模式依赖于能源供应。在最初阶段,我国大力发展火力发电系统。随着火电站的建立,相应的各种设备数量也在急剧增加。为了能够实现高效的运营和安全性能的保证,先进的、能源高效利用的燃煤发电锅炉被引入火力发电厂中,保障火力发电的经济效益和安全运行。但是,燃煤发电锅炉是在高温高压条件下长期运行。因此,除了燃煤发电锅炉在制作时需要满足一定的焊接工艺条件,在后续的使用中一旦出现问题进行检修时,其焊接工艺也直接影响其未来的使用安全。为了能够确保燃煤发电锅炉的安全运行,降低火力发电厂的安全运行事故率,在燃煤发电锅炉的检修过程中也严格要求焊接工艺流程和检查工作。
在燃煤发电锅炉的制造时,很多主要部件如炉胆、锅筒、钢架等都采用焊接的方式进行加工,很多辅助零件也以焊接的形式制作或组装。因此,燃煤发电锅炉对于焊接工艺的要求很高,也源于其对焊接技术较高的依赖性。随着加工技术的完善和发展,我国的焊接工艺和装备也随之进步和改善,极大地提高了我国现有的燃煤发电锅炉的加工能力和水平。但是,无法避免在锅炉制造和检修中存在一些漏洞,还需要焊接工艺的优化和装备的研发,使燃煤发电锅炉焊接技术能够在加工制作和检修中发挥更加充分的作用,保证燃煤锅炉的制造能力,满足火力发电厂的使用需求。
2燃煤发电锅炉焊接中存在的问题及解决措施
2 . 1存在的问题
通过对现役的燃煤发电锅炉检修和制造情况进行分析,可以发现,虽然焊接工艺在不断提高,加工设备也在逐步完善,但是仍有很多传统焊接工艺中遗留的问题亟待解决。这些待解决的问题可以归结为以下几个方面。
2 . 1 . 1关于安全生产
目前,燃煤发电锅炉焊接技术主要以人工操作为主要形式,因此会存在很多人为因素的影响。尤其是人员的疏忽大意导致的一些安全隐患,如焊接过程中使用的工具、 材料和设备使用后没有规整到位,经常出现用时找不到或者由于保管不当导致的损坏,严重的还将引起安全事故。因此,这都是需要予以避免的问题。
2 . 1 . 2关于工作效率
这里,工作效率主要是针对现有的燃煤发电锅炉检修时一旦发现需要焊接的问题,应该及时予以处理,这就需要将焊接的设备搬运到施工现场。检修焊接工作完成后, 还应该将这些设备和材料清理干净,并搬运回原来的位置,这个过程需要投入大量的时间和人力。传统的焊接技术所使用的电焊机,使用过于频繁,容易损坏电焊机;使用过程中,还存在很多容易损坏的材料如面罩等。这些都增加了焊接工艺的成本。
2 . 1 . 3关于焊接质量
如何保证焊接时的焊接质量,也是需要解决的问题。 很多焊接有多个焊口,焊口之间会形成影响,导致一个焊口完成后,另外的焊口操作难度加大,或者出现无法焊透等情况。这主要有以下几种。
(1)未焊透的情况。在我国现役的燃煤发电锅炉检测中可以发现,出现未焊透的情况主要是由于膜式水冷壁管在进行管子对接安装的过程中,没有正确执行规范,使得彼此之间的缝隙过窄,无法焊透。还有一种原因是,进行片与片组装时缝隙不一致,使得焊缝之间相互影响无法焊透。
(2) 未熔合的情况。这种焊接时发生的未熔合现象, 也是影响焊接质量的一个重要内容,会造成焊接效果不佳。主要产生的原因是焊接过程中没有保持好速度或者焊接使用的电流不足。在实际操作中,在一条焊缝焊接时出现停弧也会产生焊接未熔合的情况。
(3)焊接裂纹。焊接裂纹的承载能力低,是严重威胁燃煤发电锅炉质量的隐患。然而,产生焊接裂纹的原因种类很多,因此在具体操作时最难避免。比如,选择材料或者焊接温度不合适等,都会出现焊接裂纹。此外,有些裂纹是不能被人的肉眼辨识出来的,对火力发电厂的安全运行形成了很大的安全隐患。
2 . 2解决措施
为了提高燃煤发电锅炉的焊接质量,提高我国发电锅炉制造加工能力,需要提高焊接工艺来满足发电厂的使用需求。现阶段,主要通过以下途径来完善和解决。
2 . 2 . 1针对未焊透情况采取的具体办法
为了能够防止未焊透情况的出现,主要应该从产生的原因入手,将问题根本解决。比如,对于膜式水冷壁的安装中容易出现的未焊透,就应该进行预处理工作。焊接人员在安装前对焊接的缝隙进行预处理工作,保证焊接的缝隙接口平齐。如果有轻微的变形,可以通过加温的方式进行处理。但是,对于变形十分严重的焊缝,就应该将连结焊缝割开,之后将管独立进行矫正。对于片对片的未焊透情况,应该把握好不同焊缝之间的间隙一致,尽量将其控制着误差规定的范围内。
2 . 2 . 2针对未熔合情况采取的具体办法
未熔合现象将影响到燃煤发电锅炉的使用安全,因此应当予以关注。在进行焊接时,应该关注焊条和焊炬角度,注意焊接坡口处的融化情况。在进行焊接时,控制好焊接的操作速度和电流值,保证焊接处能够充分融化。具体操作时,应该有耐心,一旦发现焊条偏离,就应该尽快调整,保证焊接角度的正确,避免出现未熔合的情况。
2 . 2 . 3针对焊接焊缝情况采取的具体办法
焊接焊缝的存在,带来巨大的使用安全隐患。因此,操作人员应该在具体操作时,注意防范出现焊接焊缝的危险。操作时,要严格按照焊接工艺的要求开展工作,并进行复查。对于已经出现焊缝的位置,应避免震荡扩大裂纹。
3我国燃煤发电锅炉焊接工艺及装备的总结与展望
伴随着我国经济的飞速发展,我国城镇化水平不断提高,电能消耗也在不断提高,国内发电锅炉需求量不断提高。因此,锅炉行业也飞速发展,无论是数量还是技术上, 都有了很大的突破。
(1)焊接工艺有了极大提升,采取了国际先进的焊接技术,具备了科学的焊接工艺。
(2)锅炉焊接材料的制造。近年来,随着我国冶炼及焊接技术的提升,目前绝大多数焊接材料能够实现自主加工制造。
(3)目前,我国在焊接锅炉工艺方面取得了很大进步与发展,机械焊接工艺已经得到了应用。但是,机械焊接水平仍有不足,不能完全保证锅炉质量。
4结论
通过本文的分析可以看出,燃煤发电锅炉在发电行业中非常重要,而锅炉质量的好坏直接取决于锅炉焊接工艺及装备的好坏。因此,在锅炉的实际生产制造过程中, 应该严格对焊接工艺进行控制,采用最新科学有效的焊接工艺进行加工,确保焊接质量。最后,提出对焊接工艺及装备的展望,为全面提高我国发电锅炉质量提供可靠的理论基础。
参考文献
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工艺装备 篇7
关键词：工艺装备知识,集成系统,知识库,规范化,智能化
1 背景分析
工艺装备知识是在飞机工艺装备工程设计、生产准备、制造和经营管理活动中, 贯穿产品全生命周期的与其有关的知识。飞机工艺装备知识数据量巨大, 具有复杂性、隐含性、动态性、多样性 (包括文本、图像、音频、视频等多种形式) 等多种特征, 这些都给工艺装备知识管理带来了很大困难。同时现代飞机更新换代速度快, 飞机的研制已由单一品种发展到同一型号的系列飞机, 一个型号将衍生出若干个改进型或发展型, 生产是以单架次方式进行, 这就造成了工艺装备也要有若干个改进型或发展型, 如果仍然按照传统的方法以手工为主的方式进行飞机工艺装备的设计工作, 势必会造成工作的重复, 导致效率低下, 甚至会出现不必要的错误。波音公司实施DCAC/MRM[1], 其目的之一就是要消除工程设计部门95%不增值的重复性工作, 收集整理飞机设计/制造过程中的各类经验和知识, 建立相应的数据库、知识库;当遇到相似的问题时, 把以往成熟的经验知识应用到当前问题, 从而快速形成问题的解决方案, 提高工作效率, 缩短飞机的生产周期。因此工艺装备知识对民机的快速开发和适应市场竞争具有重要的影响, 是企业的重要智力资源, 是企业核心竞争力的一部分, 建立飞机制造工艺装备知识集成系统已成为企业的迫切需求。
2 建设方案
以民机部件总装工艺装备设计为对象, 深入分析飞机工艺装备设计过程, 综合应用知识工程等基本理论, 对工艺装备知识表示、推理、应用等关键技术进行系统研究, 在此基础上开发民用飞机智能化制造工艺装备设计知识集成平台系统, 提高飞机工艺装备设计的自动化、智能化水平, 使之成为飞机数字化制造的重要支撑。
具体实现以下目标:
2.1 工艺装备设计的规范化
建立各种信息数据的统一术语、符号、代号和文件格式, 包括工艺装备信息标准化、工艺装备内容标准化、工艺装备参数标准化、工艺装备资源标准化和工艺装备规程典型化, 使设计人员在设计过程中有章可依, 同时又可以尽量的避免人为的错误, 提高设计质量与效率。
2.2 工艺装备设计的快速化
开展工艺装备标准化及工艺装备基础数据的准备工作, 积累大量的标准工艺或典型工艺, 进行产品的分类编码工作, 形成快速设计的数据基础。
2.3 工艺装备设计的智能化
分类整理、保存工艺装备知识, 建立知识关联模型, 并能够利用这些知识给出工艺装备设计人员一些比较合理的选择, 从而大幅度的减轻劳动强度。
2.4 工艺装备设计的多样化
工艺装备文件种类繁多、数据类型多样、处理符号各异, 在统一的大数据设计环境中无差别的处理这些设计信息, 并能实现对后续工艺装备设计信息表现形式进行持续的支持。
3 实施方案
民用飞机智能化制造工艺装备设计知识集成平台系统围绕工艺装备全生命周期展开, 其实施主要包括四个阶段内容。
3.1 民机制造工艺装备设计知识的分级分类收集与分析
将工艺装备数据分为工艺装备基础知识、工艺装备设计知识、工艺装备管理知识、工艺装备情报知识四大类, 再分层次进行分析, 建立工艺装备设计知识分类标准。
3.1.1 工艺装备基础知识库
主要包含作为一名合格设计员, 需掌握或了解的基本内容。包括民机制造工艺装备应知应会知识、相关软件使用手册等。
3.1.2 工艺装备设计知识库
为整个数据库的核心内容, 主要包含在工艺装备设计过程中所需及所产生的工艺装备文件等。包括大量的标准工艺装备或典型工艺装备、工艺装备技术准备过程、零件加工/制造工艺能力等。
3.1.3 工艺装备管理知识库
主要包含为管理工艺装备数据所需及所产生的数据库[2]。包括工艺装备流程管理、构型管理、过程质量管理等。
3.1.4 工艺装备情报知识库
主要为新技术、新材料、新工艺等研究, 意欲与时俱进保持先进。包括并行设计及先进制造技术、复合材料工艺装备等。
3.2 民机制造工艺装备设计知识标准化表达与关联模型的建立
3.2.1 工艺装备设计知识标准化表达
通过资源分类规范化和资源描述规范化, 将获取到的知识以一种计算机可以识别和接受的数据表示结构, 有利于各种统计汇总工作的进行, 使工艺装备知识能被有效的利用和管理。
3.2.2 民机制造工艺装备设计知识关联模型建立
从不同视角找出各类工艺装备知识内和各类间的内在关联关系。在考虑产品设计过程中不同的工作流阶段所具有的特有性质的情况下, 根据工艺装备数据间的映射规则, 建立相互间的关联关系, 组成一个有机的整体, 完成知识在工艺装备设计过程中的传递和转换[3]。
3.3 民机制造工艺装备设计知识的检索与推送技术
3.3.1 知识检索
将自动或利用人机交互方式从工艺装备知识库中检索潜在可用的知识, 并根据相似度评价准则进行评估, 从中确定若干候选知识, 使设计人员可以根据专业迅速定位到所关心的知识, 方便用户查找自己所关心的知识。
3.3.2 知识推送
对工艺装备问题描述进行结构化分析, 提取出结构化语义信息 (如设计案例、设计规则或设计规范等) , 再将查找得到的多个知识项按照对解决这类问题的有效性进行排序, 完成知识的自动推送。
3.4 智能化民机制造工艺装备设计知识集成平台系统开发
构建民用飞机智能化制造工艺装备设计知识集成平台系统, 具备工艺装备设计知识的存储、查询、推送和维护等功能, 并集成工艺装备设计、工艺仿真、制造执行等系统, 实现贯穿飞机工艺装备的设计、制造和经营管理活动全生命周期的知识共享。图1为模拟的应用场景, 可通过系统后台访问及调用数据系统的数据, 从中获取工艺装备术语、方法参数、材料性能、制造设备等资源。
4 结束语
民机工艺装备设计是一项技术性、经验性非常强的工作, 所涉及的范围十分广泛, 用到的信息量相当庞大, 并与具体的生产环境及个人经验水平密切相关。本文提出的通过构建大数据环境下的民用飞机智能化制造工艺装备设计集成系统, 能提供较好的手段和方式来保留设计人员的知识与经验, 避免企业知识资源的浪费和流失, 同时提高工艺装备设计的效率和自动化水平, 具有实际应用价值。
参考文献
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国内锂离子动力电池关键工艺装备 篇8
从十年前SONY将小功率的液态电解液锂离子电池推向市场到已占据电源市场重要市场份额的今天, 锂离子动力电池作为全新的储能电源类型, 以其体积小、储存能量多、使用期长且工作温度区间以及绿色环保等优势成为各类电子装备、电动用具的重要组件。随着该技术水平的不断提升级, 再加上大范围的能源紧缺与国际环保的双重压力, 大容量动力蓄电池逐渐形成动力电源的主体, 其应用范围越来越广, 在日渐成为动力电源市场首选的同时, 动力电源市场上对其生产工艺的安全性要求也越来越高。
相对于其它国家, 中国国内对于该类电池的研究起步晚了很多, 不过从新千年伊始, 中国就加大了对于电动交通工具以及锂离子动力电池技术的投资力度和研发力度, 生产的电池与国际水平基本相当, 甚至某些方面有一定优势, 对外贸易量也明显上升。目前, 锂离子动力电池产业化的发展处在起步阶段, 其应用领域涵盖非常广泛, 自行车以手工机具电动市场的锂离子电池产业化基础与其它混合动力车、电动汽车、太阳能LED路灯储能设备等市场相比较为牢固。另外, 该动力电池也正因其安全性高而作为二次电源逐渐应用于海陆空等军事武器以及航空航天领域。总的来说, 锂离子动力电池是动力电池行业内的研发热点, 也是未来最具潜力的动力电源类型, 可以预见它在民用、军用设备方面必然会获得双重的发展空间。但以目前发展情况来看, 其我国国内的生产工艺装备生产水平还有待提高, 产业发展还未达到完全的自给自足, 某些关键工艺先进装备特别是以挤压涂布机为代表的极板制造设备等等, 仍在一定程度上制约着国内动力锂电池产业的进一步扩大发展, 锂离子动力电池的安全性及其制造过程中的质量控制都还需进一步提升。所以, 增强与锂离子动力电池相关的工艺装备及技术的研发制造, 是推进国内动力电池可持续产业化发展的一个关键步骤。
1 锂离子动力电池的主要工艺和装备
1.1生产锂离子动力电池的主要工艺
锂离子动力电池生产工艺主要有极片制作、电芯制作、电池组装, 制造示意图如下:
其中, 第一项极片制作是制造锂离子动力电池的基础工艺, 所以对于此环节所用设备的精度、智能化水平、生产性能的可靠性等要求非常高, 该环节以卷绕或叠片、装壳、极耳成型及外壳焊接、注电解液等工序, 对于每一步的精度、效率以及一致性标准都相当严格。
此外, 电池组装环节分为电池化成、电池分选、电池组装几个工序, 锂离子动力电池的组装既关系到对于电池组的构成单元——单体电池的分类、测试以及组合, 还关系到组装完毕后动力电池组的性能可靠性评测。
最后, 电芯作为锂离子动力电池的单元, 其生产以卷绕或者叠片工艺为主。这两种工艺当中又以卷绕式工艺的应用更加普遍, 主要原因是卷红式工艺的生产效率相对较高, 而且产品的一致性相对较强;与之相比, 叠片式生产工艺更为复杂, 不过这种工艺所生产出来的动力电池设计方式相对灵活, 更利于电池散热, 而且这种工艺生产出的叠层式电池能够实现动力电池内部电阻的最小化, 使动力电池放电时的电压降幅有效缩小。这两种工艺各有所长, 有着不同的优势可供选择。
总的来说, 不管是哪一种生产技术, 在对锂离子动力电池产品一致性与安全性方面的标准都是相同的, 那么, 怎样有效提高所用工艺相关装备的性能, 实现其智能化、自动化就成为了当前锂离子动力电池生产装备的使用与研发上所面临重要现状。
1.2国内生产锂离子动力电池的工艺装备现状及其与国际水平的对比情况
锂电子动力电池的关键装备有三类, 一种用于制造电极材料, 如涂布机、隔膜及极片分切、成型机等等, 这些智能化高精密度装备的应用, 能够极大提升电极材料的物化性能以及外表质量, 有利于实现电池能量存储性能和电池使用期限方面的突破;一种用于制造电池单元, 中型、大型尺寸的卷绕机、叠片机、焊接机、注液机等, 这些装备的自动化水平的提高有利于帮助锂离子动力电池产业突破发展瓶颈;一种用于动力电池的组装和测试, 由于锂离子动力电池不同单元间的参数多少会存有一定的差别, 所以, 为了保证产品的一致性, 配置智能化测试装备显得非常重要。
近年来, 虽然国内锂离子动力电池生产装备的水平正面临市场容量快速扩大的压力, 但是伴随国内锂离子动力电池生产技术的不断提高, 其生产装备也得以快速改进, 我国涌现了一批诸如深圳市鼎盛浩威科技开发有限公司、西安泰格尔机电设备制造有限公司、太原风华信息装备股份有限公司等配套生产能力很强的锂离子电池生产设备制造生产企业, 他们在积极寻求与国外企业战略合作的同时不断加大自主研发力度, 现已具备并且研发制造了一系列成套的挤压涂布机、辊压机、自动卷绕机、叠片机等锂离子动力电池生产装备, 虽然如此, 但总的来看, 国内锂离子动力电池的生产装备水平在国际上还处于相对落后的情况。
由以上对比可知, 国内锂离子动力电池生产装备可以从以下方面寻求突破:
1) 在进行设备的设计与制造阶段将制造动力电池的技术参数加入其中, 让生产出来的设备更独特, 更专业, 更有针对性;
2) 因为锂离子动力电池的使用方式以成组使用为主, 所以对于电池性能一致性的要求非常高, 在相关生产装备的研发与设计中必须以产品的稳定性为最高标准, 最大限度地提高电池极片产品的精度与稳定性;
3) 应用领域对于安全性的高要求, 决定了电池生产设备在安全防爆性能和三废排放的设计方面应有更高的要求, 同时为了方便维修, 设备设计须柔性化性更高。
2 涂布技术及设备
在锂离子动力电池的生产工艺——极片制作之全部工序当中, 极片的浆料涂布工艺及装备是极为关键的部分。
首先, 由于极片浆料的粘度远远高于普通的涂布液, 而且该工艺浆料的标准量也非常大, 根本无法以常规的方法实现均匀涂布, 因此以该浆料的流动机理为依据, 综合其流变特征以及涂布要求, 通过多种方案进行试验, 证实挤压涂布技术相对适合。挤压涂布技术是一种相对比较先进的工艺, 适用于粘度较高的流体涂布, 而且形成的涂层的精度也相对比较高。
那么怎么利用条缝挤压涂布以便获得相对均匀涂层呢?必须保证挤压涂布机挤压嘴的设计参数和操作参数均在相对适合的范围, 即保证其在“涂布窗口”的临界区间之内, 才可以正常使用。由于挤压嘴的设计参数会直接影响到涂布的精度的高低, 所以在设计时要提前搜集好与涂布浆料流变特性有关的所有数据信息, 另外, 如果挤压嘴按照提供相关数据设计加工完成之后, 涂布浆料的流变性质又发生了变化, 那也极有可能影响到极片涂布的精度。这种工艺的相关装备相对复杂, 其操作运行的技术性要求比较高。
其次, 涂布全过程中包括涂布、干燥、自动纠偏等多个环节, 极点之间依靠多个传动点进行拖动, 在涂布机的传动设计中可以采用直流电机自动化调速控制工艺, 保证涂布点片路速度的稳定性, 进而确保涂布纵向的均匀程度, 在涂布机的关键部位设置自动纠偏装备, 保证涂布时浆料能够均匀分布到极片之上, 并确保留有均匀片边, 以便在涂布工艺结束时可以获得边缘整齐的中间产品, 为接下来的工艺流程创造优良的条件。
设备将涂布金属箔从放卷装备放出, 置入涂布机, 待金属箔的首尾在接片台处接为一个连续带之后, 拉片装置再将连续带供于张力调整与自动纠偏装备中, 通过对片路张力及位置的调整, 再正式到达涂布装置;在涂布装置中, 相关设备按照涂布预定量以及空白区间用极片浆料实施涂布, 设备在双面涂布的时候能够实现对正面涂布与空白长度的智能化跟踪。涂布工序结束后, 把湿基片传入干燥装置开始干燥, 具体温度按涂布的快慢与厚度设定。这一流程完成后, 通过张力调整、自动纠偏两个工序之后实施极片收卷, 为接下来的工艺作准备。
最后, 涂布设备系统的安装调试。
涂布设备系统主要包括挤压式涂布机, 电气控制系统, 干燥通风系统等等, 在安装完毕之后, 再进行设备的试运行, 机电联合试运行以及全系统联动试运行, 在均达到设计及应用指标的情况下, 进行锂离子电池涂布工艺的开展。
锂离子电池挤压涂布机在技术性能上可能充分满足锂离子动力电池的生产要求, 该装备的运用对于国内锂离子动力电池的研发与产业化经营有着十分重要的意义。
3 结论
随着国内国际范围内能源以及环境形势的日益严重, 锂离子动力电池的进一步发展势在必行。但作为一个系统性的能源开发工程, 其用于关键工艺及装备设计虽然取得了一定的成果, 但由于国内锂离子动力电池的市场需求量在不断的增加, 对国内相关的生产厂家的技术与扩产计划提出了更高层次的要求, 也就是说相关的设备制造商需要在产品的先进性、精密度、智能化水平上获得更大程度的突破, 冲出制约国内锂电动力电池行业扩展的瓶颈, 同时再配合以科学的管理机制, 在相关正府部门的大力支持下, 实现锂离子动力电池工艺装备水平的快速提升。
参考文献
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工艺装备 篇9
关键词：吊桶,对比,安全性,推广性
在煤矿安装施工的相关工程中, 井筒装备安装占相当大的比重, 现在安装单位在煤矿井筒装备施工时, 均用吊桶作为提升容器来装载施工人员和小型工器具, 通过绞车或稳车提升至地表或井下。由于老式吊桶的结构简单, 呈水桶状, 周围是封闭固定的, 虽然坚固耐用但是不便于人员上下, 且上半部完全敞开, 给施工职工的人身安全, 带来了重大隐患。所以本文介绍的这种新型封闭式吊桶, 较好地解决了这一系列的问题。
老式吊桶造型简单, 吊桶直径φ1000 mm呈圆柱体, 桶壁高1000 mm, 由钢板焊接而成吊桶提环用料φ60圆钢, 两端与桶体用高强螺栓连接。原来为可倾斜式矸石吊桶, 便于下水泥、砂浆堵梁窝栽锚杆用。施工中确实是方便实用, 所以一直延续使用下来。在此期间由吊桶引发了一些大大小小的安全事故, 如:高空坠物伤人、桶内无防护措施摔伤、扭伤、装卸物料挤伤手脚等, 值得我们密切关注。由此我们在原有的基础上对老式吊桶进行了改造, 使其能满足施工的同时, 也能满足安全生产的要求。
新的吊桶设计遵循了三个方面的设计理念。
(1) 要便于工地使用, 便于现场维护。旧的吊桶体积较大, 常常有重心偏移, 容易倾翻的现象, 而且施工中落到吊盘上很占空间。
(2) 遵守国家煤矿安全规程要求, 确保职工的人身安全。老式吊桶安全防护措施较差, 遇到紧急事件, 无法躲避和自我保护。
(3) 设计要人性化, 充分考虑到职工在施工舒适度和方便性。有足够的活动空间和通道而且方便装卸小机具, 有罐门及安全帘设计。
根据以上设计理念为主导思想, 我们结合各个施工单位提出的共同的实际情况, 研制出——新型封闭式吊桶。
经过改造后的吊桶。主要由提环、上盖、桶体、挂链、底板、伞帽六大部分组成 (见附图) 。桶体直径φ900 mm, 桶高2200 mm, 顶上有一层上盖外加一个伞帽, 提环为φ60圆钢, 提环与桶体上端焊接 (满焊) , 下端部分由提环勾入筒体内满焊连接。桶内可同时容纳4人。另外还设计了一个桶门, 方便人员上下, 桶门由圆钢和链条组成, 当施工人员进入桶内, 将5挂链放下, 固定住。到达安全区域后将挂链拉起, 安全、方便省力。
新旧吊桶对比分析如下。
老式吊桶吊桶上部敞开, 伞帽与吊桶较远, 容易发生落物伤人, 装卸物料时吊桶檐口高度达到1 m, 桶内易积攒杂物, 并清理困难。人员上下吊桶较困难。到达吊盘及封口盘时提升钩头容易下落容易发生挤伤事件。
新式吊桶全封闭设计伞帽与吊桶一体解决了坠物伤人与提升钩头下落伤人事件, 且采用挂链式门帘装卸物料高度较低 (500 mm) 装卸物料较方便, 不易发生挤伤事件;且封闭式设计不易积攒杂物, 并容易清理。上下人员由翻越式进入改为跨越式进入, 降低了劳动强度。
经过多项工程的实践, 一致觉得此项发明很大程度降低了施工风险性, 提高了施工功效, 降低了工人的劳动强度, 取得了一定的经济效益, 深受一线职工的欢迎, 值得进一步进行推广。
参考文献
[1]高军.提升容器的改造和发展趋势[J].煤矿机械, 1996 (5) :17.
工艺装备 篇10
罗茨兄弟在长期的研究实践中发明了罗茨真空泵, 罗茨真空泵的泵内有两个叶形转子, 这两个叶形转子的方向相反, 但是旋转是同步的。叶形转子是罗茨真空泵的关键部件, 转子弧面的精度和表面的光洁程度是直接影响真空泵的真空度等级的最重要的指标。这就决定了, 在加工的时候, 需要对叶形转子进行非常精细的加工。显然, 这种加工无法在手工的机床上完成。因而, 我海24#组合葵东1#组在长期的合作和加工实践中, 一致认为有必要开发一种可以进行更为精细加工的加工系统, 而这种系统需要是数子控制化的。这种改造包括两个方面, 下文将具体论述。
一、系统硬件的改造
1.1机械结构方面的改造
机械结构方面的改造, 从机械的空间运动上着手。这空间运动包括三个方向, 分别是:工件的左右运动;刀具的前后运动;刀具的上下运动。
海24井在实践中发现, 由于在刨床的加工过程中, 刀具需要大驱动力进行驱动。因此, 刀具的前后运动不需要进行改造加工, 对施工刨床的加工改造应该从工件的左右运动和刀具的上下运动着手。
普通刨床主要是靠普通的丝杆进行机械传动, 工作台和刀架的工作均依靠普通的丝杆进行。但是, 葵东1组的研究发现, 普通丝杆带动的普通刨床只能满足普通的加工要求。如果要进行真空泵转子的加工, 则显得力不从心了。为了满足真空泵转子的加工需要更为精细的刨床。
我们把普通的丝杠改造加工为高精度的滚珠丝杠, 2个滚珠丝杠链接一个减速器, 再通过这个减速器与2个主驱动连接起来。这样一来, 我们就可以用电机的正、反方向的旋转来控制工件的左右及上下运动, 这样的改造, 不仅使得刨床有了更为高精度的加工条件, 还增强了驱动力和加工速度。
1.2电子数控系统的改造
海24组发现, 仅对加工刨床进行改造虽然提高了刨床的高精度加工, 但是控制系统也必须进行改造和提高, 才能更有效率的进行转子加工。
目前比较成熟和常用的PLC (可编程逻辑控制系统) 和工控机 (工业控制计算机) 都可以运用到转子的加工上。我们将2种控制系统都运用到加工中, 发现, 由于罗茨真空泵转子的加工数字的计算非常复杂, 计算量十分庞大, 所以选择工控机比较好。改装图如下:
但是, 工控机还不能直接控制和驱动电机。我们必须在工控机和驱动电机之间安装一定的驱动电路才可以控制工件和刀具的运动。我们将型号为PCL-839的控制卡安装在工控机的内部, 这个卡有2个独立的控制通道。每个通道都可以各自输出对应的电机驱动命令, 就可以用来有效的控制刨床。
在实际的加工中, 我们还需要选定转子的定位基准, 我们海24组一般采用的是转轴外圆来作为定位基准。在刨床上对转子的两叶风叶进行一次性串接, 这样就可以提高加工效率。然后, 我们就可以利用新的数控系统试切它的对刀功能。
二、型线的生成与加工改造
2.1型线的选择和改造
影响罗茨真空泵真空等级的关键部件的转子, 而影响转子的关键部件是转子的型线。所谓的转子型线就是指转子横截面的外轮廓线。在罗茨泵工作的时候, 转子的表面之间是不接触的, 在保持不接触的前提下, 我们要使转子面的间隙尽量减小。这就对转子的型线提出很高的要求, 可以说, 型线决定了罗茨真空泵的市场竞争力。
我们认为, 在实际中选用转子型线应该考虑到以下条件:
(1) 罗茨泵转子占的体积要小, 这样就可以保证可以利用起来的容积大;
(2) 好的罗茨转子要有良好的对称型, 这样才能保证转子的运转平稳, 提高工作效率;
(3) 转子的强度要高, 要大。这样才能增长转子的寿命;
在长期的实验中, 我海24-1组发现, 通常使用的圆弧齿形、渐开齿形的转子已经渐渐不能满足现代化加工和生产的需要。因此, 我们使用了东北大学研究人员发明的"圆弧形--渐开型--摆线"型的转子, 这种型的转子气阻更大, 改善了罗茨泵在低压下的高性能, 提高了罗茨泵的效率, 是良好的罗茨转子线型。
2.2转子加工
对转子的加工不能完全按照刀具的运行轨迹进行, 因为在转子的加工阶段, 我们发现如果刀具原有的运动轨迹进行的话, 在初始阶段和结尾的阶段都可能出现巨大的误差, 这种误差会引起很坏的影响。因为在工件的加工上, 加工面和刀具几乎成了平行的位置, 这样的情况使得加工的刀具会出现侧面切削的情况。
因此, 为了更有效的对罗茨真空泵进行改造, 我们还必须对加工轨迹施以补偿性措施, 同时在加工过程中, 我们把刀尖制成圆弧的形状, 对刀具的形状也要进行规定和限定。我们一般采用机夹式的圆片刀具, 这样的圆片刀具, 在一次调整后就不需要再次对刀。
罗茨真空泵的横截面多为渐开线、圆弧型和直线等连接而成。各种规格和不同厂家的转子型面都各部相同, 但是我们可以用分段函数表示出来。在对型面进行加工的时候。我们可以利用CAD软件方便的画出转子横截面的曲线, 再利用自动的变成软件模拟出加工的轨迹。在生成加工轨迹的同时, 我们不能忘记把刀具的半径考虑进去, 然后再屏幕上进行动态仿拟。
便于方便只管理解, 我们列出某风叶的加工程序图:
结语
海南24-1和葵东1井组紧密合作, 在长期的加工实践中, 总结出了一套行之有效的改进方法。对传统的刨床进行改进之后, 新的数控化刨床具有以下优点:
(1) 具有高自动化, 加工灵活简便;
(2) 操作简单;
() 同时可以进行粗加工和精密加工
摘要：海24组 (海南24和海南24-1) 在长期的工作实践中发现, 把普通的丝杠经过加工改造成为滚珠似丝杠的同时, 加装一些必要的数字电气控制系统, 就能够实现普通刨床转变到数控刨床的目的。数控刨床在加工罗茨转子的时候, 生成简便并且修改灵活, 仅在一台刨床上就可以实现罗茨转子的粗加工和细加工, 整个操作设备非常简便实用。
关键词：罗茨转子,数字化,加工
参考文献
[1]刘坤, 圆弧型线在罗茨转子型线中的设计和运用[J], 真空, 2007 (1) .
[2]王凤兰, 双向刨削扭头刨床的机构创新设计[J], 机械设计, 2007 (1) .