升船機(jī)螺母柱國產(chǎn)批量化生產(chǎn)工藝

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)采用的是長螺母柱配短螺桿的機(jī)構(gòu)，螺母柱是一根空心細(xì)長帶內(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，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，船廂須緊急制動時，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，長達(dá)18天，成為螺母柱批量化生產(chǎn)的“瓶頸”。

針對生產(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.批量化生產(chǎn)工藝方案分析

(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 (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)軌面與螺母柱片對稱中心線的夾角45°±0.03°，螺母柱2個端面對于豎直中心線的垂直度，2個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，在加工過程中測量困難，對機(jī)床精度要求高。

(2)螺母柱試制前期和批量化生產(chǎn)工藝流程對比分析 針對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

2.批量化生產(chǎn)工藝方案實(shí)施及優(yōu)化

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，每個操作人員對各工序的工件裝夾、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。因此我們在不斷探索中從以下幾方面使向家壩螺母柱批量化生產(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、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”，為此我們在螺旋齒粗加工、半精加工上對加工刀具和切削參數(shù)進(jìn)行了對比 (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，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)的對比

3.批量化生產(chǎn)工藝路線的固化及持續(xù)改進(jìn)

螺母柱批量化生產(chǎn)工藝經(jīng)過一段時間的實(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

4.結(jié)語

向家壩升船機(jī)螺母柱國產(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%，給我公司帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。通過一段時間的運(yùn)行、優(yōu)化和持續(xù)改進(jìn)，其完全符合螺母柱的國產(chǎn)批量化生產(chǎn)，為我國水電站升船機(jī)的國產(chǎn)化生產(chǎn)作出了一定的貢獻(xiàn)。