槽式輸送機(jī)料槽成型工藝的改進(jìn)

Crafts Reformation on Trough Forming of Conveyor

王 飛，黃發(fā)義

本文介紹了上饒中材機(jī)械有限公司在料槽成型工藝上的技術(shù)改進(jìn)，技改主要側(cè)重于效率及產(chǎn)能的提高。工藝上的改進(jìn)，提高了生產(chǎn)效率及材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本，也減少了產(chǎn)品制作對(duì)工人技能的要求，更好地保障了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了安全性和工況環(huán)境水平，取得了預(yù)期的效果。

機(jī)械制造；槽式輸送機(jī)；料槽成型；軋制

1 概述

上饒中材機(jī)械有限公司是一家專業(yè)輸送設(shè)備供應(yīng)商，主導(dǎo)產(chǎn)品有槽式輸送機(jī)、鋼絲膠帶提升機(jī)、NE提升機(jī)、FU水平拉鏈機(jī)等多型號(hào)、多品種的系列化輸送設(shè)備。其中槽式輸送機(jī)主要應(yīng)用于水泥、電力、化工、冶金等行業(yè)，是上饒中材獨(dú)具特色的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)同類設(shè)備中具有領(lǐng)先地位，尤其是在熟料輸送領(lǐng)域，市場(chǎng)保有率在85%以上，年產(chǎn)量150～200臺(tái)。

1.1 工件概述

料槽是槽式輸送機(jī)的運(yùn)行部分組件，由一塊底板、兩塊側(cè)板成型后組焊而成，需安裝滾輪的料槽底部另配有兩件軸座，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。如果按年產(chǎn)槽式輸送機(jī)200臺(tái)，每臺(tái)槽式輸送機(jī)長(zhǎng)度平均為120m計(jì)算，料槽的年產(chǎn)量需達(dá)到195200件，月產(chǎn)量16000余件。由于料槽的數(shù)量較多，采用傳統(tǒng)的加工方式將會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)巨大的壓力，并且需要投入大量的設(shè)備和人力。

從料槽的結(jié)構(gòu)分析，其合理的加工方法是側(cè)板、底板、軸座單獨(dú)成型，再依靠模具定位焊接成型。

1.2 成型工藝分析

材料成型工藝主要包括鑄造、塑性成型、焊接和注塑。鑄造成型是將液態(tài)合金注入到鑄造模型中，冷卻后凝固得到鑄件產(chǎn)品；塑性成型是將固態(tài)金屬（體積金屬或板料金屬）加熱到一定溫度或者在室溫下，在機(jī)械設(shè)備施加外力的作用下而產(chǎn)生塑性變形，得到各種鍛件、板料成型件；焊接成型是將兩個(gè)或多個(gè)坯件、零件通過(guò)焊接方法連接成為一個(gè)整體構(gòu)件而獲得焊接制品；注塑是利用注射成型機(jī)將熱塑性塑料或熱固性料注入到閉合的塑料成型模具型腔中，得到各種形狀的塑料制品。

從成型工藝分析，料槽的底板、側(cè)板、軸座均適合采用塑性成型的方式加工。

1.3 塑性成型

塑性成型是利用金屬材料所具有的塑性變形規(guī)律，對(duì)待加工坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，從而既改變尺寸、形狀，又改善性能的一種制造機(jī)械零件、工件或毛坯的成型加工方法。

塑性成型加工方法與其他加工方法相比，具有生產(chǎn)效率高、節(jié)省材料、加工精度高、力學(xué)性能好、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。由于塑性成型的加工方法具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，在現(xiàn)代工業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用[1]。

在機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程中，常用的塑性成型方法有鍛造、沖壓、軋制、拉拔、擠壓等幾大類。采用塑性成型方法，既可生產(chǎn)鋼鍛件、鋼板沖壓件、各種有色金屬及其合金的鍛件和板料沖壓件，還可生產(chǎn)塑料件與橡膠制品。

圖1 料槽

料槽的底板、側(cè)板、軸座均為板料成型件，從塑性成型加工方法分析，沖壓、軋制都是可行的加工方法。

1.3.1 沖壓

沖壓通常用于加工薄的板材，它是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形，以獲得零件的加工方法。沖壓工藝廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、機(jī)械、儀表電器、輕工等行業(yè)。

沖壓具有以下特點(diǎn)：

（1）可以沖壓出形狀復(fù)雜的零件，廢品率低。

（2）產(chǎn)品尺寸精度由模具保證，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好。

（3）沖壓件力學(xué)性能好，能獲得質(zhì)量輕、材料消耗少、強(qiáng)度和剛度較高的零件。

（4）加工量小，節(jié)約能源，節(jié)省材料。

（5）操作簡(jiǎn)單，工藝過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)。

1.3.2 軋制

軋制具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、可大量減少金屬材料消耗等優(yōu)點(diǎn)。軋制方法除了生產(chǎn)型材、板材和管材外，近年來(lái)用于生產(chǎn)各種零件，在機(jī)械制造中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[2]。

軋制過(guò)程是靠放置的軋輥與軋件之間形成的摩擦力將軋件拖進(jìn)輥縫之間，并使之受到壓縮產(chǎn)生塑性變形的過(guò)程。軋制過(guò)程除使軋件獲得一定形狀和尺寸外，組織和性能也得到了一定程度的改善[3]。

現(xiàn)代軋制工藝技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是高精化、連續(xù)化、自動(dòng)化、智能化。連續(xù)軋制工藝于20世紀(jì)90年代末開(kāi)始應(yīng)用，但技術(shù)上仍需要進(jìn)一步完善。連續(xù)軋制工藝通過(guò)堆焊將鋼坯連接起來(lái)，連續(xù)向軋制線供應(yīng)原料，其優(yōu)點(diǎn)超出任何其他現(xiàn)有的長(zhǎng)材軋制技術(shù)。連續(xù)軋制系統(tǒng)相對(duì)普通軋制具有以下特點(diǎn)：

（1）提高生產(chǎn)率。

（2）提高收得率（無(wú)切頭、短尺等）。

（3）減輕機(jī)械部件（軋輥、導(dǎo)衛(wèi)、吐絲機(jī)等）損耗。

（4）增大盤卷質(zhì)量，并可靈活調(diào)整，由此顯著降低了運(yùn)行成本。

2 技改實(shí)施

隨著新型干法水泥生產(chǎn)線的快速發(fā)展，水泥行業(yè)對(duì)大型化裝備的需求急劇增加，為了適應(yīng)市場(chǎng)需要，自2006年開(kāi)始，上饒中材制訂了年產(chǎn)槽式輸送機(jī)200～250臺(tái)的生產(chǎn)目標(biāo)，組織了專業(yè)技術(shù)人員及骨干技術(shù)工人成立攻關(guān)小組，開(kāi)始對(duì)料槽生產(chǎn)方式實(shí)施兩期專業(yè)化技術(shù)改造。

2.1 一期技改

技改項(xiàng)目立項(xiàng)后，針對(duì)月需求量上萬(wàn)件的大批量零件，攻關(guān)小組對(duì)其加工工藝逐一進(jìn)行梳理優(yōu)化，對(duì)工藝流程重新設(shè)計(jì)，引入了一批按照設(shè)計(jì)思路制造的高效節(jié)能專用機(jī)床，所有設(shè)備按工藝流程布置，實(shí)現(xiàn)流水化作業(yè)。

實(shí)施技改前，料槽的制作分班組進(jìn)行。每個(gè)班組4～6人，每月安排4～5個(gè)班組制作料槽，月完成料槽4000件。技改前工藝流程如下：

底板：板材→剪板→沖缺口→模壓。

側(cè)板：板材→剪板→沖缺口→沖圓弧→模壓→焊小凸臺(tái)。

軸座：板材→剪板→模壓→鉆大孔→擴(kuò)孔→鉆小孔。

2.1.1 技改后工藝流程

技改完成后，形成了一條年產(chǎn)料槽19.5萬(wàn)件流水生產(chǎn)線，產(chǎn)量是技改前的4倍。技改優(yōu)化了料槽的制作工藝，主要改進(jìn)如下：

（1）優(yōu)化沖模，以前分兩步?jīng)_的缺口、圓弧現(xiàn)在只需一步完成，效率倍增。

（2）側(cè)板焊小方塊凸臺(tái)改為沖凸臺(tái)，節(jié)約了人工，提高了效率，也節(jié)省了材料。

（3）底板的鉆孔改為沖孔，提高了效率及產(chǎn)品的質(zhì)量。

（4）軸座的大孔由鉆孔、擴(kuò)孔改為專機(jī)鏜孔，提高了效率及質(zhì)量。

（5）設(shè)備按工藝流程布置，實(shí)現(xiàn)流水化作業(yè)，減少了物流周轉(zhuǎn)，優(yōu)化了用工。

技改后加工工藝流程分解如下：

底板：板材→剪板→沖缺口→模壓→沖底孔。

側(cè)板：板材→剪板→沖缺口→模壓→沖凸臺(tái)。

軸座：板材→剪板→模壓→鏜孔→鉆小孔。

2.1.2 設(shè)備、用工配置

為了滿足產(chǎn)能的要求，實(shí)行技改后，采購(gòu)了兩臺(tái)2500mm剪板機(jī)、四臺(tái)800kN沖床、1臺(tái)5000kN液壓機(jī)、1臺(tái)3150kN液壓機(jī)、1臺(tái)1000kN液壓機(jī)，定制了一臺(tái)鏜孔專機(jī)。工人分工重新作了調(diào)整，由以前的班組作業(yè)改為分工序作業(yè)，每人只負(fù)責(zé)其中指定工序的作業(yè)。技改前、后料槽生產(chǎn)流水線的設(shè)備及用工配置對(duì)比分別見(jiàn)表1、表2。

表1 技改前、后設(shè)備配置

表2 技改前、后用工配置

由表1可以看出，技改并非通過(guò)簡(jiǎn)單的復(fù)制模式來(lái)增加產(chǎn)能。沖床數(shù)量增加較多是由于制作工藝上的改進(jìn)，將鉆孔改為沖孔，沖床取代了鉆床。增加鏜孔專機(jī)是用于替代立式鉆床，將分兩步完成的鉆、擴(kuò)孔改為鏜孔一步完成。

由表2可以看出，工人有了明確分工，人員按工序需要進(jìn)行專業(yè)化配置，工作效率得以大幅提升。

2.1.3 技改成果

（1）產(chǎn)能顯著提升。料槽的月產(chǎn)量由技改前的4000件提高到16000件，是技改前的4倍。

（2）人工成本大幅降低。技改前料槽制作用工25人，每月只能完成4000件；技改后32人，每月完成16000件。按產(chǎn)能計(jì)算，相當(dāng)于節(jié)約用工68人，以人均年工資4萬(wàn)元計(jì)，每年節(jié)約人工工資272萬(wàn)。

（3）固定資產(chǎn)投入縮減。由于引入了高效節(jié)能專用機(jī)床，優(yōu)化了沖壓模具的設(shè)計(jì)，設(shè)備得到了最大化的利用。產(chǎn)能雖然提升到原來(lái)的4倍，設(shè)備并非按比例增加，減少了固定資產(chǎn)的投入，降低了能耗。

（4）物流成本降低。由于所有設(shè)備都是按工藝流程布置，周轉(zhuǎn)行程縮短，物流系統(tǒng)簡(jiǎn)潔順暢，成本明顯降低。

2.2 二期技改

2.2.1 技改思路

料槽加工工藝一期技改完成，形成流水線作業(yè)后，產(chǎn)能雖然提升了4倍，但還是存在用工較多、有安全隱患、工況環(huán)境較差等各種不太理想的因素，攻關(guān)小組對(duì)料槽的成型工藝重新進(jìn)行分析，探索新的可行加工方案。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，軋制主要用于板材、型材、管材的成型，料槽的底板、側(cè)板可以看作是一種特殊的型材，并且在成型工藝上軋制比壓制更有優(yōu)勢(shì)。接下來(lái)對(duì)軋制方案的可行性進(jìn)行了論證，對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行了充分調(diào)查，隨即開(kāi)始了實(shí)施料槽制作工藝的二期技術(shù)改造。

2.2.2 技改實(shí)施

明確了創(chuàng)新提升的目標(biāo)后，攻關(guān)小組制定了提升計(jì)劃，提出設(shè)計(jì)方案，研制開(kāi)發(fā)出一種料槽底板軋制生產(chǎn)專機(jī)。方案采用成型工藝代替常規(guī)的壓制，實(shí)現(xiàn)單機(jī)流水化自動(dòng)連續(xù)作業(yè)，在一臺(tái)設(shè)備上可完成從原材料至成品件所需的多工序制造過(guò)程。

2.2.3 技改后制作流程

成型專機(jī)的制作流程見(jiàn)圖2。定制開(kāi)好的卷料經(jīng)伺服放料機(jī)放料、整平機(jī)平板、液壓機(jī)沖孔、導(dǎo)料機(jī)構(gòu)導(dǎo)向，進(jìn)入多道次成型主機(jī)的軋輥，經(jīng)過(guò)每道漸進(jìn)的軋制最終成型，再經(jīng)過(guò)校直后，由液壓切刀切斷，料槽底板的成型完成。

2.2.4 技改成果

成型專機(jī)投入使用后，運(yùn)行穩(wěn)定，取得了顯著成果：

（1）成型工藝質(zhì)量的飛躍。料槽底板的成型工藝實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單化、連續(xù)化、自動(dòng)化，人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響極小，成型質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）生產(chǎn)效率高。成型專機(jī)實(shí)現(xiàn)了單機(jī)連續(xù)化生產(chǎn)，成型速度約2m/min，以1000mm寬底板計(jì)算，每班生產(chǎn)料槽底板660件，單班月產(chǎn)量16500件，年產(chǎn)達(dá)到200000件，一臺(tái)設(shè)備即可滿足產(chǎn)能的要求。

圖2 成型專機(jī)制作流程圖

（3）成本降低。成本的降低主要表現(xiàn)在材料、人工兩個(gè)方面。在材料上，卷板每噸價(jià)格比開(kāi)平板低240元。按年產(chǎn)料槽200000件計(jì)算，每年消耗鋼板約6300t，可以節(jié)約成本151萬(wàn)元。一般制造上，平板的利用率只有88%左右，而卷板的利用率可達(dá)到95%左右，每年可節(jié)約鋼板460t。卷板的邊角料還可用于產(chǎn)品包裝箱的制作，進(jìn)一步降低了成本。僅從剪沖壓工序上來(lái)看，以前剪板需要4人，沖、壓需要4人，現(xiàn)在整條單機(jī)流水生產(chǎn)線只需要2人，節(jié)省了用工6人，每年節(jié)約人工工資24萬(wàn)元。

（4）節(jié)能減耗明顯。技改提升前，完成料槽底板的成型至少需要一臺(tái)2500mm剪板機(jī)，兩臺(tái)800kN沖床，一臺(tái)5000kN液壓機(jī)，這些設(shè)備加起來(lái)功率超過(guò)90kW，而成型專機(jī)的功率為45kW，電能消耗減少了一半。按單班制計(jì)算，每年可節(jié)約電費(fèi)13萬(wàn)元。

（5）物流最優(yōu)化。由于成型過(guò)程為連續(xù)生產(chǎn)模式，無(wú)中間工序周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，可極大降低運(yùn)輸成本。

（6）提高安全性，改善作業(yè)環(huán)境。成型專機(jī)中間環(huán)節(jié)無(wú)須工人操作，安全性提高；原來(lái)剪、沖、壓的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的噪音和振動(dòng)，車間場(chǎng)地較擁擠，物流通道狹窄。成型專機(jī)幾乎無(wú)噪音，占地面積相對(duì)較小，并且無(wú)需半成品件堆放場(chǎng)地，工人作業(yè)環(huán)境大為改善。

3 結(jié)語(yǔ)

上饒中材機(jī)械有限公司經(jīng)過(guò)前后兩次技改，生產(chǎn)效率大幅增加，能滿足年產(chǎn)槽式輸送機(jī)200～250臺(tái)的生產(chǎn)目標(biāo)，降低了生產(chǎn)成本，大大提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。

[1]夏巨諶,張啟勛.材料成型工藝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]孫康寧,程素娟,孫宏飛.現(xiàn)代工程材料成型與制造工藝基礎(chǔ)上冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[3]王延溥,齊克敏.金屬塑性加工學(xué)-軋制理論與工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

TQ172.687

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1001-6171（2013）05-0036-04

饒中材機(jī)械有限公司，江西 上饒 334000；

2013-04-27； 編輯：趙 蓮