液壓油缸產(chǎn)品的成組化設(shè)計(jì)與制造

石國(guó)玲

（西安燎原液壓有限責(zé)任公司，陜西城固723200）

0 引言

成組技術(shù)（Group Technology）是提高多品種、中小批量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的一種有效方法。液壓油缸類產(chǎn)品在我公司從試制到批量生產(chǎn)經(jīng)歷了二十幾年的里程，形成了具有結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)越等特點(diǎn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)風(fēng)格。然而在近十年來(lái)，隨著機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化、生產(chǎn)管理的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，傳統(tǒng)的單件小批量生產(chǎn)方式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)管理的發(fā)展需要，存在著以下問(wèn)題：1）產(chǎn)量小，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，限制了先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備的采用；2）生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，無(wú)法提高生產(chǎn)率；3）生產(chǎn)計(jì)劃、組織管理復(fù)雜化，很難實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)管理。

1 液壓油缸產(chǎn)品設(shè)計(jì)成組化

1.1 液壓油缸產(chǎn)品內(nèi)外徑參數(shù)成組化

根據(jù)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和用戶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在液壓油缸內(nèi)徑和活塞桿外徑尺寸設(shè)計(jì)時(shí)已編制了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我公司按產(chǎn)品特點(diǎn)編制了常用叉車油缸的缸徑及桿徑企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1 常用叉車油缸的缸徑、桿徑標(biāo)準(zhǔn)

1.2 液壓油缸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成組化

目前液壓油缸產(chǎn)品已形成了汽車用液壓油缸、叉車用液壓油缸、工程機(jī)械用液壓油缸及其它液壓油缸等四大類型結(jié)構(gòu)。其中汽車用液壓油缸以翻轉(zhuǎn)油缸為主，該系列產(chǎn)品基本從設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了成組化。本節(jié)重點(diǎn)針對(duì)叉車用液壓油缸、工程機(jī)械用液壓油缸及其它液壓油缸介紹一下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成組化。

1.2.1 液壓油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成組化

1）缸底與缸筒連接形式。該種連接基本全部采用焊接式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在大批量生產(chǎn)中，無(wú)論在機(jī)械加工還是在裝配過(guò)程中都是一種生產(chǎn)效率很高的結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)就是焊接過(guò)程中存在缺陷，不容易保證焊縫氣密，我們采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)自動(dòng)焊工藝后基本解決了該問(wèn)題。

2）導(dǎo)向套與缸筒連接形式。圖1所示為鋼絲擋圈、卡鍵連接，這兩種連接主要用于雙作用單活塞桿液壓缸和雙作用雙活塞桿液壓缸中，如叉車的傾斜油缸、轉(zhuǎn)向油缸。卡鍵連接主要用于φ70 mm以上的缸徑，鋼絲擋圈連接主要用于φ63 mm以下的缸徑，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械加工簡(jiǎn)單，避免了螺紋連接式中因缸筒內(nèi)徑與螺紋不同心造成的裝配和使用中拉缸現(xiàn)象。

圖1 導(dǎo)向套與缸筒連接形式

圖2所示為螺紋連接。圖2（a）所示的內(nèi)螺紋連接主要用于雙作用單活塞桿液壓缸和雙作用雙活塞桿液壓缸，如叉車的傾斜油缸、轉(zhuǎn)向油缸等。缺點(diǎn)是易產(chǎn)生因缸筒內(nèi)徑與螺紋不同心造成的裝配和使用中拉缸現(xiàn)象。圖2（b）所示的缸蓋外螺紋連接式主要用于雙作用單活塞桿和雙活塞桿液壓缸，如叉車傾斜缸、轉(zhuǎn)向缸等。圖2（c）所示的外螺紋連接式主要用于單作用單活塞桿液壓缸，如叉車提升缸等，可以減少因缸筒螺紋與缸筒同軸度超差而造成的拉缸現(xiàn)象。

圖2 導(dǎo)向套與缸筒連接形式

3）活塞與活塞桿的連接形式。圖3（a）為常用的螺紋連接式，加工簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。圖3（b）為鋼絲擋圈連接式,該種形式主要用于單作用單活塞桿液壓缸，安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，生產(chǎn)成本低廉，適用于大批量生產(chǎn)。圖3（c）為鋼球連接式，該種連接形式主要用于雙作用雙活塞桿液壓缸中，如叉車的轉(zhuǎn)向油缸，是原來(lái)整體活塞桿改為分體式的一種變革，降低了材料成本和加工難度，使原來(lái)只適合外圓磨的活塞桿，現(xiàn)在可以用生產(chǎn)效率較高的無(wú)心磨加工，適用于大批量生產(chǎn)。

圖3 活塞與活塞桿的連接形式

1.2.2 液壓油缸產(chǎn)品零組件設(shè)計(jì)成組化

1）液壓油缸產(chǎn)品零組件設(shè)計(jì)成組化的條件。要做到液壓油缸產(chǎn)品零組件設(shè)計(jì)成組化，必須進(jìn)行液壓油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成組化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成組化基礎(chǔ)上再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。液壓油缸產(chǎn)品的重要零件活塞桿、缸筒都被設(shè)計(jì)成相同規(guī)格下總長(zhǎng)不同、其它尺寸完全一致的成組件，那么其它導(dǎo)向套、活塞零組件設(shè)計(jì)才能成組化。

2）液壓油缸產(chǎn)品密封件的成組化。為了減少密封件的采購(gòu)規(guī)格與數(shù)量，降低自制密封件的模具數(shù)量。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或我公司現(xiàn)行使用的有關(guān)密封件供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)保證同一規(guī)格，同一使用條件的O形圈、YX型圈、保護(hù)圈、支撐圈選用同一廠家產(chǎn)品或保證不同廠家的同一尺寸規(guī)格，以降低密封件采購(gòu)和加工的成本。

3）活塞、導(dǎo)向套、缸蓋的設(shè)計(jì)成組化。液壓油缸產(chǎn)品密封件的成組化的實(shí)施為活塞、導(dǎo)向套的成組化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件。液壓油缸產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)成組化后，活塞、導(dǎo)向套、缸蓋上的密封件安裝尺寸（溝槽尺寸）就成為標(biāo)準(zhǔn)，我們?cè)俳Y(jié)合使用和試驗(yàn)結(jié)果確定不同的密封圈安裝位置，那么可以制定出不同規(guī)格的液壓油缸所使用的活塞、導(dǎo)向套、缸蓋的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3 液壓油缸產(chǎn)品設(shè)計(jì)成組化的原則

為了降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效益，將小批單件生產(chǎn)變?yōu)榇笈a(chǎn)，保證液壓油缸產(chǎn)品缸筒、活塞桿的設(shè)計(jì)成組性。針對(duì)我公司重點(diǎn)配套的大客戶，對(duì)其使用功能相似，缸筒、活塞桿內(nèi)、外圓相同的液壓油缸，在設(shè)計(jì)時(shí)做到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)完全相同，各種設(shè)計(jì)尺寸一致，那么缸筒、活塞桿就只是總長(zhǎng)尺寸不同的系列成組件，內(nèi)裝件變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)件。其它小批量配套的客戶向大客戶靠攏，例如：多家叉車公司在我公司配套的缸筒內(nèi)孔為φ70、活塞桿外圓為φ50的不同車型的提升缸共15種，如果該15種油缸在一個(gè)月內(nèi)各需要50套，按原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組織生產(chǎn)就是15個(gè)小批生產(chǎn)模式，經(jīng)系列化設(shè)計(jì)為成組件后，那么就成為750件的批生產(chǎn)模式。

2 液壓油缸成組生產(chǎn)組織形式

成組技術(shù)將相同類型的零件組織批量生產(chǎn)，使不同規(guī)格的零件按類別投放生產(chǎn)，使用高效的機(jī)床設(shè)備、工藝裝備和生產(chǎn)組織形式，從而提高生產(chǎn)效率。

2.1 制造工藝成組設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)零件生產(chǎn)流程的分析，可以把工藝過(guò)程相近（即使用同一組機(jī)床進(jìn)行加工）的零件歸結(jié)為一類[1]。在一類的零件中選取擁有同組內(nèi)零件所有的全部加工要素，設(shè)計(jì)工藝作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，同組內(nèi)其他零件只要從中刪除一些不為某一零件所用的工序或工步內(nèi)容，便能為組內(nèi)所有零件使用，形成各個(gè)零件的加工工藝，如活塞桿（如圖4）加工工藝典型零件工藝路線：通車外圓→平兩端面，定總長(zhǎng)→磨外圓→制端面中心孔→加工一端外圓→加工另一端外圓→銑扁→鉆孔→拋光外圓。

圖4 活塞桿加工工藝典型零件

2.2 產(chǎn)品加工成組制造單元

傳統(tǒng)的生產(chǎn)工段只能完成零件的某些工序，成組加工單元按加工產(chǎn)品特點(diǎn)將一組機(jī)床組成一個(gè)生產(chǎn)單元，完成一定零件組的全部工藝過(guò)程。成組零件在單元加工時(shí)，零件不必像傳統(tǒng)生產(chǎn)方式那樣按批進(jìn)行工序間的流動(dòng)[2]。單元內(nèi)的機(jī)床設(shè)備按零組件的統(tǒng)一工藝路線排列，零件可以在單元內(nèi)任意流動(dòng)。用成組單元組織生產(chǎn)，縮短了工序間的運(yùn)輸時(shí)間，減少了在制品庫(kù)存量，縮短了零件生產(chǎn)周期，從而降低了生產(chǎn)成本；同時(shí)單元內(nèi)的工人趨向?qū)I(yè)化，加工質(zhì)量穩(wěn)定，效率高[3]。我公司油缸機(jī)加制造分為桿子制造單元、缸筒制造單元及內(nèi)裝件制造單元。圖5所示為桿子加工組件生產(chǎn)單元示意圖。

圖5 成組生產(chǎn)單元平面示意圖

2.3 產(chǎn)品裝配成組流水線

液壓油缸產(chǎn)品設(shè)計(jì)成組化后將為產(chǎn)品裝配試驗(yàn)工藝帶來(lái)革命性的變革，建立成組流水線。根據(jù)零件所需的裝配時(shí)間設(shè)計(jì)工位數(shù)量，保證零件在流水線上用相接近的節(jié)拍單向流動(dòng)，工作過(guò)程連續(xù)且有一定的節(jié)奏，上線的油缸產(chǎn)品不一定經(jīng)過(guò)線上的每一個(gè)工步。圖6所示為我公司某油缸裝配流水線工藝圖。

圖6 某油缸裝配流水線

3 結(jié)語(yǔ)

成組技術(shù)的采用擴(kuò)大了公司同類型液壓油缸的生產(chǎn)批量，使油缸產(chǎn)品從多品種、小批量生產(chǎn)過(guò)渡到批量生產(chǎn)，從而提高了生產(chǎn)效率。成組技術(shù)的推廣簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，為液壓油缸產(chǎn)品的加工從目前的單一化、簡(jiǎn)單化走向集團(tuán)化、科技化提供條件。