于 婷

（中核（天津）機(jī)械有限公司，天津 300000）

0 引言

隨著人力成本的不斷提高和制造企業(yè)競爭壓力的逐漸增大，如何提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本是生產(chǎn)制造類企業(yè)迫在眉睫且必須持續(xù)開展的工作重點(diǎn)，在批量生產(chǎn)或試驗(yàn)過程中，通過對零部件或者工裝設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，有效降低勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，成為企業(yè)盈利的突破口。本文通過對生產(chǎn)試驗(yàn)全過程進(jìn)行分析，對零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，有效縮短降低了批量生產(chǎn)試驗(yàn)過程中的拆裝時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了降本增效。

1 背景

在生產(chǎn)制造企業(yè)，因生產(chǎn)需要，需反復(fù)拆裝零部件進(jìn)行試驗(yàn)，其中一種零部件罩，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 罩

安裝過程：雙手拿取罩，水平將罩穿過5 個(gè)M6 雙頭螺柱安裝至設(shè)備上，拿取M6 一體螺母，依次安裝至5 個(gè)M6 雙頭螺柱并用手預(yù)緊，用電動(dòng)扳手將M6 一體螺母依次對角緊固，確保罩安裝到位。

拆卸過程： 取電動(dòng)扳手，對稱將M6 一體螺母松開，用手依次旋轉(zhuǎn)取下5 個(gè)M6 一體螺母，并放于專用容器內(nèi)，雙手拿罩，豎直向上取下罩。裝配示意圖如圖2 所示。

圖2 安裝示意圖

整個(gè)拆裝過程，每個(gè)罩需要手動(dòng)取螺母5 次，旋入螺母5 次，旋下螺母5 次，放入收納盒5 次，電動(dòng)扳手緊固5 次，電動(dòng)扳手松開5 次，生產(chǎn)過程，每天拆裝數(shù)百個(gè)罩，反復(fù)拆裝存在時(shí)間浪費(fèi)。通過對整個(gè)拆裝工藝進(jìn)行分析，對現(xiàn)有罩的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，省去M6 一體螺母的拆卸、存放和安裝，同時(shí)新結(jié)構(gòu)既能滿足生產(chǎn)過程中的技術(shù)要求，又能有效地縮短裝配時(shí)間，提高裝配效率，降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 改進(jìn)思路

罩的安裝主要通過螺柱螺母緊固，罩的緊固部位為?7 通孔，電動(dòng)扳手緊固速度快且可以達(dá)到緊固扭矩，保證緊固要求，電動(dòng)扳手緊固時(shí)間僅占裝配耗時(shí)的30%，在本次優(yōu)化里不予考慮；在裝配過程中，手動(dòng)安裝耗時(shí)長，占整個(gè)裝配時(shí)間的70%，而罩的拆裝為工藝執(zhí)行的要求，無法優(yōu)化；螺母的拆裝與取放耗時(shí)占整個(gè)裝配耗時(shí)的55%，為此考慮如何通過改進(jìn)優(yōu)化，取消螺母的拆裝與取放。為達(dá)到目標(biāo)要求，通過分析，在罩的5 個(gè)?7 通孔上，沿圓心所在的圓開槽，在拆卸罩的過程中，用電動(dòng)扳手對稱松開M6 一體螺母，不用拆下一體螺母，沿著罩上所開的槽手動(dòng)旋出，以取下罩，安裝過程中，沿開槽方向旋入罩，用電動(dòng)扳手對稱緊固一體螺母，實(shí)現(xiàn)安裝。

改進(jìn)后預(yù)計(jì)效果：拆裝效率提升50%，拆裝過程中不得干涉。

3 改進(jìn)與試驗(yàn)

3.1 開槽方向的確定

罩在整個(gè)設(shè)備中的主要作用為：（1）罩安裝后，若發(fā)生試驗(yàn)故障，對零部件起到保護(hù)作用，防止零部件產(chǎn)生較大位移，產(chǎn)生安全隱患；（2）與相配合的零部件起到緊固作用。對罩的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，應(yīng)充分考慮到設(shè)計(jì)要求，改進(jìn)后不得影響罩的作用發(fā)揮。

為保證性能要求，對設(shè)備運(yùn)行原理及罩安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，如圖3 所示，罩下部與零部件A 通過雙頭螺柱連接，上部通過螺栓與B 進(jìn)行螺紋連接，若設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生故障，罩下方零部件會(huì)發(fā)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，為保證罩在異常故障情況下不產(chǎn)生脫落風(fēng)險(xiǎn)，有效起到對內(nèi)部零部件的保護(hù)，罩采用逆時(shí)針方向開槽至?7 孔圓心的設(shè)計(jì)，如圖4 所示，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，下部零部件A 帶動(dòng)雙頭螺柱逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，給罩產(chǎn)生力，罩給雙頭螺柱一個(gè)反向作用力，防止零部件轉(zhuǎn)動(dòng)，保證零部件A 與零部件B 的相對位置，避免產(chǎn)生安全隱患。

圖3 連接結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 受力示意圖

3.2 開槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為保證M6 螺柱順利旋入，開槽寬度應(yīng)大于雙頭螺柱直徑，為保證罩改進(jìn)后強(qiáng)度，開槽寬度不宜過大，選擇與原通孔直徑保持一致，為7 mm，安裝時(shí)，改進(jìn)后的罩避開雙頭螺柱，罩所在圓與五個(gè)雙頭螺柱所在的圓同心，罩順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，雙頭螺柱沿著槽進(jìn)入原?7孔所在位置，擰緊螺母，完成安裝。通過分析，理論上此方案可行，為此，確定改進(jìn)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證情況，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，具體情況如下：

實(shí)驗(yàn)一：

在罩的5 個(gè)?7 孔上，沿圓心所在的圓逆時(shí)針開槽至?7 孔圓心，開槽寬度7 mm，銳邊倒角，結(jié)構(gòu)圖如圖5 所示。

圖5 實(shí)驗(yàn)一結(jié)構(gòu)圖

完成加工后，將改進(jìn)后的罩按計(jì)劃進(jìn)行安裝，在安裝過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)改進(jìn)后的罩順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至槽口位置時(shí)，與雙頭螺柱產(chǎn)生干涉，無法達(dá)到安裝要求。經(jīng)分析，無法安裝的原因?yàn)椋海?）人工安裝，無法保證罩嚴(yán)格按照圓心旋轉(zhuǎn)；（2） 所開的槽較長且旋轉(zhuǎn)過程中需要滿足五個(gè)雙頭螺柱均進(jìn)入槽內(nèi)，開槽過程未考慮安裝誤差，安轉(zhuǎn)過程雙頭螺柱包絡(luò)線與罩旋轉(zhuǎn)過程中槽的包絡(luò)線沖突無法達(dá)到順利安裝的需求。

針對該試驗(yàn)情況，對罩結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，在圖5 所示的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在罩安裝過程中，通過在雙頭螺柱旋入的方向上增加倒角來避免干涉。為此確定實(shí)驗(yàn)二。

實(shí)驗(yàn)二：

在罩的5 個(gè)?7 孔上，沿圓心所在的圓逆時(shí)針開槽至?7 孔圓心，槽寬7 mm，以?7 孔圓心為起點(diǎn)，沿罩外沿2.5 mm 處向罩圓心方向進(jìn)行切削，角度為30°，并進(jìn)行銳邊倒角，結(jié)構(gòu)圖如圖6 所示。

圖6 實(shí)驗(yàn)二結(jié)構(gòu)圖

將完成加工后的罩進(jìn)行試驗(yàn)，罩順時(shí)針旋入，逆時(shí)針旋出，全過程均與五個(gè)雙頭螺柱無干涉，安裝螺母，模擬安裝和拆卸過程時(shí)發(fā)現(xiàn)，罩與螺母存在干涉，不能達(dá)到要求。通過分析，罩與螺母產(chǎn)生干涉的原因如下：如圖7 所示，由于罩在A 件安裝時(shí)，受到與A 件上其他零部件1 限制，只能在有限范圍內(nèi)旋入旋出，在放入或取出罩的過程中，雙頭螺柱上的螺母尺寸與罩尺寸干涉，經(jīng)查閱，如圖8 所示，M6 螺母S=10 mm，經(jīng)換算，e 約11 mm，即，為保證罩可以順利裝入與取出，在受A 的1 件限制的位置處，罩不得與以雙頭螺柱圓心所在的R5.5 mm 范圍內(nèi)區(qū)域產(chǎn)生干涉。為此，確定實(shí)驗(yàn)三。

圖7 干涉示意圖

圖8 M6 螺母示意圖

實(shí)驗(yàn)三：

在罩的5 個(gè)?7 孔上，沿圓心所在的圓逆時(shí)針開槽至?7 孔圓心，槽寬7 mm，與遠(yuǎn)離罩外圓的槽邊垂直方向，對罩進(jìn)行切削，至罩?115 外圓處止，進(jìn)行銳邊倒角，結(jié)構(gòu)如圖9 所示。

圖9 實(shí)驗(yàn)三結(jié)構(gòu)圖

將加工完成的罩進(jìn)行試驗(yàn)，安裝與拆卸過程順利，無干涉情況出現(xiàn)，共進(jìn)行100 次安裝拆卸實(shí)驗(yàn)，平均用時(shí)4 min17 s，達(dá)到要求。

3.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證改進(jìn)后的罩使用情況，按照圖9 所示結(jié)構(gòu)，制作罩20 個(gè)，與原有罩（如圖1 所示結(jié)構(gòu)）20 個(gè)同步進(jìn)行正常拆裝生產(chǎn)，對拆裝過程及安裝后設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行對比分析，共進(jìn)行200 次對比驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果如下：

（1）改進(jìn)后的罩拆裝平均用時(shí)4 min17 s，原結(jié)構(gòu)的罩拆裝平均用時(shí)9 min57 s，改進(jìn)后的罩拆裝效率提升50%以上；（2）安裝改進(jìn)前、改進(jìn)后的罩的設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行過程穩(wěn)定，改進(jìn)后的罩生產(chǎn)數(shù)據(jù)與改進(jìn)前一致，無異常，生產(chǎn)符合設(shè)計(jì)預(yù)期要求，結(jié)構(gòu)的改進(jìn)對設(shè)備運(yùn)行沒有影響；（3） 采用改進(jìn)后的罩的機(jī)器在運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，驗(yàn)證在機(jī)器失效時(shí)，改進(jìn)后的罩的結(jié)構(gòu)是否能滿足安全性能要求。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，機(jī)器失效時(shí)，改進(jìn)后的罩與A 件無相對位移，罩無損傷，其安全性能滿足要求。

4 結(jié)語

（1）改進(jìn)后的罩，在拆裝過程中，實(shí)現(xiàn)不拆除螺母即可拆裝罩，拆裝過程中不與其他零部件產(chǎn)生干涉，安裝完成及后續(xù)試驗(yàn)過程中，罩緊固可靠，無松動(dòng)；（2）拆裝時(shí)間平均用時(shí)4 min17 s，效率提升50%以上，有效降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；（3）改進(jìn)后的罩與原有結(jié)構(gòu)的罩一起進(jìn)行對比試驗(yàn)，試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)無異常，達(dá)到預(yù)期效果，滿足生產(chǎn)要求。