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齒輪制造工藝規(guī)劃方案(一)

發(fā)布時間:2024-12-27 | 來源:燕青談齒輪 | 作者:麻俊方
   最近5年以來,隨著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級及新質(zhì)生產(chǎn)力的培育和發(fā)展,國家層面對于實體經(jīng)濟的重視程度逐步加大,齒輪行業(yè)同樣面臨著風(fēng)險和機會。尤其是最近三年以來,隨著風(fēng)電、新能源汽車、高端工程機械、高精度齒輪箱以及機器人減速機等蓬勃發(fā)展,對于齒輪制造工藝的要求也有了新的變化。

  身處行業(yè)內(nèi)的企業(yè)和從業(yè)人員,必須要思考我們的工藝能否跟上這輪變革。有的企業(yè)需要建立全新的制造產(chǎn)線,有的需要對現(xiàn)有產(chǎn)線進行升級改造,不同類型的工藝手段和信息化、自動化的先進技術(shù),形成了新的沖擊。我們必須要冷靜分析、大膽決策、合理規(guī)劃,才能適應(yīng)變革,取得新的增長機會。針對這個問題,我們可以從以下幾個方面,進行思考和決策。本文將針對不同產(chǎn)品進行詳細分析。首先,我們說一下圓柱齒輪工藝規(guī)劃思路。

  一、產(chǎn)品需求及產(chǎn)線定義

  首先,要對產(chǎn)品自身進行精確規(guī)劃,一般一條產(chǎn)線的壽命最少需要運行十年以上,因此就要在初始階段,對于十年內(nèi)的產(chǎn)品規(guī)劃有一個清晰的掌握。必須明確產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)、精度,預(yù)計產(chǎn)能,以及后期需求的可能變化情況,對自己的產(chǎn)線有一個清晰定位。在這方面,有的企業(yè)做的不到位。以中等模數(shù)的汽車齒輪產(chǎn)線為例,一般一款變速箱或者驅(qū)動橋,其適配的車型會比較明確,后期整車改款或升級時,動力總成升級會間隔一代,也就是至少有5年時間。年產(chǎn)量一般是在10萬套以上,因此,我們就需要明確其內(nèi)外徑尺寸范圍、模數(shù)范圍、精度要求,一般內(nèi)外徑不會超過300mm,模數(shù)一般在2-6mm,成品精度在6-8級之間,這也是國內(nèi)價格戰(zhàn)最激烈的產(chǎn)品范圍。對于設(shè)備來說,就需要選擇性價比較高的產(chǎn)品。正常齒輪產(chǎn)品生產(chǎn)流程一般為車削、滾齒、拉齒、插齒、熱處理以及熱后磨削。

  對于工程機械和農(nóng)機行業(yè)來說,一般單個型號的整機年市場容量都不大,最多一年3-5萬臺。但是,其規(guī)格系列較多,以拖拉機為例,2023年我國功率在100馬力及以上的大型拖拉機產(chǎn)量為10萬臺左右,25馬力以下的小型拖拉機產(chǎn)量為16.9萬臺,但是分屬于幾十家有規(guī)模的主機廠,不如乘用車市場主流車企一個月的銷量?;谶@種情況,我們就需要充分考慮使設(shè)備規(guī)格能夠兼容所有機型,且盡量通用化、換型快捷方便,盡可能減少積壓在制及設(shè)備利用率不均衡。


  二、熱前加工工藝規(guī)劃

  通常我們就需要將熱前加工做成一個自動化產(chǎn)線,熱后磨削和磨齒一個自動化單元,盡可能實現(xiàn)高效低成本生產(chǎn)。車削設(shè)備,選擇余地較多,一般是選擇國產(chǎn)成熟的浙江海德曼、沈陽機床、寶雞機床,以及日韓的馬扎克、威壓,臺灣品牌油機、友佳等,最好搭配發(fā)那科、ABB、KUKA、安川等上下料機器人,或者是桁架機械手,滾齒機可選擇余地也很多,隨著磨齒工藝的普及,對于外齒輪,熱前滾齒精度的要求一般在7級左右即可,并且普遍采取高速干切滾齒工藝,在這方面,國產(chǎn)設(shè)備需要選擇相對成熟的秦川、南京二機床、重慶機床等老字號廠家,或者是民營新勢力浙江陀曼、浙江佳雪、中山邁雷特等,最好選用直驅(qū)高速型號,使用粉末冶金高速鋼滾刀或整體硬質(zhì)合金滾刀,盡可能提升生產(chǎn)節(jié)拍。不差錢的,或者是可以用來裝門面的,直接一步到位,滾齒選擇格里森、日本尼得科、韓國SNT等國際品牌,至于相關(guān)的倒棱設(shè)備、工裝、自動檢測設(shè)備等,也可以根據(jù)實際需求進行匹配。目前根據(jù)測算,中等模數(shù)盤形圓柱齒輪熱前一組整線投資,純國產(chǎn)設(shè)備一般可以控制在人民幣600萬以內(nèi),若選擇進口滾齒設(shè)備,一般可控制在人民幣1000萬以內(nèi)。

  至于內(nèi)齒輪加工,一般采用的是插齒、拉齒、車齒工藝。插齒工藝成本較低,但是相對來說效率也低,是一種傳統(tǒng)的內(nèi)齒加工方法,適應(yīng)性強,可以將退刀槽做的很小,并且適合于盲孔的內(nèi)齒加工。對于螺旋內(nèi)齒,就需要匹配斜齒功能的插齒機來滿足需求。目前插齒機進口品牌不多,國內(nèi)常用的一般是宜昌長機科技、南京二機床等。拉齒加工是一種低成本、高效率的加工工藝,一般用在模數(shù)3mm以下的通孔,這個工藝最大弊端就是刀具成本較高。拉床設(shè)備國內(nèi)主要以湖南長沙地區(qū)的南方拉床、長沙思勝、浙江暢爾拉床,國外高端的Klink在一些大企業(yè)中也有應(yīng)用。

  車齒加工是很久以前就發(fā)明的一種加工工藝,在21世紀又隨著數(shù)控技術(shù)、刀具技術(shù)和工藝仿真技術(shù)又重新煥發(fā)活力。車齒加工的優(yōu)點主要是內(nèi)外齒都可以加工,且可以將毛坯車削和齒面加工集成到同一臺設(shè)備,柔性較高,生產(chǎn)效率也較高。但是,車齒加工目前的主要問題還是集中在刀具設(shè)計復(fù)雜、相關(guān)技術(shù)國內(nèi)裝備產(chǎn)業(yè)鏈不成熟,設(shè)備成本較高,隨著國產(chǎn)設(shè)備的不斷進步,車齒工藝將不再是高高在上。Gleason、EMAG、Pittler、Profilator、Liebherr、研一、等國際廠商,在國內(nèi)占有率較高,但是重慶機床、秦川機床、浙江勞倫斯等廠商,正在補足短板,迎頭趕上。

  大規(guī)模批量生產(chǎn)線,對于關(guān)鍵尺寸及關(guān)鍵質(zhì)量特性,最好采用自動測量、自動數(shù)據(jù)收集模式,國內(nèi)齒輪產(chǎn)線熱前自動檢測的參數(shù)一般為齒坯定位面的尺寸、齒面公法線尺寸、齒圈跳動以及軸臺的尺寸等。接觸式測量設(shè)備以雷尼紹、無錫恩梯、秦川思源、中原量儀、哈量、成量、重慶機床等廠家為主,非接觸式和藍光掃描設(shè)備甚至是視覺檢測設(shè)備,在高端的齒輪生產(chǎn)線也開始逐步使用,如基恩士、海康威視等。

  三、對于數(shù)字化和智能化的正確理解

  智能化和數(shù)字化的基礎(chǔ),是穩(wěn)定的生產(chǎn)設(shè)備、穩(wěn)定的加工刀具、穩(wěn)定的原材料一致性以及穩(wěn)定的管理模式。盲目的追求高大上,往往會出現(xiàn)水土不服,以及投入產(chǎn)出比不符等問題。如果企業(yè)為了追求自動化、智能化和數(shù)字化,不顧原材料穩(wěn)定性差以及員工不嚴格保養(yǎng)維護設(shè)備等實際現(xiàn)狀,收集的數(shù)據(jù)往往是一堆沒有價值的數(shù)據(jù),產(chǎn)品換型時,在生產(chǎn)線初始建立的一些尺寸合格標準、節(jié)拍模型、工序工時等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),又需要花費大量資源進行維護,得不償失。同時,由于采用了昂貴的IOT設(shè)備以及檢測設(shè)備,投資成本較高,還得花大力氣其伺候和照顧這些硬件,無形中增加了負擔(dān),只圖了一個表面的光鮮亮麗。

  到底要不要帶自動化?得根據(jù)實際需求,盲目的自動化,會喪失靈活性。另外,信息化的基礎(chǔ)不一定非得是自動化,如單機設(shè)備IOT信息收集手段較為完善,且搭配上一個適合自己企業(yè)運行狀態(tài)的MES,同樣可以實現(xiàn)精細化管控。對于信息化和數(shù)字化建設(shè),關(guān)鍵是要掌握主動權(quán),對于自己擅長的領(lǐng)域和工序,盡量還是要自己去做規(guī)劃,設(shè)備選型;也可以通過多方調(diào)研、考察。邀請潛在供應(yīng)商進行深入溝通,了解行業(yè)內(nèi)最新設(shè)備、工藝、刀具等多方面信息,進行綜合判斷。避免盲目投資,也避免投產(chǎn)即落后。

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