风叶轮叶片插销自动包边工艺研究与应用
2019-08-26贺全忠吴广辉
贺全忠,吴广辉
(湖南联诚轨道装备有限公司,湖南 株洲 412001)
风机是依靠输入的机械能,提高气体压力并排送气体的机械,它是一种从动的流体机械。风机主要有两种:离心风机和轴流风机。风机应用范围非常广,广泛应用于工业和民用领域。
风叶轮是风机中的关键部件,它的质量,将直接影响风机的性能。风叶轮有多种结构形式,它主要由前轮盘、后轮盘、叶片、轮毂等零件组成。
本文针对风叶轮,通过工艺研究与应用,实现叶片插销自动包边工艺,从而降低操作者的劳动强度,提高劳动生产率,提高产品质量。
1 风叶轮结构
风叶轮的基本结构如图1 所示(本图不包括轮毂),我司有多种不同尺寸规格的风叶轮,在此以其中一种尺寸规格的风叶轮为例,外形尺寸Φ256×100,叶片数量27 片,厚度2mm,叶片两端各自带2 个插销,组装时叶片插销插入前轮盘、后轮盘的插销孔内,起定位叶片的作用,易于保证叶片的弧度和叶片之间的间隙。如图2 所示,叶片插销插入前、后轮盘插销孔后,需要将插销露出部分折弯包边。
图1 风叶轮基本结构图
图2 风叶轮叶片插销包边图
2 叶片插销包边工艺的现状
目前,我公司风叶轮叶片插销包边全部采用手工操作完成,操作者利用手锤,将插销敲弯进行包边。这样的工艺操作方法主要有以下缺点:
(1)劳动强度大。每片叶片有4 个插销,27 片叶片共计108 个插销(如图1 所示)。据现场调查,叶片插销手工操作包边,平均每个插销操作者要用手锤锤击3 次,组装一个叶轮就要锤击324 次,一个工作日,操作者要锤击叶片插销数千次,劳动强度大。
(2)生产效率低。据现场测算,一个工作日,男性操作者仅能组装完成20 个左右的风叶轮,女性操作者仅能组装完成15 个左右风叶轮,生产效率低。
(3)质量不稳定。用手锤锤击叶片插销进行手工操作包边,因用力不均匀,插销包边松紧度不一致,产品一致性差,产品质量不稳定。同时,手工操作,手锤有时难免会打偏,直接打在前轮盘或后轮盘上,造成轮盘损伤,影响产品质量。
3 叶片插销包边新工艺的研究与应用
3.1 叶片插销包边新工艺的研究
鉴于上述叶片插销包边工艺的缺点,我公司急需开发一种自动包边新工艺,以降低操作者的劳动强度,提高劳动生产率,提高产品质量的稳定性和一致性。
前期,我们想从市场上采购一款风叶轮叶片插销自动包边机,实现叶片插销自动包边新工艺,但通过市场调研,市面上没有满足我公司需求的自动包边设备,需要自行设计与制造自动包边机,才可实现叶片插销自动包边新工艺。
3.1.1 叶片插销自动包边机设计
叶片插销自动包边机的设计由我公司与合作方共同完成,我公司提功能需求,合作方根据我公司的需求进行设计,设计方案通过我公司组织的方案评审后实施。
(1)设计目标:叶片插销自动包边机要能实现以下功能:包边机要有自动顶料装置,包边机的旋转机构要能够正转和反转,要能够同时对叶片两端的插销进行自动包边。
(2)针对上述设计目标,合作方通过分析和计算,并结合我公司现有风叶轮的尺寸规格,选定叶片插销自动包边机的主要技术参数如下:①额定功率:4.5kW;②电源电压:AC 380V;③加工直径:Φ150 ~Φ400mm;④最大加工高度:300mm;⑤加工材料厚度:1.0 ~3.0mm;⑥加工效率:10~15s/p;⑦推力系统:气液混合;⑧外形尺寸:1200mm×1200mm×1800mm
(3)根据上述的技术参数设计自动包边机,包边机的设计结构如图3 所示。设备由基座、控制箱、旋压机构、顶料装置四部分组成。基座用于安装控制箱、旋转机构和顶料装置。控制箱安装在基座正面,用于控制旋转机构和顶料装置。旋转机构和顶料装置设置在基座的工作台上,相互配合完成风叶轮叶片插销自动包边。
图3 叶片插销自动包边机结构图
3.1.2 叶片插销自动包边机制造
叶片插销自动包边机由合作方负责制造,制造周期40天,制造完成后我司组织验收,验收合格交付,设备实物如图4 所示。
图4 叶片插销自动包边机实物图
3.2 叶片插销包边新工艺的应用
叶片插销自动包边机安装与调试完成后,即可组织生产了,叶片插销自动包边工艺步骤如下:
(1)将组装好的风叶轮(见图1)人工放入叶片插销自动包边机的顶料气缸(见图4)上。(2)按下设备启动按钮,顶料装置的压料气缸下移动,压紧工件。(3)顶料装置的主轴电机开始动作,带动工件一起旋转。(4)旋转机构的上下包边油缸前进,开始对工件的上下的叶片插销进行包边。(5)旋转机构的包边油缸向后移动,叶片插销包边完成。(6)顶料装置的主轴电机停止动作。(7)压料气缸上升,松开工件。(8)顶料气缸上升,人工拿下工件,完成一次包边。
4 风叶轮叶片插销包边新旧工艺效果对比
(1)劳动强度。旧工艺为手工操作,操作者劳动强度大;新工艺用设备自动包边,操作者只需上、下料,劳动强度小。
(2)生产效率。旧工艺生产效率低,每个工作日仅能完成15 ~20 个风叶轮叶片插销包边;新工艺生产效率高,每个工作日可完成100 个风叶轮叶片插销包边,生产效率是旧工艺的5 ~7 倍。
(3)产品质量。旧工艺产品质量不稳定,一致性差;新工艺产品质量稳定,一致性好。
5 结语
风叶轮叶片插销包边,传统工艺一般采用手工操作完成,操作者利用手锤,将插销敲弯进行包边,但该工艺方法劳动强度大、生产效率低、质量不稳定。通过设计并制造叶片插销自动包边设备,开发自动包边工艺,就能有效地降低劳动强度,提高生产效率,提高产品质量的一致性和稳定性。