挖掘机铲斗,一般是通过一块一块的金属焊接而成。 这样的加工方式工艺很复杂,包括切割、折弯、焊接和喷漆等,同时焊接工作量巨大。 出于降低成本等考虑,现国外有企业尝试着使用铸造来生产。 本文将对比铸造铲斗代替焊接铲斗的优势,包括成本、几何结构、可靠性和尺寸精度等。 挖掘机铲斗,一都是一块一块的金属焊接而成,主要包括以下几个主要工艺过程: 第一步,等离子切割、激光切割或火焰切割等。把一整块金属按照要求,切割成多个拆分完成的零件; 第二步:折弯。部分零件需按照铲斗形状进行折弯; 第三步,焊接。把一块一块的金属零件,焊接成铲斗; 第四步,喷漆。 具体的焊接生产过程,可以参考视频: ▲视频很长 视频是不是很长?没看完? 为什么视频很长?这是因为焊接铲斗的装配工艺实在太复杂了。 焊接铲斗主要有三个缺陷: 1)焊接工作量很大,成本高。 当前焊接工人很缺乏,焊接工人工资高。 而焊接铲斗需要把一块一块的金属焊接成所需形状,焊接工作量很大。 如图所示的20寸铲斗(不包含铲齿),需要切割成9个零件,然后再焊接,焊接的总长度就达到了4000mm。 2)焊接的强度 由于潜在的焊接质量问题,焊接强度一直是一个问题。 铲斗通过铸造一次成型(垂直造型),去除之前的切割和复杂的焊接过程。 三个铲齿也通过铸造成型,然后通过螺栓与铲斗进行连接。 相对于焊接铲斗,铸造铲斗的优势有: 1)零部件数量少,工艺简单,成本低 20寸焊接铲斗,仅仅需要一个铸件,然后通过螺栓与三个铲齿固定在一起。切割以及繁杂焊接过程被去掉。铲齿之前是通过机加工生产,同样调整为铸造。 相应的,整个产品成本有较大幅度的降低。 2)设计灵活性好 通过铸造工艺加工的零件,允许比较复杂的三维特征,例如倒角、弧面和不同壁厚等。
3)可靠性增加 由于不存在焊接,也就不存在因为焊缝不可靠所带来的潜在质量问题,所以铸造铲斗的可靠性比焊接铲斗好。 4)尺寸精度高 铸造铲斗仅仅是一个零件,其顶端与挖掘机固定的几个孔之间的位置精度相对比较容易保证,后续在与挖掘机固定时就比较容易对齐和组装。 而焊接铲斗几个固定孔之前的位置精度,需要依靠多个切割件的尺寸精度以及焊接精度来保证,公差累积比较大,相对来说不容易保证。而一旦超差,就会影响与挖掘机的固定。 可能绝大多数工程师,一想到铸造,就不由自主的回忆起读大学时金工实习下铸造车间,亲自去翻砂造型--繁琐的工序、低下的效率、恶劣的环境;自然而然,铸造成本也不可能低。 然而事实上,砂型铸造可以进行自动化生产,包括自动化造型、浇注等。 自动化生产很高效;当然,相关设备前期投资比较高,想让铸造铲斗的成本低于焊接铲斗,这必须建立在铲斗批量生产基础上。 鉴于焊接工人越来越难找、焊接成本越来越高的状况,使用铸造来替代焊接,这是一个非常好的降本思路。 当然,本文仅仅是提供思路,由于国内外劳动力成本等因素的差异,这种思路在国内使用不一定会降本。 不过我至少觉得,这种思路或者降本的思维方式,值得我们去研究。 通过制造工艺替代而进行降本的方法,我把它归结为降本十法之七--制造工艺选择。 5月19~20日,我在上海举办的降本设计实战培训,我会花两天时间详细介绍三维降本、降本十法、降本三步法等降本设计的道法术器例。 作者简介:钟元,著有书籍《面向制造和装配的产品设计指南》和《面向成本的产品设计:降本设计之道》 助力工程师成长, 共同为中国制造贡献力量。 |
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