液壓油缸產品的成組化設計與制造

石國玲

（西安燎原液壓有限責任公司，陜西城固723200）

0 引言

成組技術（Group Technology）是提高多品種、中小批量生產經濟效益的一種有效方法。液壓油缸類產品在我公司從試制到批量生產經歷了二十幾年的里程，形成了具有結構合理、性能優越等特點的產品設計風格。然而在近十年來，隨著機械設備的數控化、生產管理的網絡化發展，傳統的單件小批量生產方式已經不能適應現代化生產管理的發展需要，存在著以下問題：1）產量小，生產周期長，限制了先進技術、先進設備的采用；2）生產準備工作量大，無法提高生產率；3）生產計劃、組織管理復雜化，很難實現現代先進的科學管理。

1 液壓油缸產品設計成組化

1.1 液壓油缸產品內外徑參數成組化

根據相關的國家標準和用戶行業標準，在液壓油缸內徑和活塞桿外徑尺寸設計時已編制了相關標準，我公司按產品特點編制了常用叉車油缸的缸徑及桿徑企業標準，如表1所示。

表1 常用叉車油缸的缸徑、桿徑標準

1.2 液壓油缸產品結構設計成組化

目前液壓油缸產品已形成了汽車用液壓油缸、叉車用液壓油缸、工程機械用液壓油缸及其它液壓油缸等四大類型結構。其中汽車用液壓油缸以翻轉油缸為主，該系列產品基本從設計上實現了成組化。本節重點針對叉車用液壓油缸、工程機械用液壓油缸及其它液壓油缸介紹一下結構設計成組化。

1.2.1 液壓油缸結構設計成組化

1）缸底與缸筒連接形式。該種連接基本全部采用焊接式，結構簡單，在大批量生產中，無論在機械加工還是在裝配過程中都是一種生產效率很高的結構。缺點就是焊接過程中存在缺陷，不容易保證焊縫氣密，我們采用二氧化碳氣體保護自動焊工藝后基本解決了該問題。

2）導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，優點是結構緊湊、機械加工簡單，避免了螺紋連接式中因缸筒內徑與螺紋不同心造成的裝配和使用中拉缸現象。

圖1 導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、轉向油缸等。缺點是易產生因缸筒內徑與螺紋不同心造成的裝配和使用中拉缸現象。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象。

圖2 導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，加工簡單，生產效率高。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，安裝結構簡單，加工方便，生產成本低廉，適用于大批量生產。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，如叉車的轉向油缸，是原來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，使原來只適合外圓磨的活塞桿，現在可以用生產效率較高的無心磨加工，適用于大批量生產。

圖3 活塞與活塞桿的連接形式

1.2.2 液壓油缸產品零組件設計成組化

1）液壓油缸產品零組件設計成組化的條件。要做到液壓油缸產品零組件設計成組化，必須進行液壓油缸結構設計的成組化，在結構設計成組化基礎上再進行標準化設計。液壓油缸產品的重要零件活塞桿、缸筒都被設計成相同規格下總長不同、其它尺寸完全一致的成組件，那么其它導向套、活塞零組件設計才能成組化。

2）液壓油缸產品密封件的成組化。為了減少密封件的采購規格與數量，降低自制密封件的模具數量。根據國家標準或我公司現行使用的有關密封件供應商的標準，在產品設計時保證同一規格，同一使用條件的O形圈、YX型圈、保護圈、支撐圈選用同一廠家產品或保證不同廠家的同一尺寸規格，以降低密封件采購和加工的成本。

3）活塞、導向套、缸蓋的設計成組化。液壓油缸產品密封件的成組化的實施為活塞、導向套的成組化設計創造了條件。液壓油缸產品的結構成組化后，活塞、導向套、缸蓋上的密封件安裝尺寸（溝槽尺寸）就成為標準，我們再結合使用和試驗結果確定不同的密封圈安裝位置，那么可以制定出不同規格的液壓油缸所使用的活塞、導向套、缸蓋的設計標準。

1.2.3 液壓油缸產品設計成組化的原則

為了降低生產成本，提高生產經營效益，將小批單件生產變為大批生產，保證液壓油缸產品缸筒、活塞桿的設計成組性。針對我公司重點配套的大客戶，對其使用功能相似，缸筒、活塞桿內、外圓相同的液壓油缸，在設計時做到設計結構完全相同，各種設計尺寸一致，那么缸筒、活塞桿就只是總長尺寸不同的系列成組件，內裝件變為標準件。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種油缸在一個月內各需要50套，按原設計結構組織生產就是15個小批生產模式，經系列化設計為成組件后，那么就成為750件的批生產模式。

2 液壓油缸成組生產組織形式

成組技術將相同類型的零件組織批量生產，使不同規格的零件按類別投放生產，使用高效的機床設備、工藝裝備和生產組織形式，從而提高生產效率。

2.1 制造工藝成組設計

通過對零件生產流程的分析，可以把工藝過程相近（即使用同一組機床進行加工）的零件歸結為一類[1]。在一類的零件中選取擁有同組內零件所有的全部加工要素，設計工藝作業指導書，同組內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容，便能為組內所有零件使用，形成各個零件的加工工藝，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→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 產品加工成組制造單元

傳統的生產工段只能完成零件的某些工序，成組加工單元按加工產品特點將一組機床組成一個生產單元，完成一定零件組的全部工藝過程。成組零件在單元加工時，零件不必像傳統生產方式那樣按批進行工序間的流動[2]。單元內的機床設備按零組件的統一工藝路線排列，零件可以在單元內任意流動。用成組單元組織生產，縮短了工序間的運輸時間，減少了在制品庫存量，縮短了零件生產周期，從而降低了生產成本；同時單元內的工人趨向專業化，加工質量穩定，效率高[3]。我公司油缸機加制造分為桿子制造單元、缸筒制造單元及內裝件制造單元。圖5所示為桿子加工組件生產單元示意圖。

圖5 成組生產單元平面示意圖

2.3 產品裝配成組流水線

液壓油缸產品設計成組化后將為產品裝配試驗工藝帶來革命性的變革，建立成組流水線。根據零件所需的裝配時間設計工位數量，保證零件在流水線上用相接近的節拍單向流動，工作過程連續且有一定的節奏，上線的油缸產品不一定經過線上的每一個工步。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 結語

成組技術的采用擴大了公司同類型液壓油缸的生產批量，使油缸產品從多品種、小批量生產過渡到批量生產，從而提高了生產效率。成組技術的推廣簡化了生產管理，為液壓油缸產品的加工從目前的單一化、簡單化走向集團化、科技化提供條件。