提升水泥機械裝備產品質量的幾點建議

黃繼全，郭中強

水泥行業的發展離不開輥壓機、選粉機、水泥窯、水泥磨等大型機械裝備的發展進步，提供性能可靠、質量優良、滿足用戶要求的水泥機械裝備產品，是水泥機械裝備企業步入先進企業行列的基本條件。堅持水泥機械裝備產品高質量發展，對水泥生產企業和水泥機械裝備生產企業提高產品品牌效應，增強客戶信任度，提高市場競爭能力具有重要意義。現從優化產品設計、優化產品制造工藝、加強產品檢驗與監造、改進產品的涂裝與包裝四個方面入手，就如何提高水泥機械裝備產品質量提出幾點建議，期望對業界同仁有所幫助。

1 優化產品設計

1.1 優化機械裝備性能指標

水泥機械裝備企業在進行產品設計時，應從水泥生產工藝角度出發，不斷優化水泥機械裝備運行參數，優化裝備產品性能指標，這樣可以為客戶帶來較大的經濟效益，提高裝備制造企業的品牌效應。如通過調整輥磨磨盤轉速、選粉機轉速、系統風機風速、磨內風溫、磨內物料濕度等輥磨相關參數，提高輥磨設備的生產能力，提升產出物料的品質。在此基礎上，還應采集大量設備現場運行數據，結合水泥生產工藝分析，進一步優化設備性能指標參數，提高裝備質量。

1.2 優化機械裝備結構

為提高機械裝備質量，在進行水泥機械裝備產品設計時，還應滿足水泥生產工藝參數的調整需求，通過改變機械裝備結構的形式、尺寸、安裝方式等，提升裝備性能和質量。

（1）選用合適的輥磨磨盤輥道（平面輥道、錐面輥道、弧面輥道）,調整合適的擋料圈高度尺寸，調整風環截面尺寸及結構等。

（2）選擇合適的選粉機轉子整體結構形式，選用合適的葉片結構形式及尺寸、安裝角度及安裝形式，調整出風口結構尺寸等。

1.3 優化零部件結構

在進行水泥機械裝備產品設計時，應重視裝備零部件的結構設計優化。如通過確定軸類零部件軸肩R角、優化載荷較大的零部件細部結構尺寸（鑄造件的圓角），可以改善構件的應力集中狀況；通過減輕零部件的重量，可以降低產品制造成本；通過優化輥子表面耐磨層材料，可以提高設備耐磨性能等。裝備零部件結構設計時注意事項如下：

（1）合理選擇軸類零件軸肩部位及圓柱面與圓錐面過渡的圓角R，盡可能選擇較大值，避免R角處產生較大的應力集中造成軸的過早失效。如，若輥磨銷軸圓柱面與圓錐面過渡的圓角R設計偏小，則會導致應力集中，銷軸產生斷裂，如圖1所示。

圖1 輥磨銷軸的圓柱面與圓錐面過渡的圓角R偏小，導致銷軸發生斷裂

（2）輥磨的下搖臂，既有內腔圓角R，又有外壁折角（近似于尖角），鑄件折角處易產生縮孔、裂紋、粘砂等缺陷；此外，在鑄件使用時，折角處易形成應力集中。因此，輥磨的下搖臂鑄件外壁的折角處應設計成圓角，且圓角R應選較大值（如圖2 所示），這樣可以減弱尖角處形成的熱節，降低應力集中度，使鑄件不易產生裂紋并消除定向結晶。同時，鑄造圓角還有利于造型、出砂，并使鑄件外形美觀。

圖2 輥磨的下搖臂外壁折角處應選擇較大圓角R

（3）回轉窯托輪與托輪軸有過盈裝配要求，其托輪孔兩端采用大圓角或過渡斜錐面的設計，有利于緩解集中應力。

（4）輥壓機的輥軸與輥套在過盈配合孔和軸的端面結合面處，曾采用鉆銷孔穿銷軸，以承受一定的切向力，防止出現竄軸現象，但這同時也大大降低了輥軸和輥套的過盈配合效果。設計時應選用優質鋼材，經合理熱處理，提高材料的機械強度，保證在過盈配合狀態下，輥軸與輥套的緊密配合。

1.4 合理選用零部件加工精度

在進行水泥機械裝備產品設計時，應合理確定零部件加工精度，以利于簡化加工方法、減少加工流程、優化加工工藝。

（1）設計時，有些零件外周采用倒角，比采用圓弧更有利于其加工成型。如，緩沖板外周的圓角可改為倒角，如圖3所示。

圖3 緩沖板外周的圓角可改為倒角

（2）設計者在進行零部件設計時，往往將零部件表面精度等級選取得較高，這就導致制造廠家需提升加工方法才能滿足零部件加工工藝要求，從而增加了產品的制造成本。因此，在設計中，應在滿足零部件性能的前提下，合理選用設計精度等級。

1.5 優化零部件材質

設計時應優選材料類型（鋼板件、鍛件、鑄件或其他材料）、材料成分及熱處理方式等。如輥壓機的輥子材質選取，設計者最初采用了45號鋼，后改用42CrMo，又加入了其他如Ni合金的材料，進一步提升輥子的強度。目前，設計時采用的是一種新型優質合金材料，同時，對熱處理工藝作了進一步調整，對提升輥子的技術性能起到了關鍵作用。

1.6 優化配套設備選型

水泥機械裝備配套的設備主要有驅動設備（包括電動機、減速機、聯軸裝置）、液壓系統、潤滑系統、控制系統等，驅動設備是核心，設計時優選的驅動設備可以直接提升水泥機械裝備性能。

1.7 充分理解并運用現行標準

與國外標準相比，國內機械產品行業標準的綜合性更強，而國外標準的專業性更強。在進行產品設計時，若要針對某個產品進行國際對標，則需綜合考慮產品生產所涉及的各環節（材料、焊接技術、無損檢測等）、各單項的專業性標準。如，在機械產品的設計中，平面圖紙繪圖設計方法逐漸被三維繪圖設計方法所替代，在設計過程中，零部件生成二維圖紙后的尺寸標注，特別是正確使用標準對依據零部件相互配合、形位公差進行尺寸標注顯得尤為重要。

（1）對于相互間有配合要求的大型結構件，特別是零部件裝配過程中不易觀察到的配合面，在設計時需合理選擇配合公差及結合面在導入裝配時的結構形式（斜面、錐面）。如，輥磨選粉機中轉子軸套與殼體上法蘭的配合，應選擇基孔制、間隙配合，以利于設備的裝配。

（2）對于關鍵零件各表面及其相互間形狀位置公差的要求，應根據國家標準形位公差的選擇原則，選擇形狀位置公差值，明確基準尺寸部位（對零件運行可靠性起關鍵作用的部位）。如何標注形位公差、進行組合標注等，應在設計中予以關注。

（3）對于一些大型鍛鑄件、結構件的無損檢測，設計時宜采用設備行業標準推薦的檢測標準。如軸類鍛件的探傷檢測通常采用行業標準，其對缺陷等級的劃分較國家標準更為細致，判定更容易。如JB/T 5000標準，這是一個系列標準，幾乎涵蓋了重型機械所涉及到的各項技術條件的要求，是最常用的技術標準。

2 優化產品制造工藝

2.1 提升加工設備性能

提升加工設備性能，可使加工工藝向專業化、功能化、智能化轉變，提升產品質量及生產效率。

（1）使用機器人焊接工作站。槽板輸送機的很多零部件均可采用數控機床、成型軋輥機床加工制造。采用機器人焊接工作站可實現槽板焊接成型的自動化、智能化，從而提高產品的焊接質量及工作效率。機器人焊接工作站見圖4。

圖4 機器人焊接工作站

（2）采用專用數控鉆孔機床。目前輥壓機多采用柱釘輥，輥子輥面上有數以萬計的柱釘孔，輥子本體的材料硬度高，采用專用數控鉆孔機床及高強度耐磨鉆頭可滿足高效、高質加工柱釘孔的要求。專用數控鉆孔機床見圖5。

圖5 專用數控鉆孔機床

2.2 采用專用工裝及流水生產線

（1）設計制造專用工夾具

輥磨的上、下搖臂需加工多個交叉垂直孔和表面，且各表面間均有一定的垂直度要求，使生產加工裝夾定位次數較多，定位基準變換頻繁。如設計一個工裝，通過一次定位裝夾進行加工，即可減少多次翻倒裝夾定位所帶來的誤差，提高加工效率和定位精度，提高產品制造質量。

（2）采用加工流水線

篦式冷卻機空氣梁等零部件可采用專用機床加工流水線，按加工工序要求，區域性布置專用機床，機械化流水轉運零部件，實現零部件各加工工序的緊密銜接。半自動化的流水作業方式，可在很大程度上保證產品質量，提高生產效率。篦式冷卻機空氣梁專用機床加工流水線如圖6所示。

圖6 篦式冷卻機空氣梁專用機床加工流水線

2.3 完善產品制造工藝技術文件

制造工藝技術文件是指導加工制造產品的綱領性文件，是生產者從產品原材料準備或產品毛坯狀態到產品成型過程中所必須遵循的規則，是保障產品制造質量的基礎。因此，在使用智能技術進行制造的同時，需不斷完善工藝技術文件體系。

編制嚴謹的產品制造工藝技術文件體系，是一個企業為用戶提供優質產品的重要保證，也是一個企業產品生產制造管理體系的重要組成部分，是各企業參照國家有關機械制造工藝方面的標準要求，依據其不同產品類型、生產制造能力所制訂的。

產品制造工藝技術文件的種類主要包括工藝性文件、過程指導性文件、技術支持性文件。

（1）工藝性文件一般包括：機械加工產品工藝卡、鉚焊工藝卡、熱處理工藝卡、裝配工藝卡等。

（2）過程指導性文件一般包括：零件明細表、油漆明細表、外協件明細表、交庫明細表、專用工藝裝備明細表、外協制作加工聯系單、外購工具聯系單、技術聯系單、材料代用通知單、外協外購產品檢驗入庫單、設備定尺板材料需用計劃表、集裝箱發運通知單、重點項目生產進度匯報表等。

（3）技術支持性文件一般包括：產品結構工藝審查記錄、加工工藝評審報告、工藝加工守則、技術交底記錄等。

2.3.1 機械加工產品工藝卡

機械加工產品工藝卡是具體指導產品加工制造過程的文件，一般在多工序或復雜零件的加工工序中使用，對于一些專業性加工工藝，如焊接、熱處理等工藝，也大多采用產品工藝卡的方式制定工藝文件。機械加工產品工藝卡明確了零件加工各工序的順序、零件基準定位的原則和方法，各工序所采用的機床規格，各種加工刀具、工裝夾具的選用等事項，是機械加工工藝重要的指導性作業文件。

2.3.2 裝配工藝卡

裝配工藝卡對于產品最后的成型十分重要。一個產品能否安全可靠運行，與其裝配質量密切相關，而裝配工藝卡正是指導裝配工作的指導性文件。使用裝配工藝卡還可有效防止不合格零件進入總裝產品中。裝配工藝卡主要用于規范部件的裝配順序，并對關鍵零部件提出具體的裝配要求，避免出現影響零部件的運行或損壞零部件情況。

2.3.3 零件明細表

零件明細表包含產品所有的材料采購清單（包括型材尺寸、零件材質、零件數量、外購件的匯總）以及產品加工的所有工藝流程，是所有加工工藝文件的統領性指導文件。產品生產加工的各道工序都應在其指導下進行。

2.3.4 交庫明細表

對于建材機械裝備，產品全部加工制造完成后，并非整體交付給用戶，而是組裝成若干個組件和大量的單體零件來交付。各零件經加工完成后，有的進入裝配階段，有的進入工廠庫房等待交付，工序過程由交庫明細表指導完成。交庫明細表還可為編制產品的裝箱單提供數據，如裝配成型的部件外形尺寸和重量、單體零件的數量和重量等。交庫明細表的完整性、準確性是將產品完整交付用戶的保證，是不可或缺的文件，不同工廠的交庫明細表的表現形式各有不同。目前普遍采用二維碼標識成品零部件，對編制交庫明細表很有幫助。

2.3.5 工藝加工守則

工藝加工守則是機床設備操作人員在產品加工過程中必須執行的規定，主要包括：操作安全、加工前的準備、刀具與裝夾、加工要求及每種機床的操作方法等。

3 加強產品檢驗與監造

產品的檢驗與監造是一項十分重要的工作，其關系到產品質量、產品運行的可靠性及產品性能能否保證等一系列問題。

3.1 產品質量檢驗計劃（QCP）的編制及注意事項

產品質量檢驗計劃（QCP）通常由產品制造單位（乙方）完成初步編制后，提交委托單位（甲方）審核、修改并共同完成編制，這是由產品制造工藝的形成過程所決定的，即，制造單位編制加工工藝并根據加工工藝順序確定產品質量檢驗的工序節點，委托單位則根據所加工產品的性能要求提出檢驗規則及標準。QCP 的編制必須滿足產品加工制造流程的完整性，最終確認后，作為合同的約束性條款納入產品供貨合同的技術文件中。編制QCP 時需注意如下事項：

（1）將產品中的所有關鍵及主要零部件的質量檢驗均納入到QCP中。

（2）根據加工制造流程，明確質量檢驗工序節點和檢驗采用的標準和等級，確定各參檢見證方。

（3）明確零部件所屬項目、所屬設備、所屬部件，明確零件的材質，與零件相對應的零件圖號等。

（4）涵蓋檢測控制的類型，如明確尺寸檢測、無損探傷等檢測類型等（不限于此）。

3.2 明確合同中技術文本的特殊條款

在簽訂供貨合同時，簽訂技術條款是保證產品質量的重要一環。除了按照圖紙設計要求明確供貨范圍及驗收標準外，一般還會增加一些圖紙設計中所不包含的特殊條款，如：產品的外觀質量、涂裝、包裝的要求等，這些都應在簽訂供貨合同時予以明確，在產品監造過程中，也必須予以重視。

3.3 控制檢驗時間節點

除了按照QCP 中規定的時間節點進行產品質量檢驗外，還需對產品加工過程中某一工序的中間環節進行現場監督查驗，如對大型鑄造件澆注過程的監督。由于在大型鑄造件制造過程中，鋼水的冶煉、澆注等方面都存在一定的難度，產生缺陷的概率也比較大，對其澆注過程進行現場監督查驗很有必要。

生產過程的現場監督查驗，還包括對重要零部件隨機試樣的分離、標記、存儲、傳遞等的查驗，這些進程都應及時進行現場確認，可以采取現場拍攝照片和視頻的方式來完成，后期進行現場確認，確保工件與試樣材料性能的一致性。

3.4 檢驗注意事項

（1）對工件進行尺寸測量前，需查看測量儀器檢測校驗記錄，確認校驗日期有效。

（2）關注被測零件溫度與環境溫度。不同環境溫度下，測量結果不同，不應立刻對剛加工完成的工件進行測量。

（3）關注測量儀器的夾持方式，測量儀器手握時間過長將影響測量精度。內徑千分桿測量工件內孔如圖7所示。

（4）液壓系統不應只檢測系統壓力，還應對系統中的關鍵元器件進行單獨檢測（液壓缸、各種閥等），同時對所用油品加以關注。

3.5 產品監造工作要點

（1）熟知分交合同有關技術條款，明確監造檢驗零部件的圖紙設計要求、檢驗項目、檢驗標準等。

（2）了解并掌握產品生產計劃，特別是零部件的生產進度安排，以及時進行現場成品工序檢測。

（3）依據生產廠家的管理狀況，及時提出質詢，確保產品加工質量。

（4）經常與操作人員進行交流，掌握準確信息，掌控產品質量。

（5）經常協助操作人員進行測量工作，提高監造人員檢測水平。

（6）對于大型的、復雜的焊接結構件，監造人員需深入細致觀察，重點關注容易被忽視的部位，確保構件內外部的質量。

3.6 鑄鍛加工件監造要點

（1）鑄造件：重點關注鋼水冶煉、澆注過程（溫度控制、冒口設置）、冒口切割（剩余的尺寸）、試樣留?。ㄎ恢谩盗浚崽幚矸绞剑ㄍ嘶?、正火）。

（2）鍛造件：重點關注鋼坯來源（普通鋼水、精煉鋼水）、鍛造方式（自由鍛、模鍛、碾環鍛）、熱處理方式（正火、淬火、調質）、毛坯粗加工（倒角≮2mm）、試樣留取（位置、數量）。

（3）焊接結構件：重點關注焊接應力消除處理方式（加熱時效法、振動時效法）、邊角修整、焊渣清除、內部焊縫檢查、三面相交處焊縫的處理。

（4）帶孔類輥子：重點關注有配合公差要求的孔尺寸表面的精加工（依次優選為內圓磨床磨削、珩磨、砂帶磨），超聲波探傷應在各表面精加工前進行，磁粉探傷應在表面精加工完成后、外圓表面光整加工前進行。

（5）軸類零件（含整體輥子）：重點關注配合尺寸的表面光整加工（依次優選為外圓磨床磨削、壓輥、砂帶磨）、臺階處內R的光整加工（壓輥、砂帶磨），超聲波探傷應在各表面精加工前，磁粉探傷應在表面精加工完成后、外圓表面光整加工前進行。

（6）大型減速機：齒輪類（含齒輪軸）主要加工工序依次為車削、滾齒、熱處理，熱處理包括齒面熱處理、精加工、磨齒（磨軸）；箱體和行星架類重點關注精加工后檢驗；齒輪類檢測包括尺寸檢測、齒形檢測（齒形檢測儀）、超聲波探傷和磁粉探傷、齒面硬度（齒面硬度儀）；箱體和行星架類精加工后，需用三坐標檢測儀或在機床上檢驗三維位置尺寸。

（7）大型液壓缸：油缸精加工采用深孔鉆、深孔鏜或車削，珩磨（珩磨機）；活塞桿與軸類零件加工相同；油缸檢驗項有尺寸、粗糙度、形位公差、超聲波探傷和磁粉探傷；油缸組裝后的油壓試驗。

3.7 裝配過程的監造要點

（1）裝配前需清整零部件，去除飛邊毛刺，按裝配工藝要求對零件進行修磨倒角。

（2）軸承裝配：檢驗軸承型號，檢查常溫下游隙，加熱方式一般首選油浴加溫，其次選擇電磁感應加溫，也可采用電爐加溫，不可用火焰直接在軸承上加溫。

（3）油路油管：查驗管接頭焊接、折彎、除銹、清洗情況，查驗完成管件的試壓和清洗并妥善封口。

（4）潤滑油：查驗油脂潤滑填充狀況、稀油潤滑油路是否通暢等。

（5）密封件：查驗密封件是否完整無破損、自制件是否規范，檢驗密封性。

（6）過盈配合零部件：關注加熱方式、溫度控制、裝配時定位的控制（如輥磨輥子與輪轂的軸向定位）。

（7）有研磨配合要求的零部件：查驗研磨部位接觸點的分布、范圍。

（8）檢查相對運動的零部件之間是否存在干涉、碰撞情況。

（9）轉子部件（特別是焊接結構件）需進行動平衡實驗。

3.8 外觀質量檢驗

（1）檢驗鑄造圓角的修磨狀況，檢驗帶有型腔的鑄造件內外表面有無鑄造缺陷。

（2）對于準備進行調質處理的大型軸類零件，確保粗加工后的軸肩處有2~3mm 的倒角，避免熱處理過程中應力集中，出現微裂。

（3）對于焊接結構件外露的切割棱角、飛邊毛刺等均采用磨光機修磨光整，倒角一般為2~3mm。

（4）由薄鋼板組焊成形的表面，不應有敲擊痕跡，以免涂漆后影響外觀質量，降低產品品質。

（5）產品成型后，外觀應整潔，無劃痕、無磕碰、無殘渣、無尖角、無油漆脫落等現象。

4 改進產品的涂裝與包裝

4.1 產品的涂裝

4.1.1 產品涂裝的一般性原則

不可采用涂抹膩子的方式處理所有產品缺陷，鑄造件外表面須采用磨光機修整，以提高產品零件（包括鑄造件、焊接結構件等）的表觀質量。風機連接法蘭處涂覆膩子的涂裝方式如圖8所示。

圖8 風機連接法蘭處采用涂覆膩子方式涂裝

在發運（或者臨時儲存）過程中，軸類零件、回轉窯的輪帶、大齒圈等的表面是裸露的（一般會加保護套），其表面的涂裝效果將直接影響零件的質量，因此軸的表面應采用不同于其他表面的耐銹蝕、耐腐蝕涂裝材料，且在現場安裝時便于清除。

4.1.2 涂裝檢驗注意事項

（1）涂裝材料：認真查驗所采用的涂裝材料的牌號、色標號與合同要求是否一致。

（2）涂裝方式：以噴涂為主，個別部位采用毛刷進行補充。

（3）涂裝零件表面前，需認真檢查是否有殘存的雜物、是否光滑，結構件表面是否進行了除銹處理。殼體灰塵沙粒等清理不干凈即噴漆，造成漆膜表面存在顆粒及麻面見圖9。

圖9 漆膜表面存在顆粒及麻面

（4）認真查驗油漆噴涂過程中，是否存在不均勻、漏漆、流掛的現象，邊角及隱蔽處是否噴涂到位。噴涂不均產生的油漆流掛見圖10。

圖10 噴涂不均產生的油漆流掛

（5）檢查螺栓孔。外露螺栓孔的孔壁必須涂漆，法蘭蓋上的螺栓孔應在裝配工作完成后拆下來涂漆，之后再次裝配并整體涂漆。

（6）檢查漆膜厚度，這是涂裝完成后的最終檢驗，應正確使用油漆測厚儀，漆膜厚度既不能小于合同要求也不能過厚。

（7）原則上不允許使用膩子修復表面。

4.2 產品的包裝

4.2.1 產品包裝的一般性原則

（1）在產品的包裝過程中，同一部件的所有零件應集中在一起，即使相同規格的零件，只要不屬于同一部件，就要分開包裝，這樣便于現場安裝時，零部件的完整性和易查找。

（2）對于出口產品，盡可能采用集裝箱進行包裝，有利于保護零件不致受損，同時還可節省海運費用。

（3）合理進行裸裝零部件的打包捆裝，特別關注捆裝中外延件的伸出長度，盡可能不伸出或縮短伸出尺寸，以免增加海運費用。

（4）查驗包裝箱的制作及使用是否與被包裝物相匹配，如，是否有多余的空間、是否有足夠的強度承載包裝物。

（5）包裝箱應能夠承受一定壓力負荷，具有較好的密封，適于吊運和叉車轉運等。

4.2.2 包裝檢驗注意事項

（1）包裝箱所采用的木材可能含有蟲害、病菌或其他有害生物，需驗證包裝用木材是否經過熏蒸，認真查驗熏蒸記錄。

（2）對于包裝箱的吊運，需檢查包裝箱起吊部位標志，確認吊點用的包角、專用吊環是否規范。

（3）在裝箱過程中，除清點所裝入的產品與裝箱單所列零部件是否一致外，還要按層進行拍照，并做好記錄。

（4）在包裝箱噴制或裝釘嘜頭時，需仔細檢查其形式、內容是否正確，是否與裝箱單一致。

（5）在包裝箱上通常還要噴涂一些其他標識：如碼放層數、易碎、防雨、防潮等等標記，需根據包裝箱形式、被包裝物的特性等確定包裝箱表面所需噴涂的標識種類。